Пекарский шкаф для приготовления пудинга
Введение
В курсовом проекте рассматривается
пекарский шкаф для приготовления пудинга. Пудинг - английский десерт из яиц,
сахара, молока и муки, приготовляемый на водяной бане. В пудинг добавляют
фрукты или пряности. Охлаждение пудинга производится в специальной форме, хотя
это и не обязательно. Подается обычно охлажденным.
В Англии пудинг считался
традиционным блюдом рождественского стола. На протяжении многих столетий у
жителей Британских островов на Рождество была на столе особая каша - «плам
порридж», сваренная на мясном бульоне. В неё добавляли хлебные крошки, изюм,
миндаль, чернослив, мёд и подавали её очень горячей. К началу III в. это
название трансформировалось в плум-пуддинг - одно из главных блюд
рождественского стола. Его называют ещё «пудинг в огне» - перед подачей пудинга
на стол его обливают коньяком и поджигают. После такого «фейерверка» пудинг
кажется ещё вкуснее.
В английской Википедии упомянуты
несколько десятков основных разновидностей пудинга.
В настоящее время в России
оригинальные рецепты пудинга используются достаточно редко. В розничной продаже
представлены готовые пудинги, которые могут долго храниться. Широко
распространены всевозможные готовые смеси в пакетах.
Целью курсового проекта является
выполнение технологического и теплового расчёта теплового оборудования
предприятия общественного питания - пекарского шкафа, изучение технических
характеристик и принцип работы данного оборудования.
1.
Состояние вопроса
Шкафы пекарские - один из самых
распространенных классов, представляющих тепловое оборудование предприятий
общественного питания и пищевой промышленности. Главное предназначение такого
шкафа - это выпечка хлебобулочных изделий, в основном имеющих небольшую массу.
Это могут быть булочки, рогалики, пирожки и т.д. В последние годы пекарские
шкафы можно встретить не только в арсенале предприятия общепита, фабрики-кухни,
столовой, кафе, но и на минипекарне или в кондитерском цехе. Это связано с тем,
что пекарские шкафы имеют достаточно простую конструкцию, для их эксплуатации
не требуется специально обученного персонала, хорошая ремонтопригодность, а
самое главное его не высокая стоимость.
Наравне с таким применением,
пекарские шкафы используются и в качестве жарочного шкафа, а некоторые модели
так и называются «жарочно-пекарский». Это связано со стремлением делать
оборудование все более и более универсальным, вносить конструкторские
доработки, призванные улучшать технические характеристики оборудования. Такая
точка зрения имеет право на жизнь, но на наш взгляд, из всего разнообразия жарочно-пекарских
шкафов есть такие, которые в большей степени предназначены для выпечки, и
другие, предназначенные в большей степени для жарки.
Как упоминалось, шкафы пекарские
имеют достаточно простую конструкцию. Это пекарная камера, обогревание которой
производится при помощи тэнов, располагающихся в ее верхней и нижней части.
Тепловые элементы закрыты панелям внутренней обшивки. В камеру устанавливаются
противни или хлебопекарные формы, в зависимости от вида вырабатываемой
продукции. Процесс теплового воздействия на продукт происходит за счет контакта
противня с нижней частью шкафа, в которой находятся нагревательные элементы и
за счет контакта продукции с нагретым воздухом камеры в верхней части. Нагретый
воздух камеры перемещается сам собой, без какого-то внешнего воздействия, такой
теплообмен называется естественный. Параметры температуры нагрева и выпечки
задаются оператором при помощи ручек терморегуляторов. Дополнительно может
регулироваться интенсивность нагрева разных групп ТЭНов, нижней и верхней,
обычно при помощи трехпозиционного переключателя.
Шкафы пекарские могут иметь разное
количество секций, обычно от одной до трех или четырех. Секции располагаются
друг над другом и могут поддерживать разные температурные режимы в своей
пекарной камере, имеют отдельные элементы регулировки температуры. Конструкция
из одной или нескольких секций устанавливается на металлической сварной раме,
придающей всей конструкции жесткость и устойчивость.
