Котел пищеварочный электрический (стр. 5 из 5)
-Миз = 0,0138 * 20 = 0,276 кг.
(QИ36= 92 * 0,276 * (84,65 - 20) = 1,64 * 103 Дж
Потери тепла на разогрев кожуха котла определяем по формуле:
Где Ск, Мк, 1кк - соответственно теплоемкость материала, масса, конечная температура кожуха котла.
Материал кожуха котла - сталь углеродистая. Теплоемкость материала - 462 Дж/(кг°С). Плотность материала - 7800 г/м3.
Конечная температура: tкк=60°С.
Вычислим объем кожуха котла по формуле:
Потери тепла на воду в парогенераторе определяем по формуле:
где Св, Мв, 1кв - соответственно теплоемкость воды, масса, конечная температура воды в парогенераторе. Материал: вода.
Теплоемкость воды, Св = 4187 Дж/(кг°С).
Плотность воды - 1000 кг/м3.
Конечная температура: (3 = 109,3 °С.
Вычислим объем воды в парогенераторе по формуле:
Vв= 0,2* 0,2* 0,4 = 0,016м3
Масса воды в парогенераторе, кг - Мв = Ув *рв
Мв= 0,016 * 1000 = 16кг
Потери тепла на разогрев воды в парогенераторе:
Qв6 = 4187 * 16 * (109,3 - 20) = 5982,38 * 103 Дж.
Потери тепла на разогрев каркаса и арматуры котла определяем по формуле:
где СКар,Мкар, (ккар - соответственно теплоемкость материала, масса, конечная температура каркаса и арматуры котла.
Материал элемента - сталь углеродистая.
Плотность материала - 7800 кг/м3.
Масса элемента: 250% от массы варочного сосуда,
то есть m = 28,08 * 250/ 100 = 70,2кг
Конечная температура: t кар= (ts+tk)/2 = (109,3 + 60) / 2 = 84,65 °С
Теплоемкость материала - 462 Дж/(кг°С).
Qкар6 = 462 * 70,2 * (84,65 - 20) = 2096,75 * 103 Дж
Потери на разогрев конструкции составляют:
Q6=1037,8*103+324,3*103+2429,6*103+1,64*103+230,63*103+5982,38 * 103 + 2096,75 * 103 = 12103,1 * 103 Дж
Потери тепла на разогрев постаментане учитываются из-занезначительной величины.
Расход тепла на нестационарный и стационарный режим работы котла соответственно равен:
Qзат= 68,67 * 106 + 3,924 * 106 + 12,10 * 106 = 84,694 * 10б Дж
Q/зат=4,63 * 106 + 8,327 * 106 = 12,957 * 106 Дж
Расчет поверхности нагрева пищеварочного котла. Расчет необходимой площади нагрева пищеварочного котла определяется по формуле:
где Q – количество тепла, которое надо передать через поверхность нагрева в единицу времени, Вт/(Дж/с);
к - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к нагреваемой среде, Вт/(м2оС);
Δtсрлог - среднелогарифмическая разность температур, определяется по формуле:
где Δtб, Δtм - соответственно наибольшая и наименьшая разности между температурой теплоносителя и нагреваемой средой, °С.
Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равно:
ГдеQ-полезно-используемоетепло,Дж;
QВН6 - потери тепла на разогрев варочного сосуда, Дж;
QВН6 - потери тепла на разогрев крышки котла, Дж;
QВН6 - потери тепла кожухом котла в окружающую среду, Дж.
Потери тепла кожухом котла в окружающую среду определяют по формуле:
где ак, Рк, *кк - соответственно коэффициент теплоотдачи, площадь поверхности кожуха котла, конечная температура поверхности кожуха котла.
Qк5= 11,14 * 3,28 * (40 - 20) * 3900 = 2850 * 103 Дж.
Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равна:
Q = 68,67 * 106 + 1037,8 * 103 + 324,3 * 103 +2850,0 * 103 = 72,88 * 106 Дж.
Среднелогарифмическая разность температур равна:
Δtcpлог = (109,3 - 20) - (109,3 - 100))/ 2,31g* ((109,3 - 20) /(109,3 - 100)) = 35°С.
Коэффициент теплопередачи для случая передачи тепла от конденсирующихся водяных паров к воде приблизительно равен К = 2900 Вт/(м2°С).
Необходимая поверхность нагрева будет равна:
F = 72,88 * 106/ (2900 * 3900 * 35) = 0,184м2
Фактическая поверхность нагрева рассчитывается о формуле:
F = 3,14 * 0,743 * 0,594+ 3,14 * 0,7432 / 4 = 1,819 м2,
то есть значительно больше необходимой.
