Котел пищеварочный газовый

2.1.1 Исходные  данные 

Вместимость варочного сосуда     250 дм³

Диаметр варочного  сосуда     850 мм

Высота варочного  сосуда      675 мм

Диаметр кожуха              1050 мм

Высота кожуха       960 мм

Диаметр постамента      850 мм

Высота постамента      300 мм

Высота шейки       60 мм

Толщина стенки крышки     3,0 мм

Толщина стенки варочного сосуда   5,0 мм

Толщина стенки кожуха     5,0 мм

Максимальное давление в варочном сосуде 100 кНм²

Начальная температура нагреваемой среды 10 ⁰С

Конечная  температура нагреваемой среды  100 ⁰С

Начальная температура  промежуточного

теплоносителя       10 ⁰С

Коэффициент избытка воздуха                                5 ⁰С

Температура уходящих продуктов сгорания         200 ⁰С 
 
 
 
 

2.2.2 Тепловой баланс  проектируемого аппарата

Таблица 1

Общий вид  теплового баланса аппаратов. 

 

     Количество  полезно используемого тепла  , пошедшее на нагревание продукта или жидкости в рабочей камере аппарата при соответствующем режиме работы, определяется по формуле:

Для жидкости заливаемой в рабочую камеру аппарата:

где – удельная теплоемкость, кДж/кг·град.;                                                                                     

 – масса, кг;                                                             

  – разность между начальной и конечной температурой, град.;                                                

∑- сумма полезно используемого тепла, израсходованного на нагревание продуктов;

 – количество продуктов  в рабочей камере аппарата;

Для отдельного i-го продукта или частей изделия

– удельная теплоемкость, кДж/кг·град;    

- масса, кг.;                                                      

  – разность между конечной и  начальной температурой, град.

     Масса продуктов и жидкости для указанного в курсовом задании блюда определяется по сборнику рецептур.

Начальная температура продукта принимается в зависимости от условий хранения его до закладки в рабочую камеру аппарата.

     Расход  тепла на испарение жидкости при  соответствующем режиме тепловой обработки  продукта подсчитывается по формулам:

     

     

где:

– скрытая теплота парообразования, кДж/кг,

 – масса испарившейся жидкости, кг, определяется по уравнению  материального баланса технологического  процесса варки.

     С учетом коэффициента заполнения котлов (0,85) можно рассчитать максимальное количество порции, приготавливаемых в данном котле: 

     так как объем одной порции составляет 1 л, то

     160*0,55=88

Расчет количества продуктов для приготовления  блюда «Бульон костный» 

 

Расчет  для не стационарного  режима

=4,19*107,4*(100-10)+2,1*35,2*(85-20)+3,8*0,9*(85-20)+3,18*0,7*(85-20)+3,7*0,9*(85-20)=45888,78  

Расчет  для стационарного  режима

=2258,2*2,15=4855,13 кДж 

Расчет  считается по формуле

Где :

А,В-коэффициенты зависящие от вида сжигаемого топлива

- коэффициент избытка воздуха

-температура уходящих продуктов  сгорания. ⁰С

Расчет для  не стационарного режима

   , кДж

Расчет для  стационарного режима

=0,01(3,6*5+0,8)*((200-20)/100)*35600*0,6=7228,22, кДж

     Потери  тепла в окружающую среду наружными  ограждениями аппарата Q₅ определяется по формуле

     

 

где ∑ - сумма потерь тепла наружными элементами ограждения аппарата;

n – количество элементов ограждения аппарата (обечайка, крышка постамент и т.д.);

F_i – площадь, м²                                                  

  ^– коэффициент теплоотдачи, Вт/м² град   

  средние температуры;

τ – время разогрева аппарата до стационарного режима, ч.;

τ^/ – время, определяющее стационарный режим работы аппарата, ч.;

t_в – температура окружающего воздуха, принимается равной 25°С. 

На основании  испытаний аппаратов можно принять  следующие значения средней температуры  ограждения:

Вид поверхности                                                         

                   однослойная                                            55              90

Крышка

                   двухслойная                                            45              70

Боковая теплоизоляционная  поверхность           40              60

Поверхность остальных ограждений                     30              40

      В процессе отдачи тепла ограждением  аппарата имеет место теплоотдача  лучеиспусканием и конвекцией, поэтому результирующий коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения к окружающему воздуху состоит из двух слагаемых:

 Вт/м²·град

 Вт/м²·град

Где - коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Вт/м²·град

  - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м²·град 

А. Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием определяется по формулам:

где - коэффициент лучеиспускания Сs поверхности, Вт/м²·град, значения Сs, принимаются из таблицы 2;

- степень черноты полного  нормального излучения поверхности;

- коэффициент лучеиспускания  абсолютно черного тела,

;

- абсолютные температуры ограждения  и воздуха,

-температура воздуха, К.

Таблица 2.

      Коэффициенты  лучеиспускания Сs.

 

     Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием:

Нестационарный  режим:

= 5,51  

  = 3,37  

  =     

= 4,28    

_{Стационарный  режим:}

= 5,8 

= 3,86 

  = 5,21 

  = 4,5 

     Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяется по критериальному уровню для свободной конвекции в неограниченном пространстве:

     

;

     

     

     Значения  С и n для отдельных областей изменения произведения Gr и Pr принимаются следующие

     Gr×Pr = 1×10^-3 ¸ 5×10²,              с = 1,18                          n   = 1/8

     Gr×Pr = 5×10² ¸ 2×10⁷,              с = 0,54                           n   = 1/4

     Gr×Pr = 2×10⁷ ¸ 1×10¹³,             с = 0,135                          n  = 1/3

     Критерии  Грасгофа – Gr и Прандтля – Pr рассчитываются по следующим формулам:

     

; ;

     

, ,

где коэффициент кинематической вязкости, м²/с;

 коэффициент теплопроводности, Вт/м×град

 коэффициент температуропроводности, м²/с;

 коэффициент объемного расширения, 1/×град

, ;