Особенности конструкции разработанного теплового аппарата

Задание на проектирование

 

-   разработка конструкции теплового аппарата, его внешнего вида, органов управления;

-   определение размеров рабочих камер и производительности аппарата;

    тепловой расчет аппарата;

    расчет и конструирование электронагревателей.

 

Вариант, наименование оборудования	Габаритные размеры, мм	Мощность, кВт	Дополнительные сведения	Наименование блюда
16. Фритюрница настольная, две корзины	460х510х430	4,00	Vчаши = 7 л, τр=15мин,	Котлеты по-киевски

 

Содержание

 

Задание на проектирование

Введение

1. Особенности конструкции разработанного теплового аппарата

2. Определение полезно используемого тепла

2.1 Режим разогрева (нестационарный)

2.2 Стационарный режим

3. Определение потерь тепла в окружающую среду

3.1 Нестационарный режим

3.1.1 Потери через крышку

3.1.2 Потери тепла через стенки оборудования при нестационарном режиме

3.2 Стационарный режим

3.2.1 Потери через крышку

3.2.2 Потери тепла через стенки при стационарном режиме

4. Определение расхода тепла на разогрев конструкции

4.1 Нагревание крышки и горизонтальной поверхности

4.2 Разогревание корпуса

4.3 Нагрев теплоизоляции корпуса

5. Конструирование и расчет электронагревателей

5.1 Расчет электронагревателей

Заключение

Список литературы

 

Введение

 

Тепловым называют оборудование, предназначенное для тепловой обработки продуктов.

В большинстве случаев при приготовлении пищи продукты подвергают тепловой обработке, т.е. варят, жарят, тушат. Под действием тепла продукты изменяют свои физико-химические свойства: жиры плавятся, белки свертываются, меняется вкус, цвет, запах и т.д. Кроме того, под действием высокой температуры в продуктах уничтожается болезнетворная микрофлора.

Источники тепла в аппаратах могут быть топливо, электроэнергия и теплоносители, такие, как водяной пар, вода, масло. Основные способы тепловой обработки пищевых продуктов - варка и жарка. Жарку продуктов производят в неглубокой посуде - сковороде во фритюре, когда продукт полностью загружают в горячий жир.

тепловое оборудование фритюрница электронагреватель

Определение полезно используемого тепла

 

К основным составляющим энергетических затрат при работе электрических тепловых аппаратов относятся:

полезная теплота Q_П, затрачиваемая на непосредственную обработку продукта;

потери тепла в окружающую среду Q_ср;

потери тепла на нагрев оборудования Q_об.

Тепловое оборудование характеризуются высокой тепловой инерционностью. Поэтому расчет проводят для двух режимов работы - нестационарного (разогрева) и стационарного (непосредственной работы).

Под нестационарным режимом понимается начальный период работы оборудования, в процессе которого оно выходит на заданный тепловой режим, при котором рабочие камеры, поверхности или греющие среды (воздух, вода, жир) достигают заданной температуры.

В условиях стационарного режима теплообмен происходит без существенных изменений температуры указанных выше конструктивных элементов.

В общем виде уравнение теплового баланса выглядит следующим образом:

для нестационарного режима

 

Q′ = Q′_П+ Q′_ср+Q′_об,

 

для стационарного режима

 

Q′′ = Q′′_П+ Q′′_ср+Q′′_об,

 

Где Q′ и Q′′ - суммарная тепловая энергия, затрачиваемая соответственно при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

Так как нестационарный и стационарный режимы протекают последовательно и независимо друг от друга, то необходимую мощность оборудования определяют по тому уравнению теплового баланса, сумма которого окажется больше (Q′ или Q′′).

Расчет Q_П, кДж/ч, жарочного оборудования обычно производят путем определения затрат энергии за час работы оборудования или на 1 кг обрабатываемой продукции.

