4. Расчетная часть

Исходные данные для расчетов:

1. Производительность – 110 кг/час.

2. Вид изделия – ржанно-пшеничный подовый хлеб;

3. Масса изделия – 0,6 кг;

4. Вид энергоносителя – электрический ток;

5. Температура окружающей среды – 25⁰ С

4.1 Технологический расчёт жарочного шкафа

Полная вместимость шкафа определяется исходя из его габаритов:

V=L*B*H=0,575*0,535*0,350=0,108 м³ (6)

где L,B,H - длина, ширина, высота шкафа, м.

для определения теоретической производительности шкафа задается электрические К.П.Д., з_эн =0,5 с условием проверки после выполнения теплового расчета.

П = 3600* Р_Н*10^-3g⁰* з_эн(7)

Где Р_н - номинальная мощность шкафа, Р_н = 9,2 кВт

g⁰ - удельный расход тепла на технологический процесс

g⁰=C_р*у*?t+r*(1-у)* Е_r, кДжкг

Где С_р - удельная теплоемкость продукта, кДж/кг;

У - вывод готового продукта, кг/кг;

t - полезная разность температур, ⁰C

Е_r - теплота фазового превращения, кДж/кг;

r - удельная теплота парообразования, кДж/кг.

По опытным данным принимаем:

r =2300 кДж/кг; Е=0,6; у=0,7 кг/кг

Тогда

g⁰ =2,9* (90-20)*0,7+2300*(1-0,7)*0,6=557 кДж/кг

Производительность шкафа составит

П=3600*(9200* 10^-3 /557)*0,5=29,8 кг/ч

Загрузка аппарата составит

д= П*(ф_ц /60), кг (8)

где ф_ц - время цикла, мин.

д = 29,8*(2060) = 9,93 кг

Теплопоглощение изделия определяется по формуле:

Q_пр = q⁰ (П3600) = 557*(29,83600) = 4,61 кВт = 4610 Вт(9)

4.2 Кинематический расчёт жарочного шкафа

4.2.1 Расчет теплового баланса

Для стационарного режима работы управление теплового баланса имеет вид:

Q_затр = Q₁+ Q₅+ Q_воз+ Q_прот, Дж(10)

где Q₁ - полезно затрачиваемое тепло, Дж;

Q₅ - потери тепла наружными ограждениями в окружающую среду, Дж;

Q_воз - потери тепла уносимые из аппарата воздухом, Дж;

Q_прот - потери тепла через противни шкафа, Дж.

Q₁ = m*с*(t_к- t_н), Дж(11)

где m - масса всех выпекаемых изделий, кг;

с - теплоёмкость продукта, с = 2,9 кДжкг;

t_к,t_н - соответственно начальная и конечная температуры продукта.

Для пудингов сухарного и яблочного с орехами6

m = 26*0,3+32*0,3 = 17,4 кг

Q₁ = 17,4*29*(180-20) = 8073,6 кДж

Q₅ = Q₅^бок+ Q₅^кр, Дж(12)

где Q₅^бок, Q₅^кр - соответственно потери тепла через боковые стенки и крышку шкафа, Дж.

Считаем, что Q₅^кр ? 0, поскольку величина потерь через крышку аппарата не соизмерима с величиной Q₅^бок.

Q₅^бок = б^бок * F^бок * (t_к^бок - t_н^бок) * ф_р(13)

где б^бок - коэффициент теплопередачи от боковых стенок к окружающему воздуху, Втм²к;

F^бок - площадь поверхности боковых стенок, м²;

t_к^бок, t_н^бок - соответственно конечная и начальная температуры боковыхстенок шкафа, ⁰С;

ф_р - время разогрева шкафа, 35 мин.

б^бок = 9,74 + 0,07 * (95-25) = 14,64 Втм²к

F^бок = 2 * H * (L+B) = 2 * 0,35 * (0,575+0,535) = 0,78 м²

Q₅ = Q₅^бок = 14,64*0,78* (95-25)* 35*60 = 58,8*10⁶ Дж

Q_воз = m_воз * с_воз * (t_к^воз - t_н^воз), Дж (14)

где m_воз - масса воздуха, находящегося в секции жарочной камеры,кг;

с_воз - теплоемкость воздуха, с_воз - 1,31 Джкг;

t_к^воз, t_н^воз - конечеая и начальная теппература воздуха в жарочной камере, ⁰С.

m_воз = 0,2 * V * с_воз = 0,2*0,108*1,29 = 0,028 кг(15)

где с_воз - плотность воздуха, кгм³.

Q_воз = 0,028*1,31*(300-25)= 10,1 кДж

Q_прот = m_прот* N* С_мет* (t_к- t_н), Дж(16)

где m_прот, N - масса и количество противней;

С_мет - теплоемкость металла, Джкг*к;

t_к, t_н - конечная и начальная температура противней, ⁰С.

m_прот =с_мет* V_мет, кг (17)

где с_мет, V_мет - плотность и объем металла

V_мет = L* В* д, м³ (18)

где д - толщина противня,м.

V_мет = 0,575*0,535*0,001 = 3,1*10^-4м³

m_прот = 7850*3,1*10^-4 = 2,4кг

Q_прот = 2,4*4*0,482*(180-25) = 717,2 кДж

Общий расход тепла составит:

Q_затр = 8073,6+58800+10,1+717,2 = 67600,9 кДж