Котел пищеварочный электрический КЭП-60 (стр. 3 из 4)
При работе котла может быть осуществлено два режима регулирования нагрева, которые могут быть заданы с помощью тумблера, находящегося на станции управления:
Режим 1 – доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и затем автоматическое переключение на 1/6 мощности для доваривания. Этот режим используется при варке супов, борщей и других блюд.
Режим 2 — доведение содержимого до кипения па полной мощности, а затем доваривание за счет аккумулированного тепла при отключенном котле от электрической сети. Этот режим используется при варке каш.
2.2 Описание электрической схемы проектируемого аппарата
Электрическая схема пищеварочного котла КПЭ-60 (рисунок 8). При замыкании пакетного переключателя Q напряжение из сети поступает через переключатель режима работы S на трансформатор и загорается лампа H1, сигнализирующая о включении котла.
Рисунок 8 - Электрическая схема котла КПЭ – 60
Если уровень воды в парогенераторе достигает электрода Е4, цепь катушки реле К3 замыкается, реле срабатывает и его контакты К3.1, К3.2, К3.3 изменяют свое положение. Через замкнувшийся контакт К3.1 поступает питание на катушку магнитного пускателя К1, который, замыкая силовые контакты К1.1, К1.2, К1.3, включает тэны E1, E2, Е3 на полную мощность. Размыкающий контакт К1.4 в цепи катушки реле К2 исключает одновременное включение реле К2 и магнитного пускателя К1.Контакты К3.2 и К3.3, размыкаясь, разрывают соответственно цепь катушки реле К4 и сигнальной лампы Н2. При достижении в рубашке котла верхнего заданного предела давления замыкается контакт В электроконтактного манометра и включается реле К.4, контакты которого К4.1, К4.2, К4.3. Контакт К4.1, разомкнувшись, отключает катушку реле К3 и его контакты К3.1, К3.2, К3.3 возвращаются в исходное положение. При этом разрывается цепь питания магнитного пускателя К1, размыкаются его силовые контакты К1.1, К1.2, К1.3 и замыкается контакт К1.4. Одновременно замыкается контакт К4.2 и к сети будет подключено силовое реле К2 (если переключатель режима работы будет установлен на режим РII, реле К2 не включится, и тэны будут полностью выключены). Контакты реле К2 поменяют свое положение. Через контакты К2.1 и К2.3 включатся последовательно два тэна E1 и Е2.
Это будет соответствовать 1/6 в мощности нагрева. Разомкнувшийся контакт К2.4 дополнительно исключит возможность включения магнитного пускателя К1, а контакт К2.5 подготовит к включению реле К3.
При понижении давления в пароводяной рубашке до нижнего предела замкнется контакт между указательной стрелкой электроконтактного манометра и задатчиком нижнего предела давления, включится реле К3, его контакт К3.1 замкнется, а контакты К3.2 и К3.3 разомкнутся.
Если уровень воды в парогенераторе понизится ниже электрода Е4, цепь питания катушек реле К3 или К4 оборвется и станет невозможным включение соответственно магнитного пускателя К1 или реле К2, красная сигнальная лампа Н2 загорится (сухой ход). В этом случае необходимо рукоятку переключателя 5 поставить в положение «Выключено» и долить в рубашку котла воду до уровня контрольного крана.
2.3 Правила эксплуатации проектируемого аппарата
Перед включением аппарата в работу проверяют:
─ уровень воды в пароводяной рубашке (парогенераторе);
─ надежность соединения корпуса аппарата с заземляющей шиной;
─ состояние защитной, предохранительной и указывающей арматуры;
─ санитарное состояние варочного сосуда.
Порядок включения котла в работу:
─ открывают продувочный кран или кран на заливной воронке. Оставляют открытым до полного удаления воздуха из пароводяной рубашки, т.к. наличие воздуха в рубашке снижает теплоотдачу от пароводяной смеси к стенкам котла и увеличивает время его разогрева;
─ варочный сосуд заполняют кипяченой водой на 100—120 мм ниже уровня верхней крышки. При использовании не кипяченой воды на стенках котла и тэнах быстрее образуется накипь, которая ухудшает теплопередачу, удлиняет время варки продуктов и ускоряет выход котла из строя. Когда из крана уровня появится вода, заполнение пароводяной рубашки прекращают. После этого рычагом приподнимают над седлом предохранительный клапан, чтобы не допустить его прикипания;
─ эектрические котлы включают нажатием кнопки «Пуск» с предварительным включением режима работы;
─ здать верхний и нижний пределы давления (как правило, устанавливаются одинраз, но контролируются ежедневно).
В процессе работы аппарата контролируют:
─ давление в греющей рубашке и в рабочей камере аппарата;
─ медленный разогрев при нормальной работе теплогенерирующего устройства свидетельствует о недостаточной продувке рубашки или чрезмерном загрязнении тепловоспринимающей поверхности (накипь).
После окончания процесса варки:
─ за 5...10 мин до окончания работы опрокидывающихся котлов прекращают нагрев, нажав кнопку «Стоп»;
─ затем снимают крышку, осторожно вращая маховик поворотного механизма, переворачивают котел и выгружают его содержимое в подставленную тару. В герметически закрытых котлах;
─ рабочую камеру промывают слабым раствором соды и просушивают;
─ внешние поверхности протирают мягкой тканью;
─ промывают пароотвод. Регламентные профилактические работы, согласно инструкциипо эксплуатации, выполняются механиком по утвержденному графику.
