Разогревание бака

2. Разогревание бака

V=0,2^.0,5^.2^.0,002+0,2^.0,25^.2^.0,002+0,5^.0,25^.0,002=0,00085м³

=0,00085м^3. 7800кг/м³=6,63 кг

Q₃ ^б=6,63 кг^. 462Дж/кг⁰С(100-20)=245044,8Дж=245кДж

 3. Нагревание перфорированной поверхности

S=0,25м^.0,5м=0,125м²; отверстий в перфорированной поверхности составляет 20% от общей площади, тогда площадь всех отверстий равна:

 S=0,125^.0,2=0,025м²

Sодного отверстия =ПD²/4=3,14^.(0,004)²/4=12,5^.10^-6м²

Nколичество отверстий =0,025м²/12,5^.10^-6м²=2000шт

V₁=0,25м^.0,5м^.0,001м=0,000125м³

V₂=12,5^.10^-6м^2.0,001м^.2000шт=0,000025м³

V=0,000125м³-0,000025м³=0,0001м³

=0,0001м^3. 7800кг/м³=0,78 кг

Q₃ ^п.п=0,78 кг^. 462Дж/кг⁰С(100-20)=28828,8Дж=28,8кДж

= 69Дж+245кДж+28,8кДж=342,8кДж

 4. Нагрев теплоизоляции

l_и=0,059+0,00026^.(90+50/2)=0,0772Вт/(м^.0С)

q =α´₀(t_н.с-t₀)=3,65 Вт/м^2.ч^.0С(50⁰С-20⁰С)=109,5Вт/м²

=0,0772 Вт/(м^.0С)^.

(90⁰С-50⁰С)/109,5Вт/м²=0,028м=2,8см

F_и=0,2м^.0,42м^.2+0,2м^.0,7м^.2=0,448м²

=0,028м^.0,448м^2.30=0,37632кг

=0,37632кг^.0,46^.103^.(90⁰С-20⁰С) =12116,86Дж=12,12кДж

Расход тепла, кДж	Режим разогрева	Стационарный режим	Общий % от всех затрат
Полезно используемое тепло	6610,3	3344,91	86,5
Потери тепла в окружающую среду	65,4	72,4	1,26
Потери тепла на разогрев конструкции	599,92	-	12,24
Итого	727562	3417,31	100

 3 Методика расчета  электронагревателей

 

Для выполнения расчета электронагревателя надо знать его мощность, допустимые удельные мощности на поверхности трубки тэна, номинальное напряжение, рабочую температуру и среду, в кото­рой будет работать нагреватель. Мощность электронагревателя определяется на основании мощности аппарата или его определенного узла, (жарочная поверхность, шкаф) и числа нагревателей в нем.

 Мощность аппарата определяется из теплового баланса по формуле

, (3.2.1.)

где Q — максимальное тепло, подводимое к аппарату за время разогрева или стационарного режима (определяется из теплового баланса), Дж;

t  — время разогрева или стационарного режима, с.

Мощность одного тэна Р_э определяется по формуле

,  (3.2.2.)

где п — количество тэнов в аппарате, обусловленное назначением аппарата и схемой регулирования нагрева.

 При расчете важно правильно выбрать диаметр проволоки. При завышении его потребуется большая длина проволоки, что вызовет перерасход дорогостоящего материала и увеличе­ние габаритов нагревателя, при занижении диаметра – спираль быстрее перегорит.

 Для выполнения расчета по таблице 3.1. выбираем допустимую удельную мощность W на поверхности трубки тэна в зависимости от рабочей среды.

Таблица 3.1.

Рабочая среда	Рекомендуемый материал оболочки тэна	Удельная мощность W, Вт / м2
Вода Жиры пищевые Воздух	Нержавеющая сталь марки Х18Н10Т. Ст. 10, Ст. 20 с защитным покрытием. Ст. 10, Ст. 20 с защитным покрытием.	11 104   3 104   2,2 104

 Длина активной части трубки тэна после опрессовки L_a выбирается в зависимости от размеров, формы и схемы размещения тэнов в зоне нагрева или по формуле

, (3.2.3.)

где D — наружный диаметр трубки тэна, м.

Длина активной части тэна до опрессовки L_а1 составляет

, (3.2.4.)

где g — коэффициент удлинения трубки после опрессовки; принимается равным 1,15.

Полная длина трубки тэна после опрессовки L_полн составляет

 (3.2.5.)

где L_nолн—длина пассивных концов трубки тэна; принимается в пределах 0,04—0,05 м.

Электрическое сопротивление проволоки тэна после опрессовки составляет

, (3.2.6.)

где U—напряжение сети, В.

Сопротивление проволоки тэна до опрессовки составляет

R_o=R∙a_r, (3.2.7.)

