Описание особенности конструкции разработанного теплового аппарата

– крышка

3. – теплоноситель
4. – электронагревательный элемент
5. – станина аппарата

     Сковорода состоит из чугунной прямоугольной  чаши, установленной при помощи цапф на двух чугунных тумбах. Чашка закрывается крышкой. В левой тумбе смонтированы переключатели и вводной щиток, а правой – поворотный механизм. Отличительной особенностью сковороды является наличие у нее рубашки, в которую заливается промежуточный теплоноситель [масло цилиндровое марки 52].

     Рубашка представляет собой замкнутое пространство между чугунной чашей и кожухом  из тонкостенной листовой стали. Кожух цапфами опирается на чугунные тумбы. Температура жарочной поверхности регулируется с помощью терморегулятора. Чаша закрывается вращающейся на оси крышкой.

     Прямоугольная чугунная чаша сковороды с помощью  цапф и чугунных кронштейнов с  подшипниками установлена на сварной  раме. С помощью червячного редуктора  сковороду можно повернуть на 180°.

     Тепловая  изоляция, состоящая из листового  асбеста и альфоля, размещена  между каркасом и облицовочными  листами. Снаружи чаша облицована стальными листами, покрытыми эмалью светлого цвета.

3. Расчет  размеров отдельных элементов.

1. Чугунная  чаша.

     По  известному объему  площадь пода примем , длина

     Высота  чаши

     Итак, , , - принимаем

     Материал  чаши – чугун:

      - удельная теплоемкость чугуна

     При отсутствии объему по габаритным размерам и ориентированной мощности выбираем объем чаши и площадь пода.

     Находим площадь чаши

     Находим массу

2. Рубашки

• материал  рубашки – Ст3
• толщина
• размеры 400х600х250[мм]
• площадь дна

     Площадь боковой поверхности 

     Масса рубашки

     Находим площадь боковой поверхности  станины, которая нагревается от чаши сковороды. Примем

     Примем  толщину профиля станины 

     Тогда

     Считаем, что нижняя часть тумбы нагревается  незначительно. Поэтому, потери тепла  считаем отсутствуют.

Схема сковородки сверху

Загрузочная чаша снаружи облицована стальными листами, покрытые силикатной эмалью белого цвет, снизу – стальным перфорированным. Облицовочные листы крепятся винтами к Каракасу из угловой стали. Находим боковую внешнюю поверхность облицовки.

3. Загрузочная чаша снаружи облицована стальными  листами, покрытые силикатной эмалью белого цвет, снизу – стальным перфорированным. Облицовочные листы крепятся винтами к Каракасу из угловой стали. Находим боковую внешнюю поверхность облицовки.

где 

Вид спереди

     Расчет  тепловой изоляции

     Возьмем для изоляции альфоль – гофрированная алюминиевая фольга с воздушным пространством.

     При стационарном режиме изоляция будет иметь температуру со стороны наружной стенки , а со стороны рабочей камеры .

     Находим коэффициент теплоотдачи.

Находим теплопроводность изоляции при расчетной  температуре 

     Тогда толщина изоляции определяется по формуле

     примем 

     Масса изоляции

     Находим массу материала облицовки. Материал облицовки – стальные листы с  толщиной

     Площадь равна

     При закреплении облицовки стальной горячекатанноф лентой используем ленту  длиной 10м, размером 20х2, то требуется  масса  . При закреплении винтами к каркасу, то используем угловую прокатную сталь профиль 2, то требуется .

     Общая масса будет равна

     Крышка  аппарата изготавливается из нержавеющей  стали двойная  . Площадь крышки намного больше площади пода, что бы было меньше пропуска теплоты и не летели брызги масла продукта жарки. Она должна закреплена и легко открываться при необходимости. Находим массу крышки, приняв .

4. Технология  приготовления полуфабрикатов для жарки.

     Если  в задании не указана масса  загружаемого продукта, то воспользуемся  формулами для определения количества одновременно загружаемого полуфабриката  при жарке в сковороде.

     Для полуфабрикатов насыпным слоем 

где  - площадь пода сковороды

       - высота слоя

       - плотность вещества полуфабриката

     Для штучных полуфабрикатов

где  - коэффициент заполнения пода сковороды

       - площадь одного изделия

       - масса одного изделия

     Для приготовления этого блюда [рыба жаренная] берут рыбы нежирных сортов: навага, минтай, хек и т.д. Они поступают в цех виде готовых полуфабрикатов: очищенные, нарезанные определенной длины. Тогда воспользуемся формулой

     Из  таблицы находим плотность мышечной ткани трески равна  при 0°С, удельная теплоемкость . При дальнейшем расчете

     Оценим  массу полуфабриката, принимая толщину  слоя

     Заливаем 1,5л кулинарного жира в сковороду. Высота слоя равна

     Масса жира равна 

2. Тепловой  расчет аппарата.

     При тепловом расчете составляем уравнение  теплового баланса.

      общий расход тепла [подведенное тепло];

      полезно используемое тепло, необходимое  для жарки продукта;

      потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями  аппарата;

      потери тепла на нагрев конструкции  аппарата.

1. Определение полезно используемого тепла.

     Нестационарный  режим.

     При разогреве жарочного оборудования в условиях нестационарного режима полезная теплота затрачиваемая на нагрев масла в сковороде и нагрев чугунной чаши.