Некоторые модели пекарских шкафов
могут иметь систему пароувлажнения. Именно это и является главной отличительной
особенностью пекарского шкафа от жарочного шкафа. Необходимость такой системы
обусловлена особенностью образования твердой корочки на поверхности
хлебобулочного изделия в первые минуты температурного воздействия. При нагреве
происходит образование корочки и одновременное увеличение тестовой заготовки в
объеме. В этот момент и нужно обеспечить в камере влажность при помощи пара,
тогда корочка становится более пластичной, и поверхность изделия не будет иметь
так называемых подрывов. Поверхность готового изделия будет выглядеть ровной и
блестящей.
Во время работы пекарского шкафа, в
процессе выпечки необходимо контролировать температурный режим в пекарной
камере. Выбирать оптимальные режимы нагрева разных групп тэнов, верхней и
нижней групп. При добавлении воды во встроенный парогенератор необходимо
избегать попадания в него избыточного количества воды. Благодаря таким простым
манипуляциям готовая продукция будет вкусной, и иметь привлекательный вид, а
пекарские шкафы на вашем предприятии будут работать надежно и долго.
2. Технологическая схема
установки и её описание
Рассмотрим устройства работы шкаф
пекарского ЭШ-4К-П. Может быть включен в состав оборудования для общепита и
применяться при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий широкого ассортимента:
подовый хлеб, формовой хлеб, батоны, мелкоштучные изделия. Может выпекать сорта
хлеба на основе пшеничной муки, ржаной и ржано-пшеничной.
Шкаф пекарский ЭШ-4К-П имеет три
пекарные секции и немного больше электрическую мощность, чем остальные
трехсекционные шкафы пекарские. Каждая камера может работать независимо одна от
другой. Температура внутри секций задается степенью нагревания ТЭНов,
расположенных в верхней и в нижней части. Верхняя и нижняя группы нагревательных
элементов имеют независимые регуляторы нагревания, что позволяет выровнять
температуру в разных точках пекарной камеры. Такая функциональная особенность
позволяет получать готовую продукцию с равномерной корочкой.
Электрическая мощность шкафа более
высокая по сравнению с аналогами. Благодаря этому стало возможным без
каких-либо проблем выпекать формовые сорта хлеба и изделия большой массы. Кроме
этого, в каждую секцию вмещается большее количество хлебопекарных форм №7.
Шкаф имеет встроенную систему пароувлажнения,
создающую необходимую влажность в камере выпечки. Готовая продукция не имеет
подрывов на поверхности, а батоны имеют глянцевую и ровную поверхность.
Панель управления вынесена отдельно
от всей конструкции. Таким образом, зона, подвергающаяся воздействию повышенных
температур, отделена от панели управления. Такое расположение увеличивает
надежность работы и срок службы оборудования. Работа элементов управления имеет
световую индикацию.
3. Обоснование выбора
основного и вспомогательного оборудования
Основное оборудование - шкаф
пекарский. Помимо основного необходимо значительное количество вспомогательного
оборудования. Некоторые машины необходимы при любой комплектации:
мукопросеиватель, тестомесильная машина. Для изготовления мелкоштучной продукции
требуются взбивальные машины, тестоформовочные машины и другое специальное
оборудование.
Некоторые операции, такие как
деление на куски теста, округление подового хлеба или производство различных
плетенок могут производиться вручную, что снижает затраты на покупку
оборудования и делает возможным размещение комплекта на меньшей площади.
Основным критерием, влияющим на
выбор оборудования, является производительность и, соответственно, возможность
обеспечить 100%-ную реализацию продукции.
Мукопросеиватели выпускаются
производительностью от 150 до 1500-1800 кг/ч; они представляют собой достаточно
компактные машины, которые обеспечивают просеивание и очистку муки от магнитных
и иных примесей.
Тестомес - современное оборудование,
предназначенное для замеса различных сортов теста, используется на
хлебопекарных предприятиях и в сфере общественного питания.
В зависимости от используемых
технологий и ассортимента, кроме основного оборудования, в пекарне необходимо
иметь также следующее вспомогательное: несколько (3-4) технологических столов;
весы напольные, настольные; технологические емкости; ручной инструмент (ножи,
шпатели, формы-высечки, кондитерские мешки с насадками, кисти); вспомогательные
материалы и приспособления (полиэтиленовая пленка, мерный инструмент, термометры);
специальная одежда (халаты, рукавицы и т.д.); наборы хлебопекарных форм.