Стационарный режим

 

При стационарном режиме полезно используемое тепло состоит из отдельных слагаемых и определяется по формуле

 

 

где первое слагаемое - расход тепла на нагрев продукта; второе - расход тепла на испарение влаги из продукта; третье - расход тепла на образование корочки на продукте; четвертое - расход тепла на нагрев доливаемого в процессе работы пищевого жира;

М - часовая производительность по сырью, кг/ч,

 

 кг/ч

 

где G_{0 -} количество одновременно загружаемого продукта для жарки, кг;

τ - продолжительность цикла обработки, мин (15 минут);

с - теплоемкость продукта 3,308 кДж/ (кг∙ºС);

t₂ - температура нагрева продукта, принимаем равной 90-100 ºС;

t₄ - начальная температура продукта 20 ºС;

ω_{n -} истинный продукт ужарки, принимаем равным 17%;

r - скрытая теплота испарения при атмосферном давлении, принимаем равным 2258,2 кДж/кг;

К - процентное содержание корки в продукте принимаем в пределах от 15 до 25%;

С_к - теплоемкость корочки, принимаем как теплоемкость сухого вещества, 1,67 кДж/ (кг∙ºС);

t₃ - температура образования корочки, ºС (135-140 ºС);

m_ж - расход пищевого масла на обжаривание сырья в %; принимаем в пределах от 15 до 20%;

t₁ - рабочая температура жира равная 170 ºС;

t₀ - начальная температура жира, ºС.

"_П =2,92·3,308· (90-20) +0,01·17·2,92·2258,2+

+0,01·20·2,92·1,67· (135-90) +0,01·15·2,92·1,676· (170-20) = =1951,13 кДж/ч

Нестационарный режим

 

Для расчета потерь тепла в окружающую среду можно пользоваться формулой:

 

,

 

где t¢ - время разогрева жира, час;

 - коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м²час⁰С;

 - средняя температура поверхности ограждения за время разогрева, ⁰С

 

,

 

t_К - температура поверхности ограждения к концу разогрева, ⁰С;

t_Н - начальная температура поверхности ограждения принимается равной температуре окружающей среды, ⁰С.

Температуру отдельных поверхностей аппарата к концу разогрева можно принять:

а) для вертикальных поверхностей t_к = 60 - 65⁰С;

б) для изолированной крышки жарочного оборудования t_к = 70⁰С;

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией определяющая температура для воздуха, окружающего корпус (ограждение) будет равна:

 

,

 

Потери через крышку

Размеры крышки 188х188 мм (F_кр = 0,035344 м²)

 

0,5 (90+20) =55⁰С -

 

это определяющая температура воздуха вблизи крышки, по ней принимаем следующие величины:

 

а=2,71^.10^-3 м/с; v=18,97^.10^-4 м/с

l=0,0291 Вт/м^. К

Pr = 0,696

b = = 1/ (273+90-20) =0,0029

Gr =

(Gr×Pr) = (3673,3^.0,696) = 2556,6

Nu=0,54 (2556,6) ^1/4=3,8

 Вт/м².0С

С₀=5,67Вт (м^2. К⁴)

a_л =

a_л =  Вт/м².0С

a₀ =a_к+a_л= 0,588+4,047= 4,635 Дж/м².0С ∙ 3600= 16,686 кДж/м².0С

= кДж

 

Стационарный режим

 

При стационарном режиме потери тепла в окружающую среду определяется:

 

,

 

где  - коэффициент теплоотдачи при стационарном режиме от поверхности в окружающую среду, кДж/м^{2 0}С;

 - средняя температура поверхности ограждения при стационарном режиме, ⁰С; »const для данной поверхности; принять равной температуре отдельных поверхностей к концу разогрева t_к;

t¢¢ - продолжительность стационарного режима варки, час.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией, определяющая средняя температура воздуха, соприкасающегося с ограждением, будет равна:

 

,

 

При этой температуре для стационарного режима выбираем физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводности a, коэффициент теплопроводности l, коэффициент кинематической вязкости v, затем определяют произведение (Gr×Pr), величины с и n и численную величину критерия Nu.

