Принцип действия разрабатываемого пищеварочного котла

3.3 Принцип действия разрабатываемого пищеварочного котла

Рабочая камера обогревается паром, образующимся в парогенераторе: при подводе тепла вода в парогенераторе нагревается до кипения и превращается в пар. Пар поступает в пароводяную рубашку и конденсируется на стенках варочного сосуда, отдавая теплоту парообразования и нагревая их, и в виде конденсата стекает обратно в парогенератор.

При повышении давления в пароводяной рубашке котла сверх допустимой величины пар через паровой колпак начинает выходить в атмосферу. Вакуумный клапан открывается под давлением наружного воздуха, когда в рубашке образуется вакуум. Вакуум в рубашке котла образуется при охлаждении котла в результате конденсации пара, так как удельный объем пара больше удельного объема воды (конденсата).

Кран уровня устанавливается в парогенераторе котла и контролирует верхний уровень воды, а нижний уровень контролирует электрод «сухого хода».

Наполнительная воронка с запорным краном предназначена для заполнения парогенератора дистиллированной или кипяченой водой. Она установлена в верхней части котла и имеет фильтрующую сетку с крышкой.

К котлу подведен трубопровод горячего и холодного водоснабжения, которые соединяются в одну поворотную трубу, заканчивающуюся краном с патрубком.

Рядом с котлом на стене устанавливается станция управления, которая представляет собой металлический ящик, внутри которого размещены клеммный щиток, два магнитных пускателя, кнопки «Пуск» и «Стоп», сигнальные лампы, реле, плавкие предохранители, переключатель режима работы котла, тумблеры с надписью «Автоматическая работа» и «Разогрев».

Клеммный щиток служит для соединения всех приборов станции управления к электросети. Магнитные пускатели и кнопки включают и выключают тэны котла, а плавкие предохранители защищают электрические цепи от короткого замыкания. Сигнальные лампы служат для контроля подключения котла к электросети и режим его работы. С помощью тумблеров включают требуемый режим работы котла.

Котел работает в двух режимах. В первом режиме котел работает сначала на полной мощности, а затем после повышения давления в рубашке да заднего верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/9 мощности). После понижения давления до нижнего заданного предела котел вновь включается на полную мощность. Во втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагревательные элементы полностью отключаются. Доведение до готовности продукта осуществляется за счет аккумулированного тепла.

3.4 Технические характеристики пищеварочного котла КПЭ-250

Параметры	КПЭ-250
Полезная ёмкость в литрах	160
Продолжительность разогрева в мин. Не более	55
Потребляемая мощность кВт не более разогрев	30
варка	5
Рабочее давление в пароводяной рубашке МПа (кгс/см кв.) не более	0,05(0,5)
Диаметр водопровода в дюймах	1/2
Габаритные размеры в мм
Высота	1100
Ширина	1120
Длина	1050
Масса в кг.	283
Количество воды заливаемой в парогенератор	12 л

4. Расчетная часть

4.1 Конструктивный расчет

где V- объема варочного сосуда, мЗ

К - отношение высоты сосуда к диаметру по конструктивным

эксплуатационным соображениям. К = 0,3 - 1,2;

К1 - отношение высоты стрелки к диаметру варочного сосуда,

конструктивным и эксплуатационным соображениям К = 0,05 - 0,1.

Тогда высота варочного сосуда и высота стрелки определяются

формулам:

Где η зап - коэффициент заполнения варочного сосуда, η зап = 0,8 - 0,85;

Затем определяются конструктивные размеры наружного задавшись предварительно диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на 0,1 м, рассчитывается толщена изоляций, определяется диаметр защитного кожуха, высота крышки котла и высота постамента котла. При этом учитывают, что для удобства обслуживания высота котла не должна превышать 1,2 м.

Принимаем:

давление в варочном сосуде - 0 кПа

Коэффициент заполнения варочного сосуда - 80 - 90% от объема(0,82)

Максимальное количество воды в варочном сосуде при принятом коэффициенте заполнения - 205 кг

Варочный сосуд цилиндрической формы с вогнутым дном (К= 0,8, К1 =0,05) выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной - SBH = 2 мм Зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла - SPy6 = 0,05 мм

Найдем высоту варочного сосуда по формуле:

 0.743*0.08=0.594 м

 

Высота заполнения варочного сосуда определяется по формуле:

Hвн= 0,82 (0,8+0,5*0,05)*0,743=0,503 м

 

Определяем размеры наружного котла, задавшись предварительно его диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на 0,1 это необходимо ля того, чтобы между варочным сосудом и наружным котлом образовалось пространство, представляющее собой рубашку для промежуточного теплоносителя.

Варочный сосуд выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной SBH= 2мм = 0,002м; наружный котел выполнен из углеродистой стали толщиной SH= Змм = 0,003м, зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла равен Spy6 = 0,05 м.

Диаметр наружного котла D_н вычисляем по формуле:

D_H=D_вн +2*( S_руб + S_{вн +}S_н ) = 0,743+2*( 0,005+0,002+0,003) = 0,853 м

 

Высота выпуклости наружного котла h равна:

H_н =D_н * Кi = 0.853*0.05 = 0.043 м

 

Устанавливаем толщину изоляции стенок наружного котла, для чего предварительно определяем удельные потери тепла изолированным котлом q коэффициент теплоотдачи а от наружной поверхности котла воздуху для плоской стенки, температуру стенки наружного котла принимаем равной температуре пара (при избыточном давлении 0,4 атм - 140 кПа, ts 109,3°С), температуру изолируемой стенки t_kk = 60°С, так как температура на поверхности котла не должна превышать 60°С.

где t в - температура воздуха в помещении, t воз = 20°С.

а = 9,1 А + 0,07 * (60 - 20) = 12,54 (Вт./(м2°С))

а=12,54 * (60 - 20) = 501,6 (Вт/м²)

Теплоизоляционный материал — альфоль, гофрированная, ее коэффициент теплопроводности λ находим по таблице, он определяется по следующей формуле:

λ= 0,059 + 0,00026 * (ср, (Вт/(м² °С))

t_ср= 0,5 * 109,3 + 60 = 87,7 °С

λ = 0,059 + 0,00026 * 84,7 = 0,081 Вт/(м² °С)

 

Толщина изоляции D_к определяется по выражению: диаметр защитного кожух будет равен:

0,5 мм = 0,0005 м толщина листа кожуха, выполненного из листовой углеводородистой стали, покрытой светлой малью.

D =0.853+2*(0.008+0.0005)= 0.87 м

Учитывая, что для удобства обслуживания общая высота котла не должна превышать Ноб_Щ <1,2 м, и принимая высоту сферической крышки И_кр = Ь_вн= 0,037м, определяем высоту постамента Н_пост

Н_пост = 1,2 – h_вн – h_н – h_кр = 1,2-0,594-0,043-0,037 = 0,526 м