4. Расчетная часть

4.1 Расчет конструктивных параметров герметически закрытых электрических нагревательных элементов.

4.2 Исходные данные

4.2.1 Для расчета ТЭНа Необходимо иметь сведения о его мощности Р, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки w_t и поверхности спирали W_n, конфигурации, а также о размерах рабочего пространства, в котором он установлен.

4.2.2 Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате и их количество определяют из технической характеристики аппарата.

4.2.3 Мощность ТЭНа Р, Вт, определяют из соотношения:

(2.1)

где ΣΡ - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n - количество ТЭНов, шт.

4.2.4 Напряжение электрической сети U, В, определяют из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.

4.2.5 При расчете ТЭНа следует обязательно обратить внимание на то, в какой среде (воде, масле, металле, воздухе) работает нагревательный элемент и выбрать в соответствии с этим поверхностную нагрузку нагревателя. Значения удельных нагрузок на поверхности трубки w_t и поверхности спирали W_n берут из таблицы Б. 1 в зависимости от условий, в которых работает ТЭН.

4.2.6 Конфигурацию ТЭНа и размеры рабочего пространства, в котором он установлен выявляют в процессе изучения конструкции заданного теплового аппарата.

4.2.7 Исходные данные сводят в таблицу (см. таблицу 1).

Таблица 1 - Исходные данные для расчета ТЭНа

Наименование показателя	Значение показателя
Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, ΣΡ, Вт	13600
Количество ТЭНов в аппарате, n, шт.	6
Единичная мощность ТЭНа Р, Вт	2267
Напряжение электрической сети, U, В	220
Вид среды, в которой работает ТЭН	вода
Удельная нагрузка на поверхности трубки wt, Вт/м2	90000
Удельная нагрузка на поверхности спирали Wn, Вт/м2	18*

Перед выполнением расчета вычерчивают эскиз ТЭНа с указанием расчетных параметров (см. рисунок 1).

Рисунок 1- Схема к расчету ТЭНа: а - параметры трубки; б - параметры спирали.

2.4 Порядок расчета

Расчет ТЭНа выполняю в три этапа:

1. - определяют размеры трубки;

2. - рассчитывают размеры проволоки;

3. находят размеры спирали.

4.4.1 Расчет размеров трубки

4.4.2 Определяют длину активной части трубки ТЭНа l_a, м, по формуле

(4.2)

где D_Т- диаметр трубки ТЭНа. Диаметр трубки принимают в пределах D_Т = 0,006...0,016 м.

4.4.3 Полученное значение L_A соотносят с размерами рабочего про­странства с учетом формы ТЭНа. В случае значительных расхождений в - размерах ТЭНа и рабочего пространства значения W_П и D_T корректируют в указанных пределах до получения удовлетворительного результата.

4.4.4 Рассчитывают длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки l_ao, м, из соотношения

(4.3)

где γ- коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки. γ =1,15.

4.4.5 Находят полную развернутую длину трубки после опрессовки L_Т; м, по формуле

(4.4)

где L_П - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м. (=5см)

Длину пассивного конца трубки (длину контактного стержня) L_П принимают в зависимости от способа крепления ТЭНа в аппарате.

4.4.6 Расчет геометрических размеров проволоки ТЭНа осуществля­ют в соответствии с 4.4.7-4.4.12.

4.4.7 Находят сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения

(4.5)

а сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки R_О O_М, из выражения

(4.6)

где α_R- коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки, α_R = 1,3.

4.4.8 Рассчитывают удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, ρ_t, Ом *м, по формуле

(4.7)

где р₂₀ - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20 °С, Ом м;

α - температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры, град^-1;

t - рабочая температура проволоки, °С. Данные для расчета берут из таблицы БЗ.

4.4.9 Определяют диаметр проволоки ТЭНа d, м, по формуле

(4.8)

4.4.10 Выбирают ближайший стандартный диаметр d_ПР (т.е. результат округляют до десятых долей миллиметра).

4.4.11 Находят длину проволоки ТЭНа l_пр, м, из выражения

(4.9)

=8.9(М)

4.4.12 Проверяют значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке W_ПФ, Вт/м²

(4.10)

где W_ПФ не должна превышать предельно допустимых величин.

4.4.13 Расчет размеров спирали осуществляют в соответствии с 4.4.14-4.4.20.

4.4.14 Вычисляют длину одного витка спирали l_в , м, по формуле

(4.11)

где 1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со стержня намотки;

d_С - диаметр стержня намотки, м, выбирают из конструктивных соображений =0,003... 0,006м.

4.4.15 Находят количество витков спирали n, шт., по формуле

(4.12)

4.4.16 Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной ак­тивной части трубки ТЭНа соотношением

(4.13)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношением а > d_ПР.

4.4.17 Определяют шаг спирали s, м

(4.14)

4.4.18 Вычисляют коэффициент шага Кш

(4.15)

и коэффициент намоток стержня

(4.16)

4.4.19 Находят общую длину проволоки l_o, м, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков

(4.17)

Заключение

В настоящее время вопросам повышения эффективности производства и качества готовой продукции уделяется большое внимание.

Применительно к торговле и общественному питанию эти требования должны найти свое отражение в сокращении продолжительности технологических процессов, снижении удельного расхода энергии, уменьшении потерь сырья при его обработке, повышении качества готовой продукции, улучшению санитарно-гигиенических условий.

Успешному решению поставленных задач будет во многом способствовать проектирование, производство и использование современного высокоэффективного оборудования.

Поэтому тема проектирования современных конструкций теплового оборудования актуальна.

Литература

Основная

1. Кавецкий, Георгий Дмитриевич. Оборудование предприятий общественного питания [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Технология продуктов общественного питания" направления подготовки дипломированных специалистов "Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания" / Г. Д. Кавецкий, О. К. Филатов, Т. В. Шленская. - М. : КолосС, 2004. - 304 с., гриф МО

2. Могильный, Михаил Петрович. Оборудование предприятий общественного питания: Тепловое оборудование [Текст] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности 271200 "Технология продуктов общественного питания" направления подготовки дипломированных специалистов 655700 "Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания" / М. П. Могильный , Т. В. Калашнова, А. Ю. Баласанян . - М. : Академия, 2004. - 191 с., гриф УМО

3. Оборудование предприятий общественного питания: В 3 ч. Ч. 2. [Текст]: Тепловое оборудование: учебник для студ. высш. учеб. заведений /В. П. Кирпичников, М. И. Ботов. - М.: Изд. центр «Академия», 2010. - 496 с.

4. Оборудование предприятий торговли и общественного питания [Текст]: полный курс: Учебник для студентов вузов, обучающихся по торговым специальностям / Под ред. В.А. Гуляева . - М. : ИНФРА-М, 2004. - 543 с. гриф МО

Дополнительная

5. Беляев, М.И. Оборудование предприятий общественного питания [Текст]: В 3-х т. Том III. Тепловое оборудование”. - Москва: Экономика, 1990.-559 с.

6. Вышелесский, А.Н. Тепловое оборудование[Текст]:Учебник для. техол. фак. торг.вузов – Москва: «Экономика», 1976. – 399 с.