Пищеварочные котлы: техническая характеристика

     3.4 Технические характеристики пищеварочного котла КПЭ-160 

       
 
 
     

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

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 - 135 кг

     Варочный сосуд цилиндрической формы с вогнутым дном (К= 0,8, К1 =0,05) выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной - S_BH = 2 мм Зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла - S_Py6 = 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 S_BH= 2мм = 0,002м; наружный котел выполнен из углеродистой стали толщиной S_H= Змм = 0,003м, зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла равен S_py6 = 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, t_s 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 
 

     4.2 Теплотехнический расчет

       

     Расчет теплового баланса котла

     Расчет теплового баланса котла на электрообогреве соответственно для нестандартного и стационарного режимов работы производится по формуле: 

     

       

     где - полезно используемое тепло, Дж;

       -потери тепла в окружающую среду, Дж;

       -потери тепла на разогрев конструкций, Дж.

     Полезно используемое тепло определяется для нестационарного, а условно полезно используемое тепло для стационарных режимов работы соответственно по выражениям: 

     Q₁ = W C ( t_k^вод – t_н^вод ) + W * r

     Q ^יּ₁ = Δ Wיּ * r 

     где W - максимальное количество воды в варочном сосуде при принятом коэффициенте заполнения г| зал ⁼ 0,82, кг;

     С - теплоемкость воды, (Дж/(кг°С)), С = 4187 Дж/(кг °С)

     ( t_н t_k - соответственно начальная и конечная температура воды, °С; количество испарившейся воды, при нестационарном режиме работы котла

     

     r - теплота теплообразования, кДж/кг.

     Потери тепла ограждениями котла в окружающую среду рассчитываются для нестационарного и стационарного режимов работы по формуле: 

       

     где - коэффициент теплоотдачи, Вт/( м²°С);

       -площадь >го элемента поверхности аппарата, м²

       -температура ^-го элемента поверхности аппарата, С;

     т - время работы аппарата, с.

     Потери тепла дном котла незначительны, и ими можно пренебречь.

     Потери на разогрев конструкции рассчитывают по формуле: 

       

     где - масса ] -го элемента аппарата,

       - теплоемкость ^-го элемента аппарата, Дж/(кг °С); - конечная и начальная температура соответственно >го аппарата, °С 

      Полезно используемое тепло при расчете пищеварочных котлов определяется из условий нагревания и кипения воды. Полезно используемое определяется для стационарного, а условно используемое тепло для стационарного режимов работы соответственно по выражениям:

     

     

     Q₁ = W C ( t_k^вод – t_н^вод ) + W * r

     Q _j = Δ W * r 

     Где pвоз плотность воды, pвоз ~ 1 кг/д³, при температуре t ^вод_н = 20 °С; t ^вод_к - температура кипения, t ^вод_к = 100 °С 

       - для стационарного режима, - для нестационарного;

     

     г= 2257,5 кДж/кг - теплота парообразования.

• = 205 * 4187 * (100 - 20) = 68,67 * 10⁶ Дж;
• = 2,05 * 2257,2 = 4,63 * 10⁶ Дж

 
 

     Потери тепла ограждениями котла в окружающую среду определяются нестационарного и стационарного режимов по формуле: 

       

     Поверхность стенок кожуха котла определяется как боковая поверхность цилиндра по выражению: 

       F_k =п*D_к *H_общ

     Р_к= 3,14 * 0,870² / 4 = 0,594 ( м²) 

     Поверхность крышки и верхней горизонтальной поверхности котла определяется приблизительно как площадь круга:

     

     

     F_кр =п*D² _кр/4

     

     Fкр = 3,14 * 0,870²/ 4 = 0,594 (м²) 

     Начальная температура ограждений принимается равной температуре воздуха в помещении 1_1К = 1_вод = 20 °С

     Коэффициент теплоотдачи, может быть, рассчитал по формуле: 

а = 9,74 + 0,07* (I _ср] - (_воз), (Вт/м²°С) — для нестационарного режима,