Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника»


eco.na5bal.ru > Документы > Курсовая
Министерство образования республики Беларусь

Учреждение образования «Гродненский государственный Университет имени Янки Купалы»

Факультет биологии и экологии

Курсовая работа

По спец. курсу: «Теплотехника»

Выполнил:

Студент 3 курса 4 группы

Специальности «ППиООП»(1-910101)

Садовская Елена Иосифовна

Проверил: Жарнов А.М.

Гродно 2014

Оглавление


Ведение 3

1. Описание конструкции проектируемого аппарата 4

1.1. Описание конструкции проектируемого аппарата 4

1.2. Описание электрической схемы проектируемого аппарата 6

2.Техническая характеристика котла КПЭ – 60 8

3.Расчетная часть проекта 9

3.1. Тепловой баланс 9

3.2. Расчет Тэнов 10

3.3. Расчет КПД 12

Заключение 13

Список использованных источников 14


Ведение


Процессы термической обработки самые важные на предприятиях общественного питания. Под действием тепловой энергии в продукте возникают такие сложные физико-химические процессы, как клейстеризация крахмала, денатурация белков, гидротермическая дезагрегация биополимеров (коллаген мяса, рыбы, протопектин растительных продуктов), образование новых вкусовых и ароматических веществ, изменение цвета продукта, разрушение витаминов. В результате протекания перечисленных, часто накладывающихся друг на друга процессов, в окружающею среду выделяются водорастворимые вещества и жиры; происходит потеря воды и уменьшение массы продукта (мясо, птица, рыба); поглощение воды продуктом и увеличение его массы (крупы, бобовые, макаронные и мучные изделия); разрушение некоторой части витаминов; переход в воду при варке витаминов, экстрактивных, минеральных и других веществ.

Самыми распространенными процессами термической обработки являются варка и жарка. Деление способов тепловой кулинарной обработки продуктов на варку и жарку обусловлено тем, что при жарке происходят принципиально иные по сравнению с варкой физико-химические изменения пищевых веществ в поверхностном слое продукта: обезвоживание, повышение температуры до 120…130 С, пиролиз пищевых веществ, меланоидинообразование, впитывание жира. В результате протекания перечисленных выше процессов на поверхности продукта образуется окрашенная корочка, по внешнему виду, вкусу и аромату характерная для жареного продукта.

При варке происходит влажный нагрев продуктов, так как теплопередающей средой служат вода, влажный насыщенный пар или смесь воды и пара.

Температура теплопередающей среды при варке составляет 100…107 С, а конечная температура продукта к моменту кулинарной готовности – 85…98 С. В процессе варки тепловая энергия постепенно передается от поверхностных слоев к внутренним, достигая геометрического центра продукта. Разность температур постепенно уменьшается и становится равной нулю.

Варка – наиболее распространенный процесс термической обработки, с помощью варки можно приготовить первые, вторые, третьи блюда. С ее помощью можно довести до кулинарной готовности любой продукт или полуфабрикат.

Для того, чтобы процесс варки осуществлять на современном технологическом уровне целесообразно использовать специализированное оборудование, а именно пищеварочные котлы.

Котел КПЭ-60 рассчитан на островное размещение в горячем цехе. Аппарат относится к типу косвенного обогрева (снабжен паровой рубашкой), приспособлен к варки на пару с использованием перфорированного вкладыша. Котел оснащен предохранительным вентилем, датчиком давления и двигателем опрокидывания с защитой от перегрузки, имеет функцию автоматического заполнения рубашки водой. Углы закруглены, количество винтов и швов для облегчения чистки сведено к минимуму.




