Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловое оборудование предприятий общественного питания. Учебное пособие
.pdf
Все плиты, независимо от классификации, состоят из конструктивных элементов и узлов одного и того же функционального назначения:
1)
жарочных поверхностей;
2)
жарочных или тепловых шкафов;
каркасов для установки перечисленных выше элементов, которые
3)
обычно изготовляются из стального профиля.
4)
облицовки;
5)
элементов арматуры.
К плитам предъявляют следующие технологические требования.
Разность уровней рабочих поверхностей конфорок относительно
1.
друг друга не должна превышать 1 мм.
Шероховатость поверхности не должна превышать 6,3Ra мкм.
2.
3.
Зазор между смежными жарочными поверхностями не должен
быть менее 2,5 мм.
4.
Разность температур на поверхности конфорки должна быть
t ≤ 90 ºС, а в духовом шкафу t ≤ 40 ºС.
5.
Конструкция плит должна обеспечивать регулирование по вы-
соте.
6. Число ступеней регулирования должно быть не менее трех.
7.
Для определения продолжительности разогрева конфорок и шка-
фов следует обеспечивать одновременную возможность их включения
на полную мощность.
Элементы включения и выключения, а также регулирования температуры на жарочной поверхности и в шкафу плиты выносятся на переднюю панель с учетом удобства обслуживания аппарата. Каждая из конфорок имеет автономное регулирование режимов
работы (сильный,
средний, слабый нагрев). За счет такого способа управления ТГУ увеличивается надежность работы при проведении тепловых процессов на
конфорках.
Теплотехнические и эксплуатационные характеристики плит [13–16]
1. Основной теплотехнической характеристикой плит является
удельная ваттная нагрузка, или удельное тепловое напряжение W,
2
Вт/см :
51
WF
F
F
F
F
P
,
ж
где P – мощность, Вт;
F
– площадь жарочной поверхности,
ж
см .
2
Экспериментально установлено, что на жарочной поверхности
2
удельная нагрузка не должна превышать 6 Вт на 1 см
. В случае превы-
шения этого значения эксплуатация плит происходит со значительными
потерями теплоты в окружающую среду.
Плотность контакта наплитной посуды с жарочной поверхно-
2.
стью, E:
,
E
где
– суммарная площадь контакта днища наплитной посуды с жа-
2
см ;
рочной поверхностью плиты,
ной посуды и жарочной поверхности,
Коэффициент использования жарочной поверхности плиты
3.
F – общая видимая площадь наплит-
2
см .
или конфорки, φ:
н
где
ной теплоты Q
– площадь днища наплитной посуды,
н
Коэффициент полезного действия плиты: отношение полез-
4.
, кДж, к общему количеству затраченной теплоты
пол
кДж. При определении КПД конфорок в расчетах
,Q
зат
,
ж
2
см .
учиты-
Q
пол
вают теплоту, пошедшую на разогрев содержимого от 10…100 ºС.
Для жарочных поверхностей плит на практике рассчитывают три
вида КПД
(,):,
хол гор кип
()Wc t t Wr
хол
кн
P
;
гор
52
()Wc t t W r
кн
P
;
кип
P
Wr
,
где W – количество жидкости в наплитной посуде, кг; c – теплоемкость
жидкости, Дж/(кг К);
температура жидкости, ºС;
– соответственно конечная и начальная
,tt
кн
,,WW W
– соответственно количе-
ство испарившейся влаги при установке наплитной посуды на холодную, разогретую плиту или в процессе кипения воды, кг; r – удельная
скрытая теплота парообразования, Дж/кг; P – расход энергоносителя
(мощность аппарата), кВт;
,,
– продолжительность процесса при
соответствующем режиме работы, с.
5.
Толщина настила жарочной поверхности. Наиболее рациональ-
ная:
80,00 мм.
жп
Кривизна днища наплитной посуды (выпуклая, вогнутая, ров-
6.
ная)
Необходимо выполнять следующее условие: плотность контакта дна
наплитной посуды и площади жарочной поверхности должна быть максимальной.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается технологическая универсальность плит?
2.
По каким признакам классифицируются плиты?
3.
Из каких основных элементов состоят электрические плиты?
4.
Почему конфорки сверху имеют отшлифованную поверхность?
5.
Какие требования предъявляются к дну наплитной посуды?
6.
Назовите типы электрических плит.
7.
Какие параметры являются теплотехническими и эксплуатацион-
ными характеристики плит? Как их определить?
8.
Каково назначение бортов плиты?
