Оборудование предприятий общественного питания

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Задание 4

2 Основные  принципы расчёта и проектирования  теплового оборудования                                                                                 5

2.1 Методика теплового  расчёта 

2.1.1 Определение полезно  используемого тепла 6

2.1.2 Определение потерь  тепла в окружающую среду 7

2.1.3 Определение расходуемого  тепла на разогрев конструкций 14

3 Методика  расчёта трубчатых электронагревателей 18

Заключение 22

Список  литературы 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

  Введение

 

            Тепловым называют оборудование, предназначенное для тепловой обработки продуктов.

            При конструировании и проектировании  различных видов теплового оборудования, учитывают различные условия,  обеспечивающие наибольшую эффективность производства и эксплуатации этого оборудования. С этой целью пользуются целым рядом различных показателей, которые образуют группу технико-экономических характеристик теплового оборудования. Технико-экономические характеристики позволяют оценить скорость обработки, энергозатраты, себестоимость, и др. показатели, которые характеризуют эффективность работы того или иного теплового оборудования. Как правило, многие из этих показателей указываются в техническом задании на оборудовании, по которому производят его проектирование, а также в техническом паспорте на оборудовании, предъявляемом покупателю на его приобретение. 

            Одной из важнейших технико-экономических  характеристик является его производительность. В общем случае под производительностью  понимают, способность оборудования совершить ту или иную работу, в том числе и связанной с обработкой какого-либо количества продукта, в течение какого-либо времени.

            Целью курсовой работы по технологическому  оборудованию предприятий общественного питания является получить студентами навыков в самостоятельной работе, научить студентов пользоваться справочной литературой, развить у них изобретательность, а также закрепить  полученных ранее знаний по различным дисциплинам.

           Выполнение проекта позволит студентам уяснить всю сложность технических решений технологических задач с тем, чтобы в своей производственной деятельности правильно ставить задачи перед инженерами-механиками для создания эффективного технологического оборудования.

    

1 Задание

 

           Задание на проектирование включает в себя исходные данные в соответствии с вариантом заданий.

            Разработка конструкции, расчет  производительности и тепловой  расчет оборудования и электронагревательных элементов производили, используя данные для реальных настольных фритюрниц, подобранных по заданию курсовой:

Таблица 1

Показатели	Значение
Номинальное количество жира, заливаемого в жарочную ванну, л	2,4
Время разогрева номинального количества жира, мин, не более	8
Количество жарочных ванн, шт	1
Номинальная мощность, кВт	2
Номинальное напряжение, В	220
Габаритные размеры, мм Длина ширина высота	430 200 300
Наименование блюда	Картофель фри

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Основные  принципы расчета и проектирование  теплового 

   оборудования

  Для проведения теплового расчета в задании указана определенная конструкция аппарата и технологический процесс. Конструктивные размеры основных элементов аппарата увязываются затем с данными теплового расчета.

   Задачей теплового расчета  электрического теплового оборудования является определение максимальной и минимальной мощностей и расчет трубчатых электронагревателей.

   Тепловые балансы  аппаратов составляются, ориентируясь  на прилагаемые методики и пользуясь рекомендуемой литературой. При выполнении курсового проекта недостающие величины принимаются ориентировочно по опыту  работы или другим литературным источникам.

 

2.1. Методика  теплового  расчета фритюрницы

Большинство видов теплового  оборудования характеризуются высокой  тепловой инерционностью, что связано  с особенностью их конструкции, используемыми конструкционными материалами и типами электронагревателей. Такое оборудование рассчитывают для двух режимов работы – нестационарного (разогрева) и стационарного (непосредственной обработки). Под нестационарным режимом понимается начальный период работы оборудования, в процессе которого оно выходит на заданный тепловой режим, при котором рабочие камеры, поверхности или греющие среды (воздух, вода, жир) достигают заданной температуры. В условиях стационарного режима теплообмен происходит без существенных изменений температуры указанных выше конструктивных элементов. Это объясняется тем, что наступает тепловое насыщение и конструкционные материалы не способны поглощать большое количество тепловой энергии или количество поглощенной ими энергии примерно равно количеству энергии, отдаваемой в окружающую среду.

В общем виде уравнение теплового  баланса выглядит следующим образом:

для нестационарного режима

Q′ = Q′_П+ Q′_ср+Q′_об,

для стационарного режима

Q′′ = Q′′_П+ Q′′_ср+Q′′_об,

Где Q′ и Q′′ - суммарная тепловая энергия, затрачиваемая соответственно при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

Так как нестационарный и стационарный режимы при тепловой обработке продукта протекают последовательно и  независимо друг от друга, то необходимую мощность оборудования определяют по тому уравнению теплового баланса, сумма которого окажется больше (Q′ или Q′′).

Прежде всего, определяют количество одновременно загружаемого продукта для  жарки во фритюрнице из выражения:

=

где V_ч – объем загрузочной чаши фритюрницы, л;

j - коэффициент заполнения фритюрницы (j = 0,6-0,7);

d_n – истинная плотность загружаемого продукта, кг/м³;

d_ж – плотность жира, кг/м³;

G_о  - количество одновременно загружаемого продукта для жарения, кг; 

Часовая производительность определяется по следующей формуле:

=

М – часовая производительность фритюрницы, кг/ч;

t - продолжительность цикла обработки, мин.

 

2.1.1. Определение полезно используемого тепла

Режим разогрева (нестационарный)

При расчете жарочного  оборудования в условиях нестационарного  режима полезная теплота затрачивается  на нагрев масла при жарке во фритюре.