1. Описание конструкции проектируемого аппарата

1.1. Описание конструкции проектируемого аппарата


http://www.bestreferat.ru/images/paper/09/79/4617909.png

Рисунок 6 – Котел пищеварочный КПЭ – 60:1 – варочный сосуд; 2 – наружный корпус; 3 – пароводяная рубашка; 4 – днище – диск наружного корпуса;  5 – тэны; 6 – носик; 7 – съемная крышка; 8 – наружный кожух; 9 – тепловая изолиния; 10 – чугунная вилкообразная станина; 11 – стойка станины; 12 – механизм для поворота котла; 13 – маховик с рукояткой; 14 – водопроводная труба; 15 – водозапорный вентиль; 16 – поворотная трубка – головка; 17 – кран уровня; 18 – манометр; 19 – двойной предохранительный клапан; 20 – заливная воронка.

Опрокидывающийся пищеварочный котёл КПЭ-60 (рис. 6) состоит из варочного сосуда 1 и наружного корпуса 2, на съемном днище 4 которого смонтированы три тэна 5,  находящиеся во время работы котла в воде. Съемное днище дает возможность быстро  заменять тэны.

Пароводяная рубашка 3 до определенного уровня заполняется дистиллированной или кипяченой водой (в количестве 3—11 л). При недостаточном количестве воды в рубашке тэны оголяются, выходят из строя, так как они не рассчитаны на работу в воздушной среде. Поэтому включать тэны в электросеть следует лишь после того, как проверен уровень воды в пароводяной рубашке. Максимальный уровень давления в рубашке поддерживается паровым предохранительным клапаном 19 и контролируется манометром 18. Рубашка представляет собой герметичный объем, примыкающий с внешней стороны к обогреваемой поверхности. Промежуточным теплоносителем служит влажный насыщенный пар. Поддерживая в рубашке постоянное давление, обеспечивает абсолютное изотермическое поле на стенке варочного сосуда, так как изобарный процесс для влажного насыщенного пара одновременно является и изотермическим. Если при этом рассматривать различные зоны рубашки, то в них лишь изменяется степень сухости пара при строго постоянной температуре.

Температура пара регулируется путем изменения давления, с помощью электроконтактного манометра. При этом учитывается, что при наличии в рубашке воздуха температура греющего пара определяется парциальным давлением пара в паровоздушной смеси и меньше температуры кипения, соответствующей общему давлению.

Чтобы исключить корректировку манометрических датчиков, осуществляют продувку рубашек. Эта операция заключается в вытеснении воздуха из рубашки паром в период пуска котла в работу.

Кипяченая вода, залитая в парогенератор котла до крана уровня, нагревается тэнами до кипения и частично превращается в насыщенный пар, который, соприкасаясь со стенками варочного сосуда, конденсируется. Освобождающаяся при этом энергия расходуется на нагрев варочного сосуда и нагруженных в него продуктов, а конденсат вновь стекает в парогенератор. При выключении котла и охлаждении паровой рубашки в результате конденсации пара резко понижается давление до значений значительно меньше атмосферного. В этом случае наружная стенка рубашки испытывает внешнее давление атмосферного воздуха, работает на смятие и может деформироваться по условиям потери устойчивости. Для исключения этой деформации рубашки снабжают вакуумным клапаном.

Двойной предохранительный клапан (рис. 7) состоит из парового клапана, срабатывающего на верхний предел давления и предохраняющего рубашку от взрыва, и вакуумного клапана, выравнивающего давление в рубашке с атмосферным при выключении котла и предохраняющего рубашку от смятия, оба клапана смонтированы в одном корпусе.

http://www.bestreferat.ru/images/paper/10/79/4617910.png

Рисунок 7 Принципиальная схема устройства двойного предохранительного клапана: 1 – корпус; 2 – золотник парового клапана; 3 – грузовая втулка; 4 – крышка; 5 – рубашка котла; 6 – золотник вакуумного клапана; 7 – седло вакуумного клапана;

В нижней части котла установлен кран уровня 17, предназначенный для контролирования уровня воды, заливаемой в пароводяную рубашку. Нижний уровень воды в пароводяной рубашке контролируется автоматически с помощью электрода (защита от «сухого хода»).

