Котел КЭ 100

       Продолжительность каждой стадии процесса тепловой обработки  принимается на основе практических данных.

= 1800с – продолжительность загрузки; = 10800с – продолжительность тепловой обработки; =3600с – продолжительность выгрузки. = 2400 - время разогрева.

2.Расчет полезно используемой теплоты

       Полезно используемая теплота в основном идет на нагрев продуктов и технологической  среды (воздуха), а также на испарение  влаги из продукта и технологической  среды.

1) Нестационарный  режим:

              (2.1)

       Где:

средняя теплоёмкость компонента рецептуры, Дж/кг٠ К

масса закладываемого сырья компонента рецептуры, кг

средняя теплоёмкость технологической  среды, Дж/кг٠ К

масса технологической среды (часто воды), кг

средняя по объему температура продукта в конце нагрева,

начальная температура компонента рецептуры,

испарившаяся влага за период нагрева, кг

удельная теплота парообразования  при температуре процесса нагрева, Дж/кг٠ К

       Средняя теплоемкость компонентов рецептуры     (10)

C_кости = 1675 Дж/кг٠ К

C_{говядина} = 3600 Дж/кг٠ К

C_яйца =3640 Дж/кг٠ К

C_{петрушка} =1500 Дж/кг٠ К

C_{морковь} = 3940 Дж/кг٠ К

C_лук =3740 Дж/кг٠ К

C_{вода(60ºС)}  = 4220 Дж/кг٠ К

       Находим массу закладываемых компонентов:

M_кости=0,1٠0,85٠1038٠0,19=16,76кг

M_яйца =0,552кг

M_{петрушка}=0,493 кг

M_{говядина} =5,47 кг

M_лук=0,449 кг

M_лук  =0,442 кг

M_воды =61,62 кг

       Массу испарившейся влаги за период нагрева  можно определить следующим образом:

            (2.2)

       Где:

масса воды рассчитанная согласно рецептуры, кг

время разогрева аппарата, с

ΔW=61,92·2400/3600·0.02=0.821 кг

r=2293,7 Дж/кг            (10)

       По  формуле (2.1) определяем нагрев продуктов до температуры кипения, определяемой в рабочей камере:

Qобщее =25286,4+3937,22=29223,6 кДж/кг·К

2) Стационарный  режим:

       Определяем  варку до кулинарной готовности:

             (2.3)

 r=2258,2 кДж/кг            (10)

 

3.Расчет кинетических коэффициентов теплоотдачи.

       Коэффициенты  теплоотдачи зависят от многих факторов: от вида среды, от характера и скорости движения среды, физических свойств среды, от формы, размеров и положения поверхности теплообмена, температуры стенки и др.

    3.1. Находим коэффициент теплоотдачи  со стороны рабочего теплоносителя:

             (3.1)

Где:

          (3.1.1)

температура конденсации пара

задается в пределах 0,08….0,4,

высота варочного сосуда  котла, м

       Возьмем ,тогда        (10)

 

       3.2.Находим  коэффициент теплоотдачи по формуле:

            (3.2)

       Где:

коэффициент теплоотдачи от кожуха конвекций в окружающую среду,

коэффициент лучеиспускания кожуха в окружающую среду,

       3.3.Коэффициент находится из критерия Нуссельта:

             (3.3)

       Где:

 l – определяющий  геометрический размер теплоотдающей поверхности, м                               - коэффициент теплопроводности окружающей среды (воздуха) при температуре Вт/(м К);

            (10)

3.4.Число Грасгофа определяется по формуле:

             (3.4)

    Где

g- ускорение свободного падения,

коэффициент объёмного расширения для газов, 1/К

перепад температур между теплоносителем и стенкой,

определяющий  геометрический размер, м

кинематический  коэффициент вязкости среды,

       Зададимся:

;

,

       Тогда:

  

 

       3.5. Найдем критерий Нуссельт с  помощью эмпирического уравнения  Михеева:

            (3.5)

    Где:

Cr- число Грасгофа

Pr-число Прандтля

Pr = 0.701            (10)

C и  n- определяется по произведению (Cr٠Pr)

,

       значит  режим турбулентный, следовательно 

 

       3.6.Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формуле Стефана- Больцмана:

        (3.6)

       Где

степень черноты теплоотдающей  стенки

коэффициент излучения абсолютного черного тела

температура теплоотдающей поверхности,

температура окружающей среды,

       Коэффициент теплоотдачи определяется:

             (3.7)

       Где:

 коэффициент теплоотдачи  от кожуха конвекцией в окружающую  среду,

коэффициент лучеиспускания кожуха в окружающую среду,

4. Расчет температуры боковых стенок и крышки котла в конце разогрева при установившемся режиме работы теплового аппарата

       4.1. Находим коэффициент теплоперердачи  через плоскую стенку

                                                (4.1)

Где:

 – коэффициент теплоотдачи  со стороны теплоносителя, Вт/(м²∙К)

- коэффициент теплоотдачи от кожуха в окружающую среду, Вт/(м²∙К)

- – толщины слоев стенки, м

 – коэффициенты теплопроводности материалов слоев стенки, Вт/(м∙К)

4.2. Находим удельный  тепловой поток через многослойную  стенку:

             (4.2) 

       Где:

 – коэффициент теплопередачи  через стенку аппарата от теплоносителя  (пар) к внешней среде (воздух)

 – температура теплоносителя  (пароводяной смеси)

 – температура окружающей среды (t₂ = t_в).

4.3. Находим температуру  стенок аппарата. Для этого нам потребуются следующие данные:

- толщина рубашки

- толщина изоляции

- толщина кожуха

       Рассчитаем  температуры стенок:

 Внутренняя стенка наружного сосуда:

      (4.3.1)

Наружная  стенка наружного сосуда:

     (4.3.2)

Наружная стенка теплоизоляции:

     (4.3.3)

Наружная стенка кожуха:

      (4.3.4.)

   Для проверки расчетов нужно определить температуру  теплоносителя :

 
 

       Выполняем проверку:

       Поскольку расхождение в конечных температурах не превышает 5%, следовательно проверка сошлась. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Расчет площадей  и объемов