Для расчета полезно  используемого тепла, расходуемого на нагрев пищевого жира во фритюрнице в режиме разогрева, пользуются формулой

где     М_ж – вес пищевого жира, кг;

С_ж – теплоемкость пищевого жира, принять равной 1,676 кДж/(кг∙ºС);

t₁ – температура нагрева жира принимается равной 160-170 ºС (в нестационарном режиме принимаем среднюю температуру – 85 ºС)

t₀ – начальная температура пищевого жира, ºС;

       t - время нагрева жира, ч.

Стационарный режим 

При стационарном режиме полезно используемое тепло состоит  из отдельных статей расхода, которые определяют по формуле

где первое слагаемое  – расход тепла на нагрев продукта;

второе – расход тепла  на испарение влаги из продукта;

третье – расход тепла  на образование корочки на продукте;

     М – масса  нагреваемых продуктов, кг

с – теплоемкость продукта, принять равной, кДж/(кг∙ºС);

 t₂ – температура нагрева продукта, принимаемая равной 90-100 ºС;

 t₄ – начальная температура продукта равная, ºС;

 ω_n – истинный продукт ужарки, %;

 r – скрытая теплота испарения при атмосферном давлении, принять равным 2258,2 кДж/кг;

 К – процентное  содержание корки в продукте;

 С_к – теплоемкость корочки, принять как теплоемкость сухого вещества равную 1,67 кДж/(кг∙ºС);

  t₃ – температура образования корочки, ºС (135-140 ºС);

Q_П" = 1,56∙3,517∙(100-20) + 0,01∙60∙1,56∙2258,2 + 0,01∙1,56∙25∙1,67∙(140-100) + +0,01∙20∙1,676∙1,56∙(170-20)=2628,93 кДж/ч

2.1.2. Определение потерь тепла в  окружающую среду

Потери в окружающую среду при работе теплового оборудования в основном связаны с теплообменными процессами, происходящими между окружающей средой и внешним ограждением (корпусом) оборудования.

Для определения потерь тепла от фритюрницы в окружающую среду при нестационарных и стационарных режимах можно воспользоваться следующей формулой:

,

где   - потери тепла через стенки аппарата в окружающую среду, кДж;

- потери тепла через крышку  аппарата в окружающую среду, кДж;

- потери тепла через дно  аппарата в окружающую среду, кДж.

Теплопотери через дно  незначительны, так как тепловые потоки, как правило, направлены снизу  вверх, поэтому при расчете не учитываются.

Потери тепла в окружающую среду через отдельные элементы поверхности оборудования определяются по формуле:

Q_ср =

;

где F – площадь поверхности теплообмена (крышка, стенки), м²;

 a₀ – коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м² с ⁰С;

 t_п – средняя температура поверхности ограждения, ⁰С;

 t₀ – температура окружающей среды, ⁰С;

 t - продолжительность периода разогрева (тепловой обработки), с.

В процессе отдачи тепла  ограждением в окружающую среду  имеет место теплоотдача конвекцией и лучеиспусканием, поэтому коэффициент  теплоотдачи в данном случае определяется по формуле:

 

a₀ = a_к + a_л,

где a_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м^{2 0}С;

 a_л – коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Вт/м^{2 0}С.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией прежде всего необходимо выяснить характер теплообмена: происходит ли он при вынужденном или свободном движении воздуха, относительно теплоотдающей поверхности.

Надо помнить, что при вынужденном  движении коэффициент теплоотдачи определяется при помощи критерия Рейнольдса Re и Прандтля Pr. Первый из них характеризует динамику потока, второй – физические константы рабочего тела.

Необходимо знать, что отдача тепла  стенками аппарата в окружающую среду происходит при свободном движении воздуха, поэтому определяющими являются критерии Грасгофа Gr и Прандтля Pr. Первый характеризует интенсивность конвективных потоков, возникающих вследствие разностей плотностей рабочего тела (воздуха) и перепада температур между ними и стенкой аппарата с учетом геометрической характеристики теплоотдающей поверхности.

На основе определяющих критериев находится критерий Нуссельта Nu, включающий значение коэффициента теплоотдачи конвекцией и характеризующий собой тепловое подобие.

Указанные критерии имеют  следующий вид:

Re =

; Pr = ;  Gr = ;   Nu = ;

где ω – скорость движения конвективной среды, м/с;

 ν – коэффициент  кинематической вязкости воздуха,  м²/с;

 l – определяющий геометрический размер, м; Определяющим геометрическим размером при этом выбирается наибольший линейный размер или диаметр ограждения;

 а – коэффициент  температуропроводности воздуха,  м²/с;

 g – ускорение силы тяжести, м/с²;

 l - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м⁰С;

 b - коэффициент объемного расширения воздуха, I/⁰С;

b =

,

 a_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Вт/м²×⁰С;

 Dt – перепад температур между ограждением и воздухом

.

При свободной конвекции  в неограниченном пространстве критериальное уравнение имеет вид:

 

 

 

Nu = c(Gr×Pr)ⁿ,

Величины с и n для отдельных областей изменения произведения (Gr×Pr) можно принять из таблицы 2.1.

Таблица 2

Gr×Pr	с	n
1×10-3 - 5×102 5×102 - 2×107 2×107 - 1×1013	1,18 0,54 0,135	1/8 1/4 1/3

Определяющей температурой является полусумма температур рабочего тела (воздуха) и стенки.