Автоматическая защита от «сухого хода» должна:

-не допускать включения котла при недостаточном покрытии тэнов водой;

─ отключать котел от электрической сети при понижении воды в пароводяной рубашке ниже допускаемого уровня, а также при опрокидывании котла;

─ оповещать световым сигналом обслуживающий персонал о недостаточном уровне воды в пароводяной рубашке.

При работе котла может быть осуществлено два режима регулирования нагрева, которые могут быть заданы с помощью тумблера, находящегося на станции управления:

Режим 1 – доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и затем автоматическое переключение на 1/6 мощности для доваривания. Этот режим используется при варке супов, борщей и других блюд.

Режим 2 — доведение содержимого до кипения па полной мощности, а затем доваривание за счет аккумулированного тепла при отключенном котле от электрической сети. Этот режим используется при варке каш.

1.2. Описание электрической схемы проектируемого аппарата


Электрическая схема пищеварочного котла КПЭ-60 (рисунок 8). При замыкании пакетного переключателя Q напряжение из сети поступает через переключатель режима работы S на трансформатор и загорается лампа H1, сигнализирующая о включении котла.

http://www.bankreferatov.ru/images/77/9a7a0b3de7cdbe31c3257260006d6c77/%d0%9a%d1%83%d1%80%d1%81.%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b5%d0%ba%d1%82%20%d0%9a%d0%9f%d0%ad-60.doc/img9.gif

Рисунок 8 - Электрическая схема котла КПЭ – 60

Если уровень воды в парогенераторе достигает электрода Е4, цепь катушки реле К3 замыкается, реле срабатывает и его контакты К3.1, К3.2, К3.3 изменяют свое положение. Через замкнувшийся контакт К3.1 поступает питание на катушку магнитного пускателя К1, который, замыкая силовые контакты К1.1, К1.2, К1.3, включает тэны E1, E2, Е3 на полную мощность. Размыкающий контакт К1.4 в цепи катушки реле К2 исключает одновременное включение реле К2 и магнитного пускателя К1. Контакты К3.2 и К3.3, размыкаясь, разрывают соответственно цепь катушки реле К4 и сигнальной лампы Н2. При достижении в рубашке котла верхнего заданного предела давления замыкается контакт В электроконтактного манометра и включается реле К.4, контакты которого К4.1, К4.2, К4.3. Контакт К4.1, разомкнувшись, отключает катушку реле К3 и его контакты К3.1, К3.2, К3.3 возвращаются в исходное положение. При этом разрывается цепь питания магнитного пускателя К1, размыкаются его силовые контакты К1.1, К1.2, К1.3 и замыкается контакт К1.4. Одновременно замыкается контакт К4.2 и к сети будет подключено силовое реле К2 (если переключатель режима работы будет установлен на режим РII, реле К2 не включится, и тэны будут полностью выключены). Контакты реле К2 поменяют свое положение. Через контакты К2.1 и К2.3 включатся последовательно два тэна E1 и Е2.

Это будет соответствовать 1/6 в мощности нагрева. Разомкнувшийся контакт К2.4 дополнительно исключит возможность включения магнитного пускателя К1, а контакт К2.5 подготовит к включению реле К3.

При понижении давления в пароводяной рубашке до нижнего предела замкнется контакт между указательной стрелкой электроконтактного манометра и задатчиком нижнего предела давления, включится реле К3, его контакт К3.1 замкнется, а контакты К3.2 и К3.3 разомкнутся.

Если уровень воды в парогенераторе понизится ниже электрода Е4, цепь питания катушек реле К3 или К4 оборвется и станет невозможным включение соответственно магнитного пускателя К1 или реле К2, красная сигнальная лампа Н2 загорится (сухой ход). В этом случае необходимо рукоятку переключателя 5 поставить в положение «Выключено» и долить в рубашку котла воду до уровня контрольного крана.