4. Технологический и
тепловой расчёты аппарата
При выполнении этих расчетов
производится для теплообменной аппаратуры определение тепловой нагрузки
аппарата, расчет поверхности теплопередачи по заданному расходу нагреваемого
продукта и его температурам, расхода пара на нагрев и тепловую обработку
продукта, расчеты калорифера.
Порядок выполнения расчёта:
. Определение физико-химических
параметров теплоносителя по диаграмме Рамзина (влагосодержание, энтальпия,
парциальное давление), расчёт плотности и определение по номограмме вязкость
теплоносителя (воздуха)
2. Составление теплового и
материального баланса
3. Определение коэффициента
теплоотдачи
. Определение поверхности теплопередачи
. Подбор вспомогательного
оборудования (калорифера)
Исходные данные:
φ0 - начальная
относительная влажность воздуха 72%;
φ2 - конечная
относительная влажность воздуха 24%;
t0 - температура
окружающей среды 20°С;
t1 - температура
нагревания продукта 200°С;
t2 - температура
охлаждения продукта 73°С;
Хн - начальная влажность
продукта 85%;
Хк - конечная влажность
продукта 20%;
Gн - производительность
оборудования 4 кг/ч;
габаритные размеры оборудования:
l - 800 мм;
Нш - 710 мм;
Н - 550 мм;
dнар. - 300 мм;
Исходя из начальных параметров
продукта и теплоносителя, составляем материальный баланс теплового процесса.
Целью составления материального
баланса теплового процесса является определение массы влаги W, удаляемой при
тепловом воздействии.
= Gн - Gк,
[кг/ч], [кг/с] (1)
По всему материалу, подвергаемому
тепловой обработке, начальное количество продукта (производительность по
поступающему на тепловую обработку продукту):
н = Gк + W, [кг/ч], [кг/с] (2)
По абсолютно сухому веществу в обрабатываемом
материале:
(3)
Производительность по
готовому продукту определяется следующим образом:
= [кг/ч], [кг/с]
(4)
кг/час = 0,0002 кг/с
Подставляя в уравнение
(1) значение Gк, получим:
= [кг/ч] = [кг/с]
(5)
= [кг/ч] = [кг/с]
(6)
Уравнения (5) и (6)
являются основными уравнениями материального баланса теплового процесса.
Масса влаги, удаляемой
при тепловом воздействии:
кг/ч = 0,0009 г./сн
= 3,25 + 0,75 = 4 кг/ч = 0,0011 кг/с
На тепловую обработку
поступает воздух с влагосодержанием Х0 (%) сухого воздуха, а L -
расход абсолютно сухого воздуха (кг/ч). Из теплообменного аппарата (при
отсутствии потерь воздуха) выходит такое же количество абсолютно сухого
воздуха, а влагосодержание меняется до X2 (%) сухого воздуха. Масса
влаги, испаряющейся из материала в теплообменном аппарате, составляет W (кг/ч).