3. Расчетная часть проекта
3.1 Тепловой баланс
Тепловая мощность аппарата Qзатр, Q’затр, Вт, составляет
Qзатр=Q1+Q5+Q6,(1.0)
Q’затр=Q’1+Q’5,(1.1)
Где Qзатр и Q’затр – тепловая мощность аппарата в период разогрева и при стационарном режиме, Вт;
Q1, Q’1 – полезно используемая тепловая мощность для нагрева продукта до температуры кипения и его варку, Вт;
Q5 и Q’5 – потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве котла и при стационарном режиме, Вт;
Q6 – расход тепла на нагрев конструкции котла и нагрев воды в парогенераторе и пароводяной рубашке, Вт;
Полезно используемая тепловую мощность определяем по формуле
Q1=(Gв× (tк-tн)+∆W×r)/τ ,(1.2)
Q’1=(∆Wиспr)/ τ’,(1.3)
гдеGв – количество нагреваемой воды, кг;
св – теплоемкость воды, Дж/кг*К;
tк – конечная температура воды, С;
tн – начальная температура заливаемой воды в котел, С;
∆Wисп и ∆W – количество пара, ушедшего через неплотности в атмосферу в период разогрева и в период кипения при варке; r – теплота парообразования воды, Дж/кг;
τ – время разогрева, с;
τ’ – время термообработки, с;
Количество нагреваемой воды определяем по формуле
Gв=V×k×g/1000,(1.4)
гдеV – объем варочного сосуда, л;
K – коэффициент заполнения котла, К=0,85…0,9; g – плотность воды;
Gв=60×0.85×1000/1000=51 кг,
Q1=(51×4180×(100-20)+2×2257600)=21569,6 кДж,
Q’1=2×2257600=4515,2 кДж.
Потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве котла определяем по формуле
Q5= ∑ λι ×F ι(tnι – t0)*τ, (1.5)
где λι – коэффициент теплоотдачи от поверхности ι – го элемента в окружающею среду, Вт/м2 К;
F ι – площадь поверхности ι – го элемента, м2;
tnι – средняя температура поверхности ι – го элемента за время разогрева от начальной температуры до температуры кипения, К;
Q5=(0,78×11,51(45-20)+1,4×10,63(32,5-20))×3600=(224,4+186,025)×3600=1477,53 кДж.
Потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве при стационарном режиме определяем по формуле
Q’5= ∑ λ’ι ×F ι(tnι – t0)*τ’,(1.6)
где λ’ι – коэффициент теплоотдачи от поверхности ι – го элемента в окружающею среду, Вт/м2 К;
F ι – площадь поверхности ι – го элемента, м2;
tnι – средняя температура поверхности ι – го элемента за время разогрева от начальной температуры до температуры кипения, К;
Q’5=(0,78×13,28(70-20)+1,4×11,51(45-20)×1800)=1657,3 кДж.
Расход тепла на нагрев конструкции котла и нагрев воды в парогенераторе и пароводяной рубашке определяем по формуле
Q6= ∑Мι ×сι (tк – tн),(1.7)
гдеМι – масса ι – го элемента металлоконструкции, кг;
сι – теплоемкость ι – го элемента, Дж/кг*К;
∆t – разность конечной и начальной температур ι – го элемента;
Q6=(80×461(83-20)+10×921(85-20)+10×4187(110-20))=2323440+598650+3768300=6690,3 кДж.
К расчету принимаем Q1=21569,6 кДж (1.2, с. 16), Q5=1477,53 кДж (1.5, с. 16), Q6=6690,3 кДж(1.7, с. 17)
Qзатр=21569,6+1477,53+6690,3=29737,4 кДж,
К расчету принимаем Q’1=4515,2 кДж (1.4, с. 16), Q’5=1657,3 кДж (1.6, с. 17),
Q’затр=4515,2+1657,3=6172,5 кДж.
3.2 Расчет Тэнов
Порядок расчета ТЭНа выполняется в три этапа:
─ определение размера трубки;
─ расчет размера проволоки;
─ определение размеров спирали.
Длина активной части трубки ТЭНа LА, м, составляет
LА=P/(π×Dт×Wт),(2.1)
где Dт – диаметр трубки ТЭНа, м.
LА=3000/3,14×0,016×105=0,59 м.
Длина активной части трубки ТЭНа LAO,м, после опрессовки составляет
LAO= LА / φ,(2.2)
где φ – коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, φ=1,15.
LAO= 0,59/1,15=0,51 м,
Полную развернутую длину трубки после опрессовки LТ,м, определяем по формуле
LТ=LА+2Lп,(2.3)
где Lп – длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.
LТ=0,59+2×0,1=0,79 м,
Электрическое сопротивление проволоки тэна R, Ом, после опрессовки составляет
R=U2/P,(2.4)
гдеU – напряжение сети, В;
P – мощность одного тэна, Вт.
R=3802/3000=144400/3000=48,1 Ом,
Электрическое сопротивление проволоки тэна R0, Ом, до опрессовки составляет