2.Техническая характеристика котла КПЭ – 60


Полезная вместимость, дм3………………………………...60

Продолжительность разогрева, мин…………………….…60

Время выхода на стационарный режим, мин……….……..45

Рабочее давление пара в рубашке, кгс/см2…………..…….Не более 0,5

Мощность (не более), кВт:

в период разогрева…………………………………....8

в период варки……………………………………..…1,3

Напряжение сети, В………………………………………....3  220 или 3N  380

Частота, Гц…………………………………………………...50

Габариты, мм:

Длина………………………………………………..…945

Ширина………………………………………………..640

Высота…………………………………………………1110

Масса станции управления, кг……………………………...13

Масса (со станцией управления), кг………………………..110

Количество ТЭНов, шт………………………………………3

Диаметр варочного сосуда, мм……………………………...0,425

Высота варочного сосуда, мм……………………………….0,515

Удельная металлоемкость, кг/дм3…………………………...1,75

Удельная энергоемкость, кВт/дм3…………………………..0,157




3.Расчетная часть проекта

3.1. Тепловой баланс


Тепловая мощность аппарата Qзатр, Q’затр, Вт, составляет:

Qзатр=Q1+Q5+Q6,

Q’затр=Q’1+Q’5,,

где Qзатр и Q’затр – тепловая мощность аппарата в период разогрева и при стационарном режиме, Вт;

Q1, Q’1 – полезно используемая тепловая мощность для нагрева продукта до температуры кипения и его варку, Вт;

Q5 и Q’5 – потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве котла и при стационарном режиме, Вт;

Q6 – расход тепла на нагрев конструкции котла и нагрев воды в парогенераторе и пароводяной рубашке, Вт;

Полезно используемая тепловую мощность определяем по формуле:

Q1=(Gв× (tк-tн)+∆W×r)/τ=(51×4180×(100-20)+2×2257600)=21569,6 кДж,

Q’1=(∆Wисп r)/ τ’=2×2257600=4515,2 кДж,

где Gв – количество нагреваемой воды, кг;

св – теплоемкость воды, Дж/кг*К;

tк – конечная температура воды, С;

tн – начальная температура заливаемой воды в котел, С;

∆Wисп и ∆W – количество пара, ушедшего через неплотности в атмосферу в период разогрева и в период кипения при варке; r – теплота парообразования воды, Дж/кг;

τ – время разогрева, с;

τ’ – время термообработки, с;

Количество нагреваемой воды определяем по формуле:

Gв=V×k×g/1000=60×0.85×1000/1000=51 кг,,

где V – объем варочного сосуда, л;

K – коэффициент заполнения котла, К=0,85…0,9; g – плотность воды;

Потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве котла определяем по формуле:

Q5= ∑ λι ×F ι(tnι – t0)*τ,

где λι – коэффициент теплоотдачи от поверхности ι – го элемента в окружающею среду, Вт/м2 К;

F ι – площадь поверхности ι – го элемента, м2;

tnι – средняя температура поверхности ι – го элемента за время разогрева от начальной температуры до температуры кипения, К;

Q5=(0,78×11,51(45-20)+1,4×10,63(32,5-20))×3600=(224,4+186,025)×3600=1477,53 кДж.

Потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве при стационарном режиме определяем по формуле:

Q’5= ∑ λ’ι ×F ι(tnι – t0)*τ’,

где λ’ι – коэффициент теплоотдачи от поверхности ι – го элемента в окружающею среду, Вт/м2 К;

F ι – площадь поверхности ι – го элемента, м2;

tnι – средняя температура поверхности ι – го элемента за время разогрева от начальной температуры до температуры кипения, К;

Q’5=(0,78×13,28(70-20)+1,4×11,51(45-20)×1800)=1657,3 кДж.