где a_r.—коэффициент изменения электрического сопротивления проволоки в результате опрессовки; принимается равным 1,3.

 Зная R_o, можно вычислить диаметр и длину проволоки спирали, пользуясь известными зависимостями:

, (3.2.8.)

где d—диаметр проволоки, м; принимается в пределах от 0,0004 до 0,001 м;

S—сечение проволоки, м²;

l—длина проволоки сопротивления (активная), м.

Длина проволоки тэна согласно формуле 3.2.9. будет равна

,  (3.2.9.)

где d—принятый диаметр проволоки, м;

ρ—удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, определяемое по формуле, Ом×м²

r= ρ₂₀ [1+а(t—20)], (3.2.10.)

где ρ₂₀ —удельное сопротивление проволоки при 20° С; по таблице 3.1.;

а —температурный коэффициент сопротивления; принимается по таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Марка сплава	Удельное сопротивление, при 200С, Ом∙м	Температурный коэффициент сопротивления, 1/0С	Допустимая температура, 0С
			предельная	рабочая
Х15Н60 Х20Н80 Х13Ю4 0Х27Ю5А	(1,06…1,16) 10-6 (1,03…1,13) 10-6 (1,18…1,34) 10-6 (1,37…1,47) 10-6	0,17∙10-3 0,15∙10-3 0,15∙10-3 0,15∙10-3	1000 1100 1000 1300	950 1050 900 1250

Длина одного витка спирали в среднем составит

l _в=1,07p(d_ст+d), м,  (3.2.11.)

где 1,07—коэффициент, учитывающий пружинность спирали при навивке;

d_ст — диаметр стержня для навивки спирали.

Число витков спирали составит

, (3.2.12.)

Расстояние между витками равняется

, (3.2.13.)

 Для нормального отвода тепла от спирали необходимо, чтобы расстояние между витками превышало диаметр проволоки спирали в два-три раза. Однако чем больше расстояние между витками, тем лучше условия работы спирали и тем она долговечнее.

 Преобразуя формулу 3.2.13., получим коэффициент шага спирали

, (3.2.14.)

 Потребное количество проволоки для одного элемента с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составит.

, (3.2.15.)

=7275,62кДж/900с=8,1кВт

=8,1кВт/6=1,35кВт

W=11^.10⁴Вт^.м²

; D=P/L_аWП

Найдем ширину тена: (0,5-2^.0,05)/11=0,036м

R=0,018м

L=0,25-0,05-0,018=0,185м

=2^.0,182+3,14^.0,018=0,421м

L_а= L_nолн – 2L_n= 0,412-2^.0,05=0,321м

D=P/L_аWП=1,35кВт/0,321м^.11^.10⁴м^2.3,14=0,012м=12см

=0,321м/1,15=0,279м

=(220)²В/1496,7Вт=32,34Ом

R_o=R∙a_r, =1,3^.32,34=42,042Ом

;

r= ρ₂₀ [1+а(t—20)]=1,34^.10^-6Ом^.м (1+0,15^.10-3(1000⁰С-20⁰С))=

1,537^.10^-6Ом.м  

=42,042Ом^.3,14^.(0,4^.10^-3)²м/4/1,537^.10^-6Ом^.м=3,44м

d_внут.=D-2=12мм-2=10мм

 d_ст=10мм/2=5мм

l _в=1,07p(d_ст+d)=1,07^.3,14(0,005+0,5^.10^-3)=0,018м  

=3,44м/18^.10^-3м=191витка

=0,321-191^.0,4^.10^-3/191=0,00128м=1,28мм

=0,321м/191^.0,4^.10^-3м=4,2

=3,37м+2^.20^.18^.10^-3м=4,09м  

 Заключение

 В ходе выполнения курсового проектирования, пользуясь данными варианта, был составлен тепловой баланс макароноварки в период разогрева, состоящий из полезно используемого тепла, потерь тепла наружными поверхностями оборудования в окружающую среду, тепла, расходуемого на нагревание конструкции макароноварки.

 На основе полученных результатов по тепловому балансу был произведен расчет производительности макароноварки и расчет трубчатых электронагревателей.

 На основе произведенных расчетов был разработан чертеж конфигурации и месторасположения электронагревательных элементов оборудования и изображен электронагревательный элемент в разрезе с указанием конструктивных элементов.

 Литература

1.  Вышелесский А.Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М.: Экономика, 1976.-399 с.

2.  Литвина Л.С., Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М., : Экономика, 1987.-248 с.

3.  Дорохин В.А. Тепловое оборудование предприятий общественного питания.- Киев, 1987 г.

4.  Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М.,: Экономика, 1983, - 303.

5.  Гинзбург А.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов- М.; Экономика, 1983,-303.

6.  Литвина Л.С, Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. М.: «Экономика», 1969, - 311с.