9.
Для чего необходим зазор между конфорками?
53
7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
АППАРАТА
При проектировании аппаратов проводится конструктивный тепловой расчет. При этом определяется поверхность нагрева рабочей камеры
и теплогенерирующих устройств (ТГУ), которая должна обеспечить заданную производительность аппарата. Путем поверочного расчета для
известной конструкции аппарата определяют следующие показатели:
расход энергоносителя, толщину слоя изоляции, мощность, температуру нагрева.
Работа теплового аппарата состоит из двух
ционарного режима и стационарного режима. Период разогрева (неустановившийся, или нестационарный режим) характеризуется изменением температуры отдельных элементов аппарата во времени. Стационарный (установившийся) режим характеризуется постоянной температурой, определенной для каждого элемента.
Тепловой баланс для периода разогрева аппарата выражается уравнением [1, 2]
стадий: разогрева до ста-
,QQ QQ
– полезная теплота,
Q
пол
где
Q
кДж; Q
зат пол ОС раз
– общая затраченная теплота, кДж;
зат
– потери теплоты в окружающую среду, кДж;
ОС
теплоты на разогрев конструкции, кДж.
Тепловой баланс для стационарного режима работы
зат пол ОС
54
.QQ Q
Q
раз
– потери
Полезная теплота
M
M
M
ражениям
и
Q
пол
определяется соответственно по вы-
Q
пол
QMctt Wr
пол п п к н
где
c
п
– суммарная масса продуктов, загружаемых в аппарат, кг;
п
– средняя теплоемкость продуктов, Дж/(кг К);
ср
пп
ср ср ср
QWr
пол
,
,
пп
кн
ср ср
,tt
– соответ-
ственно средние начальная и конечная температуры продуктов, ºС;
– соответственно количество испарившейся воды при неста-
,WW
ционарном и стационарном режиме, кг; r – теплота парообразования,
Дж/кг (r = 2256 кДж/кг).
Масса M
дуктов
, средняя теплоемкость
п
п
t
определяются соответственно по формулам:
н
ср
MM M
п 12
cc
MM cM
c
п
п
t
н
ср
1212
ср
ct c t c t
MM M
1 н 2 нн
12
12
и начальная температура про-
c
п
ср
.
n
.
M
п
.
cM
п
п
;
nn
nn
;
n
,
где
,, , , , , , ,
ct M c t M c t
11н122н2 н
nn n
– масса, теплоемкость и начальная
температура отдельных продуктов.
п
Средняя конечная температура
t
определяется по той же фор-
к
ср
муле, что и средняя начальная температура, с заменой всех данных для
готовых продуктов.
Масса продуктов и жидкости для выбранной в расчетно-графической работе рецептуры определяется по сборнику рецептур.
Начальная температура продукта принимается в зависимости от
условий хранения его до закладки в рабочую камеру аппарата.
55
Теплоемкость любого продукта может быть оценена приближенно
F
M
при условии, что известна его влажность:
4187 (100 )
a с a
c
п
с.в
100
,
где a – влажность продукта, %;
щевых продуктов
= 1200…1700 Дж/(кг К)).
(с
с.в
– теплоемкость сухого вещества пи-
с
с.в
Теплоемкость продуктов для РГЗ принимается из приложения Б.
Потери теплоты в окружающую среду
и
Q
ОС
наружными
Q
ОС
ограждениями аппарата определяются по выражению
где
n
QtFt
i
– коэффициент теплоотдачи,
i
()
ii i
1
зОС во д
QFtt
и
В /(тм К;)
n
ОС
i
2
(),
1
ii i
возд
– площадь i-го эле-
i
мента ограждения аппарата (обечайка, крышка, постамент и т. п.),
– температура i-го элемента, ºС;
t
i
t
– температура воздуха, ºС;
возд
– время работы аппарата, с.
Коэффициент теплоотдачи
от стенки в окружающую среду при-
i
ближенно можно определить по эмпирической формуле
9,74 0,07( )
Потери теплоты на разогрев конструкции
n
QMctt
раз к н
i
1
tt
возд
ii
()
ii
ii
.
,Q
кДж,
раз
,
м ;
2
где
,, ,
ct t
ii i i
и начальная температура i-го элемента аппарата.
– соответственно масса, теплоемкость, конечная
кн
Масса, кг, отдельного элемента конструкции рассчитывается по
формуле
MV
iii
,
56
где
F
– объем материала конструкции,
V
i
3
м :
VF
iii
Здесь
– площадь поверхности элемента аппарата,
i
принимается по чертежу или по реальному аппарату, м;
i
.