По значению критерия Nu при стационарном режиме определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией

 

,

 

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием a_л определяется по формуле Стефана-Больцмана:

 

a₀ = a_к + a_л=5,924 Вт/м^2.0С=5,924∙3600=21,33 кДж/м^2.0С

=

 

Потери через крышку

 

 =160⁰С; =0,5 (160+20) =90⁰С, тогда

а=3,2^.10^-3 м/с; v=22,1^.10^-4 м/с

l=0,0314 Вт/м^.0С

Pr = 0,69

b = =

(Gr×Pr) = (4479,76*^.0,69) = 3091,0344=0,54 (3091,0344) ^1/4=4,026

 Вт/м^2.0С

С₀=5,67Вт (м^2. К⁴)

a_л =

a_л = Вт/м^2.0С

= кДж/ч

 

Разогревание корпуса

 

= (2∙0,001∙0,43∙0,46+2∙0,001∙0,43∙0,51+0,001∙0,46∙0,51) ∙7800 = 8,337 кг₃ ^корпус=8,337∙ 0,462∙ (60-20) = 206,758 кДж₃ ^мет=274,958 кДж

 

Расчет электронагревателей

 

 кВт

 кВт

W=3^.10⁴Вт^. м²

L_полн=1,1356 м

L_а= L_nолн - 2L_n= 1,246-2^.0,04=1, 165 м

 м

 

Примем D=12 мм

 

 Ом

R_o=R∙a_r, =46,54^.1,3=60,5 Ом

;

r= ρ₂₀ [1+а (t-20)] =1,1^.10^-6 [1+0,7^.10^-3 (950-20)] =

,2^.10^-6Ом. м

 м _в=1,07p (d_ст+d) =1,07^.3,14 (0,007+0,001) =0,0202 м

 витка

=5,94+2.20^.0,0202=6,75 м

 

Заключение

 

В ходе выполнения курсового проектирования, пользуясь данными варианта, был составлен тепловой баланс фритюрницы в период разогрева, состоящий из полезно используемого тепла, потерь тепла наружными поверхностями оборудования в окружающую среду, тепла, расходуемого на нагревание конструкции фритюрницы.

На основе полученных результатов по тепловому балансу был произведен расчет трубчатых электронагревателей.

 

Список литературы

 

1. Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М.,: Экономика, 1983, - 303.

. Вышелесский А.Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М.: Экономика, 1976. - 399 с.

. Гинзбург А.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов - М.; Экономика, 1983,-303.

. Золин В.П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания: Учебник для нач. проф. Образования: Учеб. Пособие для сред. Проф. Образования/Виктор Петрович Золин. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2003. - 248 с.

. Кисимов Б.М., Сторожева Е.Д. Расчет теплового оборудования: Учебное пособие. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ 2006. - 48 c.

. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания. - Киев.: Экономика, 2003.

Задание на проектирование

 

-   разработка конструкции теплового аппарата, его внешнего вида, органов управления;

-   определение размеров рабочих камер и производительности аппарата;

    тепловой расчет аппарата;

    расчет и конструирование электронагревателей.

 

Вариант, наименование оборудования	Габаритные размеры, мм	Мощность, кВт	Дополнительные сведения	Наименование блюда
16. Фритюрница настольная, две корзины	460х510х430	4,00	Vчаши = 7 л, τр=15мин,	Котлеты по-киевски

 

Содержание

 

Задание на проектирование

Введение

1. Особенности конструкции разработанного теплового аппарата

2. Определение полезно используемого тепла

2.1 Режим разогрева (нестационарный)

2.2 Стационарный режим

3. Определение потерь тепла в окружающую среду

3.1 Нестационарный режим

3.1.1 Потери через крышку

3.1.2 Потери тепла через стенки оборудования при нестационарном режиме

3.2 Стационарный режим

3.2.1 Потери через крышку

3.2.2 Потери тепла через стенки при стационарном режиме

4. Определение расхода тепла на разогрев конструкции

4.1 Нагревание крышки и горизонтальной поверхности

4.2 Разогревание корпуса

4.3 Нагрев теплоизоляции корпуса

5. Конструирование и расчет электронагревателей

5.1 Расчет электронагревателей

Заключение

Список литературы

 

Введение

 

Тепловым называют оборудование, предназначенное для тепловой обработки продуктов.

В большинстве случаев при приготовлении пищи продукты подвергают тепловой обработке, т.е. варят, жарят, тушат. Под действием тепла продукты изменяют свои физико-химические свойства: жиры плавятся, белки свертываются, меняется вкус, цвет, запах и т.д. Кроме того, под действием высокой температуры в продуктах уничтожается болезнетворная микрофлора.

