3.1 Требуемая производительность мясорубки

Требуемая производительность может быть определена с учетом количества потребителей, обслуживаемых за 1 час и дифференцированной нормы расхода сырья на одно посадочное место

(3.1)

где N - количество посадочных мест, шт.;

k - оборачиваемость места, ч^-1;

η - коэффициент средней загрузки зала, η =0,6... 0,8;

р_н - норма расхода мяса для централизованной выработки

полуфабрикатов, кг (р_н =0,078 кг);

η _y - условный коэффициент использования оборудования ПОП

(η_y = 0,3...0,5).

Рисунок 3 – Расчетная схема мясорубки

Фактическая производительность мясорубки, кг/ч

(3.2)

где F_0i,- суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке,

ближайшей к шнеку, м²

(3.3)

где d_0i, - диаметр одного отверстия, м;

z_0i, - количество отверстий в решетке, шт.;

v₀ - скорость продвижения продукта через отверстие первой ножевой

решетки, м/с

(3.4)

где n - число оборотов шнека, мин-¹;

г_н , г_в - наружный и внутренний радиусы последнего витка шнека, м;

k_в - коэффициент объемной отдачи продукта (k_в = 0,35...0,4);

β_п - угол подъема последнего витка шнека (β_п = 7...10°);

ρ - плотность продукта, кг/м³ ( ρ = 1000 кг/м );

φ - коэффициент использования площади отверстий первой ножевой

решетки (φ = 0,7...0,8).

Необходимое количество машин и механизмов для разрезания мяса определяется из выражения, шт.

( 3.5 )

Полученное значение округляют до ближайшего большего целого числа.

Определение мощности

Мощность, необходимая на разрезание продукта в режущем механизме определяется с учетом заданного комплекта рабочих инструментов. Для

полного комплекта - подрезная решетка, два двухсторонних вращающихся ножа, две неподвижных решетки выражение имеет вид

( 3.6 )

где k_пр, k_p1, к_р2 - коэффициенты использования площади подрезной решетки,

решеток с крупными и мелкими отверстиями, к_пр = 0,42;

F_р - площадь ножевой решетки, м²

( 3.7 )

( 3.8)

где d_р - наружный диаметр решетки, м;

а - удельный расход энергии на перерезание продукта, Дж/м²

(a =2,5*10³...3,5*10³Дж/м²);

z - общее количество перьев (режущих кромок) у подвижных ножей, шт.

Мощность, необходимая на преодоление трения в режущем инструменте, Вт

(3.9 )

где р - давление рабочих кромок ножей на решетки, Па (р=2*10⁶...3*10⁶ Па);

r_max, r_min| - наружный и внутренний радиусы вращающегося ножа, м;

b - ширина площади контакта лезвия ножа и решетки, м;

f - коэффициент трения скольжения ножа о решетку (f = 0,1);

φ - количество плоскостей резания, шт.

Определение мощности необходимой на преодоление трения диска о продукт и на продвижение продукта, Вт:

(3.10)

где р_о - давление за последним витком шнека, Па

(р_о = 3,0*10⁵...5,0*10⁵ Па)

m - количество витков шнека, шт;

r_н, r_в - наружный и внутренний радиусы шнека, м;

β_cp - средний угол подъема витка шнека, (β_cp = 12°);

f₁ - коэффициент трения продукта о шнек (f₁ = 0,3. ..0.5).

Мощность электродвигателя с учетом КПД привода (η = 0,75...0,85), Вт

(3.11)

Задача 4. Расчет жарочного шкафа

Справочные данные представлены в таблице 8. Исходные данные для расчета теплового баланса и определения мощности аппарата приведены в таблице 9, основные расчетные параметры шкафа даны в таблице 8. Схема распределения температур в различных точках жарочного шкафа представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема температур в различных точках шкафа

Таблица 6 – Справочные данные к задаче 4

Наименование параметра	Обозначение параметра	Значение парамет-ра
Начальная температура элементов шкафа, воздуха в рабочей камере, противня, теплоизоляции, °C		20
Температура окружающей среды (воздуха), °C		18
Начальная температура бифштекса (полуфабриката), °C		20
Конечная температура облицовок, °C		40
Конечная температура наружных облицовок, °C		40
Масса противня, кг		2
Теплоемкость продукта (для мяса), Дж/(кгград)	с	3540

Таблица 7 – Основные расчетные параметры шкафа

Наименование параметра	Обозначение параметра
Начальная температура элементов шкафа, воздуха в рабочей камере, противня, теплоизоляции, °C
Температура окружающей среды (воздуха), °C
Диаметр бифштекса, м
Начальная температура бифштекса (полуфабриката), °C
Конечная температура воздуха в рабочей камере, °C
Конечная температура наружных облицовок, °C
Конечная температура внутренних стенок камеры, °C
Конечная температура противня, °C
Конечная температура корочки бифштекса, °C
Конечная температура центра бифштекса, °C
Продолжительность разогрева шкафа (нестационарного режима), с
Продолжительность термообработки продукта (продолжительность стационарного режима), с
Масса противня, кг
Количество полуфабрикатов, шт.	n
Ширина корпуса шкафа, м
Длина корпуса шкафа, м
Высота корпуса шкафа, м
Ширина противня, м
Длина противня, м
Масса шкафа, кг

