2 Конструкторский  раздел

2.1 Описание проектируемого аппарата

    Котел пищеварочный соответствует базовой  конструкции (КПП-250).

    Котел КПП-250  состоит из варочного сосуда и наружного котла, покрытого изоляцией. Пространство между варочным сосудом и наружным котлом представляет собой паровую рубашку, в которую подается по паропроводу пар. Количество подаваемого пара регулируется с помощью парозапорного вентиля. Варочный сосуд герметично закрывается откидной крышкой с резиновым уплотнителем. На крышке устанавливается клапан-турбинка. Котел снабжен двойным предохранительным клапаном, манометром, воздушным клапаном, конденсатоотводчиком и продувочным краном. Двойной предохранительный клапан и манометр, показывающий давление пара в паровой рубашке, установлены на арматурной стойке. Конденсатоотводчик и продувочный кран расположены в полости между дном паровой рубашки и днищем облицовочного кожуха и предназначены для отвода из паровой рубашки конденсата.

    Нагрев  варочного сосуда парового котла  осуществляется за счет теплоты парообразования. Пар, попадая в рубашку котла, соприкасается с холодными стенками варочного сосуда и наружного котла и конденсируется.  При этом  выделяется  скрытая теплота парообразования, которая идет на нагрев содержимого котла.

2.2 Тепловой расчет  аппарата

2.2.1 Исходные данные

       Вместимость        400дм³

       Форма варочного сосуда   Полуцилиндрическая

       Высота варочного сосуда     463мм

          в т.ч.  высота верхней прямоугольной части  163мм

                      нижней полуцилиндрической части  300мм

       Ширина  варочного сосуда      600мм

       Длина варочного сосуда     1850мм

       Ширина  щели греющей полости рубашки   20мм

       Кожух

       Длина        2100мм

       Ширина       840 мм

       Общая высота кожуха      860 мм

       Высота  постамента      150 мм

       Толщина стенки

       Крышки         2,5мм

       Варочного сосуда      4,0мм

       Наружного котла      4,0мм

       Кожуха       1,0мм

       Максимальное  давление

       В пароводяной рубашке     140 кПа

       В варочном сосуде      100 кПа

       Сухость пара       95%

       Количество  пролетного пара в конденсате   5%

       Нагреваемая среда

       Начальная температура     10⁰С

       Конечная  температура      100⁰С

       Начальная температура     10⁰С

       Конструктивные  размеры котла приведены на рисунке. 

         
Рисунок 2.1 –  Конструктивные размеры проектируемого котла 

       Тепловой  расчет котла

       Полезная  емкость котла 400 л.

       Длина защитного кожуха (от наружных стенок) Dзк=2100 мм.

       Длина наружного котла  (от внутренних стенок) Dнк=2000 мм.

       Длина внутреннего котла (от внутренних стенок) Dвк=1850 мм.

       Высота  расчетная наружного котла, Ннк=1160 мм.

       Высота  кожуха котла, Нзк=860 мм.

       Высота  внутреннего котла, Нвк=463 мм.

       Толщина стенки внутреннего котла, 4,0 мм.

       Толщина стенки наружного котла, 4,0 мм.

       Толщина стенки кожуха котла, 1,0 мм.

       Рабочее давление пара в пароводяной рубашке  котла, 0,5 атм.

       Изоляция  теплоизолирующего кожуха – мятая  алюминиевая фольга.

Размеры рабочей камеры

     Вместимость рабочей камеры котла рассчитаем по формуле:

                                                (2.1) [3]

    где V_п и V_ж – соответственно объём продукта (единовременная загрузка) и бульона, дм³; K – коэффициент заполнения камеры (К=0,8)[3]

    Vп+Vж=400х0,8=320дм³

     Принимаем к расчету суп картофельный по сборнику рецептур № 131. [11]. Время кипения при температуре 90-95 С – 40- 45 минут, потом суп накрывают и оставляют до полной готовности. Рецептура приведена в табл. 2.1:

 

      Таблица 2.1

     Рецептура супа картофельного

    Для заполнения объема котла (с учётом коэффициента заполнения) необходимо заложить 320дм³/1,2дм³=267 порций супа картофельного (при выходе 1 порции 1000г).

    Для приготовления 186,9 кг бульона требуется:

    Таблица 2.2

Рецептура бульона

2.2.2 Тепловой баланс  проектируемого котла

     Потребное количество теплоты для нестационарного  и стационарного режимов работы аппарата определяют по формулам:

Q = Q₁ + Q₅ + Q₆;                                   (2.1)[11]

Q’ = Q’₁ + Q’₅,                                            (2.2)

     Где Q, Q’ – общее количество затраченной теплоты;

     Q₁,Q’₁ – полезно используемая теплота;

     Q₅, Q’₅ – потери тепла наружными стенками котла в окружающую среду;

     Q₆ – потери теплоты на разогрев конструкции.

Теплота на варку супа определяется по формулам:

     Количество  полезно используемого тепла  Q₁, пошедшего на нагревание продукта в пищеварочном котле при соответствующем режиме работы определяется по формуле:

     Q₁ = cW (t_k – t_H) +  _i, кДж,                 (2.3)

     где  С – удельная теплоёмкость жидкости, кДж/кг_*град

           W – количество нагреваемого бульона, кг

           (t_k-t_н) – начальная и конечная температура воды, ⁰С

      - сумма  полезно используемого тепла,  израсходованного на нагревание  продуктов;

     n – количество продуктов в рабочей камере аппарата;

       для отдельного i- го продукта

     Ci – удельная теплоёмкость i-го продукта, кДж/кг*град

     Mi – масса отдельного i –го продукта

     (t^пр_к-t^пр_н) – разность между конечной и начальной температурами, град

Q_{1бульона}=(261,40*4,11+46,73*2,1+15,47*3,43+1,87*3,43+1,33*3,76+0,8*3,76+0,8*3,76)(100-10)= 1242,98*90= 111868,2 кДж

Q_1супа = 111868,2+(186,9*4,11+120,15*3,52+10,68*3,78+10,67*3,76+2,67*1,68)(100-10)= 226713,8кДж.

           (2.4)

     Где - количество жидкости, испарившейся при стационарном режиме, кг.

     r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг., соответствует давлению пара в котле при нагревании Р = 140 кПа, что соответствует r = 2250 кДж/кг.

     Количество  влаги, удаляемой в процессе варки  отдельных блюд, зависит от продолжительности  процесса и определяется по материальному балансу (по количеству загружаемых продуктов и готовой продукции), имеющему вид

     Gn+W=Gг.в.+∆W,    (2.5)

     где Gг.в. – количество готового продукта, кг

     Для выхода 1000 г супа картофельного масса  сырьевого набора 1240г (в т.ч. 700г. бульона)