Источники тепла в аппаратах могут быть топливо, электроэнергия и теплоносители, такие, как водяной пар, вода, масло. Основные способы тепловой обработки пищевых продуктов - варка и жарка. Жарку продуктов производят в неглубокой посуде - сковороде во фритюре, когда продукт полностью загружают в горячий жир.

тепловое оборудование фритюрница электронагреватель

Особенности конструкции разработанного теплового аппарата

 

Фритюрницы - это специализированные жарочные аппараты, предназначенные для жарки кулинарных и кондитерских изделий в большом количестве жира, нагретого до температуры 160-180°С.

Основными частями фритюрницы периодического действия являются корпус, жарочная ванна и нагреватели.

Фритюрница настольная электрическая оснащена 2 ваннами вместимостью по 7л и 2 корзинами размером 180х180х152мм.

Жарочная ванна изготовляется из нержавеющей стали методом сварки. Верхняя часть ванны имеет прямоугольную, а нижняя выполнена в виде усеченной пирамиды. Нижняя часть ванны является "холодной зоной", где температура жира во время работы не превышает 80° С. Частицы продукта, попадая в эту часть ванны, не перегреваются и не обугливаются, в результате чего менее интенсивно загрязняется масло.

Выполнена фритюрница в виде сварной рамы, установленной на регулируемых по высоте ножках, в которой крепится облицовка из нержавеющей стали. Сверху они накрываются столом с вваренными в него двумя жарочными ваннами (190х190х247мм). К дну каждой ванны приварен отстойник с краном. В отстойник вставлена съемная пластинка с сеткой для фильтрации масла при его сливе.

Нагрев залитого в ванну масла осуществляется тэнами, закрепленными в установленных на столе тэнодержателях. ТЭНы изготовлены из нержавеющей стали (жаропрочный и жаростойкий никелехромовый сплав). Конструкция тэнодержателя позволяет поднимать тэны и вынимать их для санитарной обработки.

Автоматическое регулирование температуры масла осуществляется с помощью датчиков реле температуры (термостатов), которые закреплены во втулках, приваренных к ванне с внешней стороны; термобаллоны датчиков вмонтированы в жарочную ванну.

На передней верхней части фритюрницы расположены сигнальные лампы. Зеленая лампа показывает включение в работу тэнов, а желтая - по достижении заданной рабочей температуры жира. Сигнальные лампы и пакетный выключатель выведены на переднюю облицовку.

Правила эксплуатации

Перед началом работы проверяют санитарное и техническое состояние фритюрницы. Под ванной устанавливают бачок, закрывают сливные краны и заливают масло до отметки, имеющейся на стенке ванны. Электронагреватели включают поворотом выключателя. При этом загорается зеленая лампа.

Жаренье продуктов производится в сетчатых корзинах из нержавеющей стали, которые погружаются в жарочную ванну с горячим маслом. Корзина имеет безопасную ручку и крючки, с помощью которых она подвешивается на скобу для стекания масла.

Подлежащий жаренью продукт помещают в корзину, и после загорания желтой лампы, сигнализирующей о нагреве его до нижнего заданного

предела, погружают в разогретый жир. Готовность изделия проверяют органолептически.

В процессе жаренья следят за уровнем масла в ванне и периодически добавляют его тонкой струёй.

По окончании работы фритюрницу отключают, устанавливая рукоятку выключателя в положение Выкл. Оставшееся масло сливают через сливной кран в бачок. Ванны, тэны, стол, крышку, маслоотстойник, корзины промывают горячей водой и просушивают, протирая сухой салфеткой.

После 40 ч работы масло полностью заменяют, предварительно тщательно очистив фритюрницу. Для этого стенки ее очищают ершом и щеткой, заливают в ванну примерно 30 л 3% -ного раствора каустической соды или 5% -ного раствора моющего средства, включают тэны и кипятят не менее 1 ч. Затем тэны отключают, раствор сливают, а стенки ванны вновь очищают ершом и щеткой.

Периодически проверяют правильность работы температурных реле, так как нагрев масла свыше 180° ведет к образованию в нем вредных для здоровья человека веществ.