По диаграмме Рамзина
находим следующие параметры:
) парциальное давление
воздуха р1 = р0, кПа, исходя из значений φ0
(%) и t0 (°С): 1,8;
) парциальное давление
воздуха р2, кПа, исходя из значений φ2
(%) и t2 (°С): 8,4;
) влагосодержание сухого
воздуха Х0, кг/кгс.в.: 0,011;
) энтальпию сухого
воздуха I0, кДж/кг: 48;
) энтальпию влажного
воздуха I2, кДж/кг: 227;
) по найденным значениям
p1 и t1 определяем I1, кДж/кг: 232;
Исходя из этих
параметров, определяем удельный расход воздуха на испарение из материала 1 кг
влаги по формуле:
, [кг/кг]
(7)
[кг/кг]
Далее определяем расход
абсолютно сухого воздуха при приготовлении продукта:
= W · е, [кг/ч] = [кг/с]
(8)
= 3,25 · 21,3 = 69,2
[кг/ч] = 0,019 [кг/с]
Производим составление
теплового баланса:
. Приход тепла:
а) с наружным воздухом:
1
= L · I0, [Дж/ч] = [Дж/с]
(9)
1
= 69,2 · 48 = 3321,6 [кДж/ч] = 3321600 [Дж/ч] = 922,7 [Дж/с]
б) с влажным материалом:
2
= Gн · tн · сн, [Дж/ч] = [Дж/с],
(10)
где tн = t0
= 20 град.;
сн -
теплоемкость продукта, сн = с1, [Дж/(кг·град)]
сн = 41,87 ·
[0,3 + (100 - а)], [Дж/(кг · град)],
где а - начальная
влажность продукта Хн, [%]
сн = 41,87 ·
[0,3 + (100 - 85)] = 640,6 [Дж/(кг · град)] 2 = 4 · 20 ·
640,6 = 51248 [Дж/ч] = 14,24 [Дж/с]
в) в основном
калорифере:
Q3
= Qк = L(I1 - I0),
[Дж/ч] = [Дж/с] (11)
Q3
= 69,2 · (232 - 48) = 12732,8 [кДж/ч] = 12732800 [Дж/ч] = 3536,9 [Дж/с]
. Расход тепла:
а) с отработанным
воздухом:
4
= L · I2 [Дж/ч]
= [Дж/с] (12)
4
= 69,2 · 227 = 15708,4 [кДж/ч] = 15708400 [Дж/ч] = 4363,4 [Дж/с]
б) с высушенным
материалом:
5
= Gк · с2 · t2,
[Дж/ч] = [Дж/с] (13)
где c2 - теплоемкость продукта после тепловой обработки, [Дж/(кг·град)]
с2 = 41,87 ·
[0,3 + (100 - ак)] [Дж/(кг·град)],
где ак = Хк,
%
с2 = 41,87 ·
[0,3 + (100 - 20)] = 3362,16 [Дж/(кг·град)]5 = 0,75 · 3362,16 · 73 =
184078,26 [Дж/ч] = 51,13 [Дж/с]
в) при загрузке и
выгрузке продукта (при транспортировке продукта):
6
= W · св · θ, [Дж/ч] = [Дж/с], (14)
где: θ
= t2; св - теплоемкость воды, [Дж/(кг·град)], определяется
по номограмме: св = 4190 Дж/(кг·град)6 = 3,25 · 4190 · 73
= 994077,5 [Дж/ч] = 276,13 [Дж/с]
г) теплота потерь (Q7)
определяется из теплового баланса
Тепловой баланс:
Q1 + Q2
+ Q3 = Q4 + Q5 + Q6 + Q7
(15)
+ 51248 + 12732800 =
15708400 + 184078,26 + 994077,5 + Q77 = -780907,76 Дж/ч = -216,92
Дж/с
Т.к. расход тепла
превышает приход, знак теплоты потерь отрицательный.
Далее производим расчеты
параметров продукта:
1. Для начальной влажности
продукта.
Теплоемкость определяется по формуле
(16)
с1 = 41,87 · [0,3 + (100
- а)],
с1 = 41,87 · [0,3 + (100
- 85)]=640,6 (Дж/(кг. град))
где с1 - теплоемкость
продукта до тепловой обработки (Дж/(кг·град)), с1 = сп;
Плотность продукта определяется по
формуле (17)
ρ1 = 10 · [1,42 · а + (100
- а)],
ρ1 = 10 · [1,42 · 85 +
(100 - 85)]=1,357 (кг/м3)
где ρ1 - плотность продукта до
тепловой обработки (кг/м3).
Теплопроводность определяется по
формуле
λ = 1,16 · (0,51 - 
),
(18)
λ = 1,16 · (0,51 - 
)=0.579
(Вт/(м, град))
где λ
- теплопроводность продукта до тепловой обработки (Вт/(м·град)).
2. Для конечной влажности продукта.
Теплоемкость находим:
с2 = 41,87 · [0,3 + (100
- ак)], (19)
с2 = 41,87 · [0,3 + (100
- 20к)]=3,362 (Дж/(кг·град))
где с2 - теплоемкость
продукта после тепловой обработки (Дж/(кг·град));
Плотность продукта определяем:
ρ2 = 10 · [1,42 · 20к
+ (100 - 20к)]=1,084 (кг/м3)
где ρ2 - плотность продукта
после тепловой обработки (кг/м3).