Расход тепла на нагрев конструкции котла и нагрев воды в парогенераторе и пароводяной рубашке определяем по формуле

Q6= ∑Мι ×сι (tк – tн),

гдеМι – масса ι – го элемента металлоконструкции, кг;

сι – теплоемкость ι – го элемента, Дж/кг*К;

∆t – разность конечной и начальной температур ι – го элемента;

Q6=(80×461(83-20)+10×921(85-20)+10×4187(110-20))=2323440+598650+3768300=6690,3 кДж.

К расчету принимаем Q1=21569,6 кДж, Q5=1477,53 кДж, Q6=6690,3 кДж

Qзатр=21569,6+1477,53+6690,3=29737,4 кДж,

К расчету принимаем Q’1=4515,2 кДж, Q’5=1657,3 кДж,

Q’затр=4515,2+1657,3=6172,5 кДж.

3.2. Расчет Тэнов


Порядок расчета ТЭНа выполняется в три этапа:

─ определение размера трубки;

─ расчет размера проволоки;

─ определение размеров спирали.

Длина активной части трубки ТЭНа LА, м, составляет

LА=P/(π×Dт×Wт)=3000/3,14×0,016×105=0,59 м.,

где Dт – диаметр трубки ТЭНа, м.

Длина активной части трубки ТЭНа LAO,м, после опрессовки составляет:

LAO= LА / φ=0,59/1,15=0,51 м,

где φ – коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, φ=1,15.

Полную развернутую длину трубки после опрессовки LТ,м, определяем по формуле:

LТ=LА+2Lп=0,59+2×0,1=0,79 м

где Lп – длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.

Электрическое сопротивление проволоки тэна R, Ом, после опрессовки составляет:

R=U2/P=3802/3000=144400/3000=48,1 Ом,

где U – напряжение сети, В;

P – мощность одного тэна, Вт.

Электрическое сопротивление проволоки тэна R0, Ом, до опрессовки составляет:

R0 = λr×R=1,3×48,1=62,53 Ом,

где λr – коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки, λr =1,3.

Удельное сопротивление проволоки gt,Ом*м, при рабочей температуре определяем по формуле:

gt= g20  (1+ λ(t-20)) = 1,10×10-6 (1+0,14*10-3(950-20))=1,24*10-6 Ом*м,

где g20 - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20 C, Ом*м;

λ – температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры, град-1;

t – рабочая температура проволоки, С.

Диаметр проволоки ТЭН d, м, определяем по формуле:

d= 3√(4gt ×P2 / π2 Wп U2), = 3√(4*1,24*10-6 (3000)2 )/(9,8*18*104 (380)2)=0,00055 м,

Принимаем d=0,0006 м,

Определяем длину проволоки ТЭН Lпр,м, из выражения:

Lпр=0,785× R0×d2пр / gт= 0,785×62,53×(0,0006)2/1,24×10-6=11,7 м,

где Lпр – длина проволоки ТЭНа.

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке из выражения:

Wпф=P/ π dпр lпр =3000/3,14×0,0006*11,7=136098 Вт/м2,

Длину одного витка спирали lв, м, определяем по формуле:

lв=1,07* π (dc +dпр)=1,07*3,14*(0,006+0,0006)=0,022м,

где 1,07 – коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со стержня намотки.

dc – диаметр стержня намотки, м, выбирают из конструктивных соображений dc=0,003…0,006 м.

Количество витков спирали n, шт, составляет:

n= lпр / lв=11,7/0,022=532 шт,

Расстояние между витками спирали a, м, определяем по формуле:

a= LА – n× dпр / n = (0,59-532×0,0006)/532=0,0007 м,

Шаг спирали s, м, определяем по формуле:

S=a+ dпр = 0,0007+0,0006=0,0013,

Коэффициент шага Кш, определяем по формуле:

Кш = S/ dпр= 0,0013/0,0006=2,2,

Коэффициент стержня намотки Кс, определяем по формуле:

Кс=dc/ dпр=0,006/0,0006=10,

Диаметр спирали ТЭНа dсп, м, составляет:

dсп = dпр (Кс +2= 0,0006×(10+2)=0,0072 м

Общая длина проволоки l0, м, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составляет:

l0= lпр +2×20lв ,(2.17)

3.3. Расчет КПД


Коэффициент полезного действия η, %, в период разогрева котла, определяем по формуле:

η = (Q1×100)/Q = 21569,6/29737,4 ×100=72,5%,

Коэффициент полезного действия η’, %, в стационарном режиме, определяем по формуле:

η’= (Q’1×100)*Q’ = 4515,5/6172,5×100=73,1%

Заключение


В данном курсовом проекте приведена конструкция проектируемого аппарата, дано описание электрической схемы, даны правила эксплуатации проектируемого аппарата. Приведен расчет теплового баланса, расчет тэнов, расчет КПД.

По итогом расчетов номинальная мощность в период разогрева составила 8 кВт, мощность в период варки 1,3 кВт. Также дана техническая характеристика проектируемого аппарата.

Список использованных источников


1. А.Н. Вышелесский «Тепловое оборудование предприятий общественного питания», Москва – 1970;

2. А.А. Мельников «Курсовое проектирование электротепловых аппаратов», Москва – 1980;

3. С.В. Некрутман, В.П. Кирпичников, Г.Х. Леенсон «Справочник механика предприятий общественного питания», осква – 1983;

4. В.А. Дорохин «Тепловое оборудование предприятий общественного питания», Москва – 1987;

5. М.И. Беляев «Оборудование предприятий общественного питания», Москва – 1990;

6. Н.Н. Липатов, М.И. Ботов, Ю.Р. Муратов «Тепловое оборудование предприятий общественного питания»,Москва – 1994;

7. М.И. Ботов, В.Д. Елхина, О.М. Голованов «Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания », Москва – 2002;

8. В.З.Порцев “Расчет конструктивных параметров электрических нагревательных элементов и генераторов излучения”,  Екатеринбург – 2001;

Поделиться в соцсетях



Похожие:

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconКурсовая работа защищена с оценкой
«санкт-петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconКурсовая работа по дисциплине Планирование на предприятии: на тему:...
Целью бизнес-плана является обоснование экономической эффективности организации предприятия по выращиванию осетра

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconПрофессиональный конкурс работников образования всероссийский интернет конкурс
Методы: индивидуальная работа, фронтальная работа, работа в парах, работа с учебником

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconМетодические указания по написанию и оформлению курсовых работ для...
Вдумчивая работа способствует систематизации знаний и более успешной подготовке к экзамену по курсу изучаемой дисциплины

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconКурсовая подготовка
Вероятность и статистика в курсе математики в курсе в общеобразовательной школы» 72 часа. 01. 01. 13-30. 09. 13 дистанционные курсы...

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconРеспублики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный...
О-75 Основы экологии и энергосбережения: метод пособие для подготовки к контрольной работе и практ занятиям для студ всех спец. Бгуир...

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconПлан работы по созданию умк курса «Экология леса» 5-6 класс. №
Курсовая подготовка руководителей и учителей по внедрению регионального компонента образовательной области «Экология»

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconМетодические рекомендации для студентов Работа с литературными источниками
В отличие от монографии, учебник содержит более или менее полное, систематическое изложение знаний в определённой области. В настоящем...

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconРабочая программа по курсу «Окружающий мир»
Поглазовой О. Т. по курсу «Окружающий мир» для 1-4 классов. (О. Т. Поглазова. – Смоленск: Издательство «Ассоциация XXI век,2011.)...

Курсовая работа По спец курсу: «Теплотехника» iconРабочая программа по курсу «Технология»
Рабочая программа по курсу «Технология» составлена в соответствии с законом РФ «Об образовании» от 29. 12. 2012года №273-Ф3


Экология




При копировании материала укажите ссылку © 2000-2017
контакты
eco.na5bal.ru
..На главную