Таблица 8 – Исходные данные

Ва- ри-ант										n	А	В	Н	М
1	0,06	170	150	110	110	65	900	0,08	70	15	0,8	0,83	1,59	260
2	0,07	175	150	115	115	70	1200	0,085	75	20	1,2	0,86	1,14	220
3	0,08	180	155	120	120	75	1500	0,09	80	25	0,9	0,84	1,08	90
4	0,05	185	160	125	125	80	1800	0,065	85	30	0,8	0,83	1,59	260
5	0,04	190	170	130	130	85	2100	0,06	70	35	1,2	0,86	1,14	220
6	0,06	195	180	135	135	90	2400	0,08	75	40	0,9	0,84	1,08	90
7	0,07	200	185	140	140	65	2700	0,085	80	45	0,8	0,83	1,59	260
8	0,08	205	190	145	110	70	3000	0,09	85	50	1,2	0,86	1,14	220
9	0,05	210	195	150	115	75	3300	0,065	70	55	0,9	0,84	1,08	90
10	0,04	215	200	155	120	80	900	0,06	75	60	0,8	0,83	1,59	260

Примечание: К расчету следует принять с₁ = с₂ = 461 Дж/(кгград), с_ИЗ = 921 Дж/(кгград), М_ИЗ = 10 кг.

Количество теплоты, затраченное соответственно при нестационарном Q_ЗАТР, Дж, и стационарном режимах Q_ЗАТР, Дж

	(4.1)
	(4.2)

где Q₁ – количество полезно используемой теплоты на разогрев продукта;

Q₅, Q₅ – количество теплоты, теряемое наружными поверхностями шкафа

в окружающую среду соответственно при нестационарном и

стационарном режимах;

Q₆ – количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции шкафа

при нестационарном режиме работы шкафа;

Q_ПР – количество теплоты на разогрев противня.

Количество полезно используемой теплоты Q₁, Дж, определяется по формуле

(4.3)

где n- количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру, шт;

с – теплоемкость продукта, Дж/(кгград);

t - конечная среднеобъемная температура продукта, С;

W –количество испарившейся жидкости за период термообработки

продукта, кг;

r – удельная теплота парообразования, Дж/кг.

Количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру

(4.4)

где - количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру, шт;

- количество противней, загруженных в рабочую камеру, шт;

- ширина противня, м;

- длина противня, м;

- диаметр изделия, м.

Конечная среднеобъемная температура бифштекса:

(4.5)

где - конечная среднеобъемная температура, °С;

- конечная температура корочки, °C;

- конечная температура центра, °C.

Количество испарившейся жидкости за период термообработки продукта

(4.6)

где -количество испарившейся жидкости за период термообработки

продукта, кг;

- масса, кг;

- количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру, шт;

- выход готового продукта, %.

Удельная теплота парообразования

(4.7)

где - удельная теплота парообразования, Дж/кг;

- конечная среднеобъемная температура продукта, °С.

Количество теплоты, теряемое наружными облицовками шкафа в окружающую среду Q₅, Дж, и Q’₅, Дж

	(4.8)
	(4.9)

где - количество теплоты, теряемое наружными поверхностями

шкафа в окружающую среду соответственно при нестационарном

и стационарном режимах, Дж;

- суммарная площадь наружных облицовок шкафа, м²;

- коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок шкафа

соответственно при нестационарном и стационарном режимах,

Вт/(м²·град);

- конечная температура наружных облицовок, °C;

- начальная температура элементов шкафа, °C;

- температура окружающей среды (воздуха), °C;

- продолжительность разогрева шкафа (продолжительность

нестационарного режима), с;

-продолжительность термообработки продукта

(продолжительность стационарного режима), с.

Площадь наружных облицовок шкафа

(4.10)

где - суммарная площадь наружных облицовок шкафа, м²;

- ширина корпуса шкафа, м;

- длина корпуса шкафа, м;

- высота корпуса шкафа, м.

Коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок определяются по формулам

	(4.11)
	(4.12)

где - коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок шкафа

соответственно при нестационарном и стационарном

режимах, Вт/(м²·град);

- конечная температура наружных облицовок, °C;

- начальная температура элементов шкафа, °C;

- температура окружающей среды (воздуха), °C.

Количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции при нестационарном режиме работы котла Q₆, Дж, определяют по формуле

(4.13)

где - количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции при нестационарном режиме работы шкафа, Дж;

- соответственно масса внутренних стенок рабочей

камеры, наружных облицовок и теплоизоляции, кг;

- соответственно теплоемкость металла внутренних

стенок рабочей камеры, теплоемкость металла наружных

облицовок и теплоемкость теплоизоляции, Дж/(кг·град);

- конечная температура наружных облицовок, °C;

- начальная температура элементов шкафа, °C;

- конечная температура внутренних стенок камеры, °C;

- начальная температура внутренних стенок камеры, °C.

Массу внутренних стенок рабочей камеры и массу наружных облицовок принять равными по величине и определить по формуле

(4.14)

где - соответственно масса внутренних стенок рабочей камеры, масса наружных облицовок, кг;

- масса шкафа, кг;

- масса теплоизоляции, кг.

Количество теплоты на разогрев противня

(4.15)

где - количество теплоты на разогрев противня, Дж;

- масса противня, кг;

- теплоемкость металла противня, Дж/(кг·град);

- конечная температура противня, °C;

- начальная температура противня, °C.

К расчету с₄ принять равной с₁.

Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарном P, Вт, и стационарном P’, Вт, режимах определяется по формуле

	(4.16)
	(4.17)

где - соответственно мощности, затраченные на проведение

технологического процесса при нестационарном и

стационарном режимах, Вт;

- соответственно количество теплоты, затраченное

соответственно при нестационарном и стационарном

режимах, Дж;

- продолжительность разогрева шкафа (продолжительность

нестационарного режима), с

-продолжительность термообработки продукта

(продолжительность стационарного режима), с.