Теплопроводность находим:
λ = 1,16 · (0,51 - 
),
(20)
λ=1,16·(0,51-
)=0,3248
где λ - теплопроводность продукта после тепловой обработки (Вт/(м·град)).
Рассчитываем теплопотери
при тепловой обработке на 1 кг испарённой влаги
. Теплопотери в
окружающую среду:
а) средняя разность
температур сред (в камере аппарата и в окружающей среде) по длине аппарата:
(21)
б) разность температур
сред у торцов аппарата:
'cр = t1 - t0,°С (22)
'cр = 200 -
20 = 180°С
t"ср
= t2 - t0,°С (23)
t"ср
= 73 - 20 = 53°С
в) интенсивность
теплопотерь:
по длине аппарата:
qдл
= К · tср, (24)
где К - коэффициент
теплопередачи (для всех стен аппарата), К ≈ 0,7
qдл
= 0,7 · 104 = 72,87 [ккал/(м2/ч)] = 305,325 [кДж/(м2·ч)]
= 305325 [Дж/(м2/ч)] = 84,73 Дж/м2 · с
с торцов аппарата:
'т = К · t'cp
(25)
'т = 0,7 ·
180 = 126 [ккал/(м2/ч)] = 527,94 [кДж/(м2·ч)] = 527940
[Дж/(м2/ч)] = 146,7 Дж/м2 · с
» = К · t"ср
(26)
» = 0,7 · 53 = 37,1
[ккал/(м2/ч)] = 155,449 [кДж/(м2·ч)] = 155449 [Дж/(м2/с)]
= 43,2 Дж/м2 · с
д) теплопотери в
окружающую среду:
qос
= (qв · fв + qпот
· fпот + qпол
· fпол) · (1/W),
[Дж/кг], (27)
где qв, qпот,
qпол - это интенсивности теплопотерь в окружающую среду,
рассчитываемые отдельно для вертикальных стен аппарата, потолка и пола;
fв,
fпот, fпол - поверхности вертикальных стен, потолка и
пола, определяемые исходя из геометрических размеров аппарата;
в
= Н · Нш - для теплообменных процессов с плоской поверхностью
нагрева, [м2], (28)
где Н - высота, [м];
Нш - ширина,
[м];
пот
= l · Нш - для теплообменных процессов с плоской
поверхностью нагрева, [м2], (29)
где l - длина, НШ - ширинав = 0,55 · 0,71 = 0,391
м2пот = 0,8 · 0,71 = 0,568 м2
В данном расчете
соблюдается следующее равенство fпол = fпот, [м2]пот
= q'т = [ккал/(м2·ч)] = [кДж/(м2·ч) = [Дж/(м2·ч)]пол
= q"т = [ккал/(м2·ч)] = [кДж/(м2·ч) =
[Дж/(м2·с)]
W
- масса влаги, [кг/ч]
qос
= (84,73 · 0,391 + 146,7 · 0,568 + 43,2 · 0,568) · (1/0,0009) = 156688,9
[Дж/кг]
. Теплопотери на нагрев
материала:
, [Дж/кг]
(30)
где с'м -
теплоемкость сырого материала, определяется следующим образом:
с'м = см
+ (1 - см) · (Хн/100), [Дж/(кг · град)],
где см = сп
- теплоемкость продукта:
сп = 41,87 ·
[0,3 + (100 - а)], [Дж/(кг · град)],
где а - начальная
влажность продукта Хн, [%];
сп = 41,87 ·
[0,3 + (100 - 85)] = 640,6 [Дж/(кг · град)],
см = 640,6
[Дж/(кг · град)]
с'м = 640,6 +
(1 - 640,6) · (85/100) = 96,94 [Дж/(кг·град)]
с"м = см
+ (1 - см) · (Хк/100)
где с"м -
теплоемкость продукта после тепловой обработки, [Дж/(кг·град)]
с"м =
640,6 + (1 - 640,6) · (20/100) = 512,68 [Дж/(кг·град)]
v
- средняя температура материала, подвергаемого температурной обработке,
определяется следующим образом:
, [°С]
= 136,5°С
Хк - конечная
влажность продукта, %;2 = Gк
- масса продукта после тепловой обработки, [кг/ч];1 = Gн - первоначальная закладка продукта, [кг/ч].