где  - удельная теплоемкость растительного масла.

Заливаем чашу сковороды 1,5~2л

где   - плотность масла

       - температура нагрева жира[температура жарки]

       - начальная температура пищевого жира

     Количество  теплоты на нагревание чаши.

где  - масса чаши

       - удельная теплоемкость чугуна

       - начальная температура аппарата

     Тогда

2. Стационарный  режим – режим жарки продукта

где   - расход тепла на нагрев продукта;

         - средняя теплоемкость продукта

         - температура образования корочки

           - начальная температура продукта

     Находим расход тепла на испарение влаги  из продукта

где  - истинный продукт ужарки для мясных продуктов, - для овощей и картофеля

       - скрытая теплота испарения  при атмосферном давлении.

     Находим расход тепла на образование корочки  на продукте.

где    - температура образования корочки

        долевое содержание корочки

         - удельная теплоемкость корочки

     Находим расход тепла на нагрев доливаемого в процессе нагревания кулинарного жира.

где  - расход пищевого масла на обжаривание сырья

2. Расчет  потери тепла в окружающую среду.

1. Площади теплоотдающих поверхностей.

     боковые стенки

     Температуры теплоотдающих поверхностей боковых  стен и пода снизу одинаковы. Поэтому  рассматриваем как боковые стены

      ,

     поверхность тумбы

     поверхность крышки

2. Средние расчетные температуры теплоотдающих  поверхностей.

     Нестационарный  режим:

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     поверхность крышка

     Стационарный  режим

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     поверхность крышка [крышка открыта]

3. Определение коэффициента теплоотдачи конвекции.

     При свободном движении воздуха в  помещении коэффициент теплоотдачи  от стенок к окружающему воздуху  определяем по эмпирической формуле

     Нестационарный  режим.

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     поверхность крышки

     Стационарный  режим

4. Определение коэффициента излучением.

     Расчетная формула

где    - степень черноты поверхности

         - коэффициент лучеиспускания  абсолютно черного тела

     Нестационарный  режим.

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     поверхность крышки

     Стационарный  режим

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     крышка  открыта

5. Суммарный коэффициент теплоотдачи.

     Нестационарный  режим.

     Стационарный  режим

6. Расчет  потери теплоты в окружающую среду.

     Расчетная формула

где 

     Нестационарный режим.

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     поверхность крышки

     Стационарный  режим.

     боковые стенки

     поверхность тумбы

     поверхность крышки

3. Расчет  потерь тепла на прогрев конструкции оборудования.

1. Нагревание  наружной облицовки материала

Масса ,

где  - плотность стали

,

2. Нагревание  материала рубашки

3. Нагревание  крепежных материалов

4. Нагревание  крышки

где 

5. Нагревание  тумбы

6. Нагревание  изоляции

7. Расчет  потери тепла на разогрев конструкции аппарата.

8. Другое  оборудование

Результаты  теплового расчета заносим в таблицу.

3. Расчет  электронагревателей

     Мощность электронагревателей определим на основании теплового расчета

где  - максимальное тепло подводимое за время разогрева или стационарного режима.

     Так как нестационарный и стационарные режимы при тепловой обработке протекают последовательно и независимо друг от друга, то необходимую мощность определяют по тому уравнению теплового баланса, сумма которого окажется больше.

1. Находим мощность нагревательных элементов

     при нестационарный режим.

     при стационарный режим

     Для обеспечения равномерной нагрузки фаз установим на каждую фазу спираль  с мощностью 

     Примем 

2. Расчет  трубчатого нагревательного элемента.

     Исходные  данные:

     материал оболочки тэна     - сталь 12Х18Н10Т

     материал  спирали      - нихром Х20Н80

     диаметр проволоки спирали    -

     удельное  сопротивление при t=20°C   -

     температурный коэффициент сопротивления  -

     рабочая температура      -

     удельная  мощность для воды    -

     удельная  мощность для пищевых жиров  -

     удельная  мощность для среды - воздух  -

1. Находим сопротивление спирали

2. Находим удельное сопротивление проволоки  спирали при рабочей температуре.

3. Находим длину проволоки спирали

4. Находим диаметр витка спирали

где  - диаметр стержня намотки спирали

5. Находим длину витка спирали

6. Находим число витков спирали

7. Находим длину спирали

     Для обеспечения нормального отвода теплоты от спирали расстояние между витками должно быть в 2 – 3 раза превышать диаметр проволоки.

8. Длина активной части трубки ТЭНа после прессовки.

где  - коэффициент удлинения трубки после опрессовки.

     Полная  длина электронагревателя равна

где  - длина пассивных концов трубки ТЭНа.

9. Оцениваем диаметр трубки корпуса ТЭНа.

Заключение

     Параметры проектируемого теплового аппарата совпали с параметрами предлагаемого  аппарата, особенно ориентировочная  мощность электронагревателей. Мощность электронагревателей немного ниже.

Литература

1. Б.М. Кисимов Е.Д. Строжева Расчет теплового обороудования. Учебное пособие. Челябинск 2006г.
2. Литвина Л.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. М. 1987г. Экономика.
3. Гусева Л.Г. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. М. 1983г. Экономика.
4. Белобородов Тепловое оборудование предприятий общественного питания. М. 1983г.
5. Дорохин Тепловое оборудование общественного питания. К. 1987г. Пищевая промышленность.
6. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий. Челябинск 1993.