Расход тепла на нестационарный и стационарный режимы работы котла соответственно равен:
Q3aT = 84,694 * 106 Дж,
Q'3aT=12,957 * 106 Дж.
Коэффициент полезного действия котла при нестационарном режиме работы равен:
η= 68,67 * 10б/ 84,694 * 106 = 0,81 или81%
Удельные металлоемкости и расход тепла определяем по формулам
где, Мм - масса металлоконструкции аппарата, кг
где Мп - масса готового продукта или полуфабриката
Найдем массу постамента: она составляет 400% от массы варочного сосуда
Мпосг = 28,08 * 400 / 100 = 112,32 кг
Мм= 28,08 + 9,36 + 58,89 + 0,276 + 12,48 + 70,2 + 112,32 = 291,61кг.
Удельная металлоемкость равна
Мм = 291,61 /250 = 1,17 кг/дм3.
Удельный расход тепла
Q = 84,694 * 106 / 205 =413,14 * 103 Дж/кг
Металлоемкость рассчитываемого аппарата ниже металлоемкости серийно выпускаемых аппаратов, что объясняется некоторыми упрощением его конструкции (одинарная крышка, отсутствие арматуры у варочного сосуда, меньшая масса противовеса крышки и т.д.).
Что касается удельного расхода электроэнергии, то он несколько выше ввиду низкого коэффициента заполнения котла (ηзап ~ 0,82), когда как для серийно выпускаемых аппаратов он принимается равным 0,9.
4.3 энергетический расчет
Мощность нагревательных элементов при нестационарном и стационарных режимах работы соответственно составит:
Р = 84,694 * 106 / 3900 = 21,72 * 103 Вт = 21,72 кВт
Р' = 12,957 * 106 / 3600 = 3,60 * 103 Вт = 3,60 кВт
Соотношение мощности котла при нестационарном и стационарном равно:
Р/Р' = 21,72/3,60
Учитывая мощность тэнов принимаем максимальную мощность Р = 24кВтминимальную Р' = 4 кВт. В этом случае время разогрева составит
Траз = 84,694 * 106/24 * 103 = 3529 ~ 59 мин
Электрические пищеварочные котлы присоединяются к трехфазной сети поэтому с точки зрения равномерной нагрузки фаз тэны целесообразно устанавливать в количестве, кратное трем.
Для рассчитываемого котла максимальную мощность Р целесообразно равной 24 кВт (при параллельно включенных шести тэнах по 4 кВт каждый), а минимальную Р' равной 4 Вт (два последовательно соединенных тэна, один тэн отключен). В этом случае соотношение мощности котла при нестационарном и стационарных режимах: Р/Р' = 24/4 = 6
Заключение
Темой курсового проекта было задание разработать котел электрический пищеварочный типа КПЭ полезной емкостью 250 л.
Разработанный пищеварочный котел с электрообогревом отвечает требованиям технологии приготовления пищи; обеспечивает тепловую обработку продуктов при минимальной затрате энергии, так как у него нет тепла в результате механического и химического недожога и с уходящими газами как у твердотопливных и газовых пищеварочных котлов, удельный расход тепла за счет относительно меньших потерь его в окружающую среду и на разогрев конструкции; обладает высокой степенью надежности, создает оптимальные условия работы для обслуживающего персонала, облегчает их труд; повышает качество приготовления пищи и обслуживания посетителей; повышает производительность и требованиям техники безопасности и производственной санитарии, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала.
Список используемой литературы
1)Богданов Г.А. и др. Оборудование предприятий общественного Учебник для сред. проф.-техн. училищ / Г.А. Богданов, З.М. А.М. Богданова. — 3-е изд., перераб. — М.: Экономика, 1991. — 303
2)Гуляев В.А., Иваненко В.П., Исаев Н.И. и др. Оборудование предприятий торговли и общественного питания. Полный курс: Учебник / проф. В.А. Гуляева. — М.: Т4ВФРА, 2004. — 543 с.
3)Золин В.П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания. — М.: 14РПО, Академия, 2000. — 256 с.
4) Литвина Л.С, Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учебник для мех.отделений техникумов. — 3-е изд, и доп. — М.: Экономика, 1980. — 248 с.
5)Лунин О.Г., Вельтищев В.Н., Калошин Ю.А. и др. Курсовое и дипломное проектирование. — М.: Пищевая промышленность, 1990.
6)Титова А.П., Шляхтина А.М. Торгово-технологическое оборудование: Учебник для технол. отделений техяикумов. — М.: Экономика, 1983.—296 с.
7)Щеглов Н.Г., Гайворонский К.Я. Технологическое оборудование предприятий общественного питания и торговли: Учебник для средних специальных учебных заведений. — М.: Издательский дом «деловая литература», 2001. — 480 с.