2
м .
Значения c приведены в таблице и приложении Г.
Теплофизические свойства материалов конструкции
и промежуточных теплоносителей
Материал t, ºС ρ, кг/м
Сталь
Алюминий
Дюралюминий
Вода
20
0
0
60
3
с, кДж/(кг ꞏ ºС)
7900
2670
2750
983
0,46
0,90
0,93
4,19
Расход электроэнергии для электротепловых аппаратов, кВт
Q
зат
P
.
Расход пара для парового аппарата, кг
Q
зат
ii
пк
,
где
D
– энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.
,ii
пк
Кроме расчета теплового баланса, который позволяет рассчитать
расход энергоносителя, при проектировании аппаратов возникает необходимость в определении величины поверхности нагрева и толщины
изоляции.
Для расчета площади поверхности нагрева используют
теплопередачи:
QKFt
,
уравнение
где K – коэффициент теплопередачи,
кВт/ м( К ,) определяющий коли-
2
чество теплоты, которое передается от более нагретой стенки к менее
57
нагретой среде через площади поверхности в единицу времени при изменении температуры в один градус; F – площадь теплопередающей по-
2
верхности,
м ;
t – разность температур между горячей и холодной
средой, К; – продолжительность процесса нагревания, с.
Коэффициент теплопередачи для плоской стенки может быть рас-
считан по формуле
1
n
11
i
1
i
12
i
,
где
K
и
1
– соответственно коэффициенты теплоотдачи от теплоно-
2
сителя к поверхности нагрева и от поверхности нагрева к нагреваемой
среде,
кВт/ м( К ;) – толщина i-го слоя стенки, м; – коэффициент
2
теплопроводности i-го слоя стенки, Вт/(м К).
В связи с тем что поверхность нагрева тепловых аппаратов выполняется из тонкостенного металла ≤ 10 мм с высоким коэффициентом теплопроводности (сталь – ≈ 40 Вт/(м К), алюминий –
≈ 200
Вт/(м К), чугун – ≈ 60 Вт/(м К)), термическим сопротивле-
нием можно пренебречь. Тогда
12
K
12
.
Расчет тепловой изоляции проводится для определения минимальной толщины изоляционного слоя при выборе конструкции тепловой
изоляции с учетом заданных потерь или температуры наружной поверхности аппарата.
Толщина изоляционного слоя определяется по формуле
()tt
12
,
q
где
– температура наружной поверхности изоляции, приблизи-
t
1
тельно равная температуре наружной поверхности, ºС;
58
– температура
t
2
внутренней поверхности изоляции, приблизительно равная температуре изолируемой поверхности, ºС.
Для изоляции стенок тепловых аппаратов используют различные
материалы в комбинации с воздушными прослойками и без них. Воздушные прослойки улучшают тепловой эффект изоляции. Температура
поверхности изолируемых стенок не должна превышать температуру
окружающего воздуха на 40…50 ºС
Выбор толщины изоляции должен быть оправдан
экономически:
увеличение слоя изоляции ведет к удорожанию конструкции аппарата.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое тепловой баланс аппарата?
2.
Чем различаются расчеты теплового баланса для стационарного
режима работы и для периода разогрева?
3.
Что такое полезная теплота и как ее определить?
4.
Как рассчитать потери в окружающую среду?
5.
Как определить величины поверхности нагрева аппарата?
6.
Как рассчитать толщину изоляционного слоя?
59
8. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ (РГЗ)
8.1. ТЕМАТИКА, ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ
Расчетно-графическое задание должно содержать:
титульный лист;
исходные данные;
содержание (оглавление);
введение;
аналитический обзор;
конструкторский раздел;
эксплуатационно-экономический раздел;
заключение;
библиографический список.
Во
введении следует отразить актуальность темы РГЗ и роль тепло-
вых аппаратов в повышении эффективности работы предприятий общественного питания, изложить суть решаемых задач.
Аналитический обзор следует начинать с детального изучения ап-
паратов, аналогичных проектируемому. Затем необходимо провести
сравнительный анализ технологической эффективности серийно выпускаемых аппаратов.
Технические характеристики и удельные показатели сравниваемых
аппаратов следует представить в таблице или в виде графиков.
Конструкторский раздел включает в себя принципиальную схему
и описание проектируемого аппарата, расчет теплового баланса (см.
раздел 7) и нагревательного элемента (ТЭНа).
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]