2. Тепловое оборудование предприятий общественного питания

2.1. Балансовые испытания тепловых аппаратов

В основу анализа эффективности использования теплоты в ап­паратах предприятий общественного питания положено уравне­ние теплового баланса. Это уравнение представляет собой одну из форм записи закона сохранения энергии и выражает равенство прихода (левая часть уравнения) и расхода теплоты (правая часть):

(2.1.1)

где Q_затр – общее количество затраченной теплоты, подведенной к тепловому ап­парату; Q₁ – полезно использованная теплота; ΣQ_потер – потери теплоты. Левую и правую части уравнения вычисляют независимо друг от друга на основе результатов лабораторных измерений. Сте­пень совпадения полученных значений частей уравнения свиде­тельствует о точности балансовых испытаний.

Составляющие уравнения теплового баланса принято выра­жать в единицах или теплоты (Дж), или мощности (Вт), либо удельного расхода энергии на единицу обрабатываемого продукта (Дж/кг). Наиболее удобна для измерения с точки зрения возмож­ности самопроверки мощность, эквивалентная тепловому потоку, которую в дальнейшем для удобства будем называть тепловой мощностью.

Общая тепловая мощность, подведенная к аппарату (Вт), опреде­ляется расходом энергоносителя и вычисляется по соотношениям:

– для электрических аппаратов:

(2.1.2)

где А – расход электроэнергии, Дж; τ – продолжительность процесса, с;

– для газовых аппаратов:

(2.1.3)

где В – объемный расход горючего газа, м³/с; – низшая рабочая теплота сго­рания газа, Дж/м³.

Для твердотопливных и жидкотопливных аппаратов справед­ливо соотношение (2.1.3), однако в этом случае определяющие ве­личины В, Q_H^p измеряют в расчете на 1 кг топлива.

– для паровых аппаратов:

Pзатр = DП∙(ix1- ix2),

(2.1.4)

где D_П – массовый расход пара, кг/с; i_x1, i_x2 – соответственно удельные энтальпии влажного пара на входе в аппарат и на выходе из него:

i_x1 = i^/ + r·x₁;

i_x2 = i^/ + r·x₂;

где i^/ – удельная энтальпия кипящей жидкости, Дж/кг; r – удельная теплота па­рообразования, Дж/кг (i^/ и r определяются давлением системы); x₁, x₂ – степени сухости пара соответственно на входе в аппарат и на выходе из него.

Измерение тепловой мощности

Мощность однофазных электронагревате­лей рассчитывается по формуле

P=I·U, Вт,

(2.1.5)

где I – сила тока, A; U – электрическое напряжение, В.

Зная электрическое сопротивление R одного электронагревате­ля или группы электронагревателей, мощность можно вычис­лить по соотношению:

Вт.

(2.1.6)

При параллельной схеме включения группы нагревателей ито­говое электрическое сопротивление R (Ом) определяют по инди­видуальным сопротивлениям R_i как:

(2.1.7)

При последовательной схеме включения

R = Rl + R2 + …..

(2.1.8)

Мощность электронагревателей, включенных в трехфазную электрическую цепь, при условии равномерной загрузки фаз вы­числяют по соотношению:

(2.1.9)

где I_Л – сила линейного тока, А; U_Л — линейное напряжение, В.

Для определения мощности электронагревателей тепловых ап­паратов необходимо измерить силу тока и напряжение, входящие в соотношения (2.1.5), (2.1.6), (2.1.7). Схемы включения электро­измерительных приборов в электрическую цепь показаны на рис. 2.1.1. Принципиальная схема экспериментального стенда изображена на рис. 2.1.2.

В целях безопасности с помощью трансформатора напряже­ние трехфазной электрической сети переменного тока снижается до 12 В. Нагреватели имитируются тремя электрическими сопро­тивлениями равной величины: R_l, R₂, R₃. Для измерений в цепь включают амперметр и вольтметр.

Все элементы смонтированы на стенде и соединены в цепь с помощью соединительных проводов.