[Дж/кг]
. Сумма теплопотерь на 1
кг испаренной влаги:
Σq = q´м
+ qос, [Дж/кг] (31)
Σq = 153141,5 + 156688,9 = 309830,4 [Дж/кг]
Производим аналитический
расчëт нормального теплового процесса обработки продукта:
1. Влагосодержание:
a) наружного воздуха:
Х0 = 0,622 · 
,
(32)
Х0 = 0,622 · 
=1,469 (кг/кгс.в.);
где Х0 -
влагосодержание наружного воздуха (кг/кгс.в.);
b) отработавшего воздуха:
Х2 = 0,622 · 
,
(33)
Х2 = 0,622 · 
=315,5
(кг/кгс.в.);
где Х2 - влагосодержание
влажного воздуха (кг/кгс.в.);
2. Относительный расход абсолютно
сухого воздуха:
е = 
,
(34)
е
=76,923
(кгс.в./кги.вл);
где е - удельный расход
сухого воздуха (кгс.в./кги.вл);
Следующим этапом
определяем расход греющего пара на тепловую обработку в калорифере:
Qг.п.
= 
,
(35)
Qг.п.
= 
,=2140.999
(кг/с)
где Qг.п. - расход греющего пара в калорифере (кг/с),
Qк
= W · 
,
(36)
Qк
= 0.0009 · 
=14,385
где W - масса влаги (кг/ч);
I0
- энтальпия сухого воздуха (кДж/кг);
Х2 - влагосодержание
влажного воздуха (кг/кгс.в.);
Х0 - влагосодержание
наружного воздуха (кг/кгс.в.);
r
- теплота парообразования (
), r = 2141 · 103 ;
Необходимо на данном
этапе сравнить полученное по формуле (37) значение Qк
со значением, найденным в тепловом балансе по формуле (11)
3.2 Расчёт калорифера
пекарский шкаф калорифер
тепловой
Определяем плотность
воздуха, проходящего через калорифер:
, [кг/м3]
(38)
где р0 -
стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, [кг/м3]:
где Мвозд. -
молекулярная масса воздуха, г/моль
То -
температура воздуха при нормальных условиях, 273 К
Т - температура
окружающего воздуха, [К]: Т = to
+ 273
ро -
парциальное давление воздуха при нормальных условиях; 760 мм рт. ст.
р - парциальное давление
окружающего воздуха, 735 мм рт. ст.
=29/22,4 = 1,29 кг/м3
[кг/м3]
Рассчитываем потери
тепла в окружающую среду через калорифер:
п
= Fбок. · (tст. - t0) ·
α, [Дж/с], (39)
где Fбок. -
боковая поверхность барабана калорифера, [м2];ст. -
температура стенки барабана калорифера с внешней стороны, tст. = t4,
[°С];
to
- температура окружающей среды,°С;
α - коэффициент
теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду, [Вт/(м2
· град)]
Поэтапно потери тепла
определяются следующим образом:
) Определим и охарактеризуем
режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана
калорифера (по критерию Рейнольдса):
, (40)
где l - высота аппарата, l
= Н, [м];
ρв
- плотность воздуха при температуре 20 град, ρв =
ρо · (Т0/Т), [кг/м3];
где ρо
- стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, [кг/м3];
То -
температура воздуха при нормальных условиях, 273 К;
Т - температура
окружающего воздуха, [К]: Т = t0
+ 273;
μ - вязкость
воздуха при температуре t0, [(Н·с)/м2]
µ = 0,018 · 10-3
[(Н·с)/м2]
ωв
- относительная скорость движения воздуха:
, [м/с]
где dнар. - наружный диаметр калорифера, [м];
n
- число барабанов калорифера, n
= 1.
[м/с]
ρв
= 1,29 · (273/293) = 1,2 [кг/м3]
≈ 576
Режим движения
теплоносителя - ламинарный
) Коэффициент
теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду за счет
вынужденной конвекции:
, 
,
(41)
где Nu -
коэффициент Нуссельта, Nu = 0,018 · Rе0,8 ·
εi,
где εi - коэффициент геометрических размеров, εi = Н/dнар.
εi = 0,55/0,3 = 1,83
λ - теплопроводность
воздуха, λ = 0,0261 
l
= Н - высота аппарата, [м]
) Коэффициент
теплоотдачи излучением:
, 
(42)
где ε
- степень черноты для поверхности барабана калорифера, ε = 0,95;
с0 -
коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, с0 = 5,7 
Тст. -
температура стенки аппарата, Тст. = t2 + 273, К;
Т0 -
температура окружающего воздуха, Т0 = t0
+ 273, К;
tст.
= t2,°С
= 7,11
) Коэффициент
теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду:
α = αк +
αл, (43)
α = 0,25
+ 7,11 = 7,36
) Необходимая толщина
слоя изоляции с теплопроводностью изолирующего материала:
λ2 =
λм = 0,076
Поверх изоляции толщиной
δ2 имеется кожух из листового железа. Толщина этого кожуха δ3
= 1 мм = 1 · 10-3 м, δ1
- стандартная толщина изоляции вместе с кожухом, δ1
= 12 мм = 0,012 м.
Температура внутренней и
наружной сторон стенок барабана имеет значение t1
и t2:
t1
= t2 ≈ 60 град.;
t3
и t4 ≈ 35 град. - температура стенок защитного кожуха.
Определим удельный
тепловой поток:
qе =
π · dнар. · qнар. =
π · dнар. · α · (t4 - t0),
Вт/м (44)
qе
= 3,14 · 0,3 · 7,36 · (35 - 20) = 104 Вт/м
Определяем толщину
изоляции δ2:
qе =
λ2/δ2 · π · (dнар.
+ 2δ1 +
δ2) · (t1
- t3), мм (45)
Решаем уравнение
относительно δ2:
δ2
= 5,966 · (0,324 + δ2)
δ2
= 1,932984 + 5,966δ2
,034δ2
= 1,32984
δ2
= 0,014 м = 14 мм
Уточним величину
наружного диаметра барабана калорифера:
dн
= dнар. + 2 · δ1 + 2
· δ2 + 2 · δ3,
м (46)
dн
= 0,3. + 2 · 0,012 + 2 · 0,014 + 2 · 0,001 = 0,354 м
Определим наружную
поверхность барабана:
Fбок. =
π · dн · l, м2 (47)
Fбок.
= 3,14 · 0,354 · 0,55 = 0,61 м2
Теплопотери в окружающую
среду: (48)п = 0,61 · (35 - 20) · 7,36 = 67,344 [Дж/с]
В соответствии с
проделанными расчётами подбираем модель калорифера КФБ-10.
Заключение
Тепловое оборудование
для общепита, ресторанов, кафе, столовых предназначено для доведения изделий
кулинарии до их готовности, поддержания температуры на необходимом уровне,
разогрева готовых блюд. Это самая обширная из групп оборудования, используемого
в индустрии общественного питания. Оно классифицируется по многим признакам, из
которых основными являются: технологическое назначение (по виду тепловой
обработки продуктов), способ обогрева, вид энергоносителя, используемого для
работы, конструктивное решение и степень автоматизации.
Главным требованием
является выполнение задачи по тепловой обработке в соответствии с технологией.
Должно производиться оптимальное воздействие на продукт приготовления, в
результате чего он приобретает необходимые вкусовые качества и доводится до
состояния готовности.
Очень важным показателем
является высокая техническая и экономическая эффективность, которой должно
обладать оборудование предприятий общественного питания, столовых, ресторанов,
кафе. Благодаря этому достигается уменьшение затрат труда на единицу продукции,
уменьшение производственной площади для установки, уменьшение расхода энергоносителей:
воды, электроэнергии, пара.
В процессе работы был
произведён технологический и тепловой расчёт аппарата - пекарского шкафа для
приготовления пудинга. С учётом конкретных условий работы был подобран
калорифер.
Список источников
1. Ларин В.А., Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М. Процессы и аппараты
пищевых производств. - КМ.: КолосС, 2006
2. Остриков А.Н. Процессы и аппараты пищевых производств -
М.: Гиорд, 2007
. Процессы и аппараты пищевых производств: метод. Указание
по выполнению курсового проекта. Сост. И.В. Бояринева. - Хабаровск: РИЦ ХГАЭП,
2010.