з = (Р_расч\ Р_ном) * 100 = (3,22\9,2) *100=35,0% (20)

3.3 Конструктивный

3.3.1 Расчет ТЭНов

Мощность одного ТЭНа:

Р₁ = Р\n = 9,2\2 = 4,6 кВт (21)

где n - число ТЭНов.

Длина активной части трубки после опрессовки

L_а = P\П* D*W_m = 4600\0,035*5*10⁴*3,14 = 0,83 м (22)

где Р = Q\ф

где Q - тепло подводимое к аппарату;

ф - время приготовления продукта;

D - наружный диаметр трубки ТЭНа; D = 0,012м;

W_{m -} удельная тепловая мощность, которая состовляет 5*10⁴ Вт\м

Длина активной части ТЭНа до опрессовки

L_ао = Р\г (23)

где г - коэффициент удлинения трубки после опрессовки, г = 1,15

L_ао = 4600\1,15 = 4000

Полная длина трубки ТЭНа после опрессовки

L_пол = L_ао +2* L_n, (24)

где L_n = длина пассивных концов трубки ТЭНа:

L_n = 0,04-0,05м

L_пол = 4000+2*0,05 = 4000,1м

Электрическое сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки

R = U²\ P (25)

где U = 220В - напряжение сети, В

R = 220²\4600 = 10,5 Ом

Сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки

R₀ = R*a_r (26)

где a_{r -} коэффициент измерения электрического сопротивления проволоки, a_r = 1,3.

R₀ = с * (1\s) = 4П*1\П * d² (27)

где с - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре;

с = с₂₀* [1+ б (t-20)], Ом

б - температурный коэффициент сопротивления;

1 - активная длина проволоки, м;

s - сечение проволоки, м²; t = 1100⁰С.

R₀ = 1,3*10,5 = 13,65 Ом

1 = П*d² * R₀\ 4П = 12²*13,65\4 = 5*10³м

Длина одного ветка спирали

1_в = 1,07*П* (d_ст+ d) (28)

где 1,07 - коэффициент, учитывающий пружинность спирали;

d_ст - диаметр стержня для навивки спирали, d_ст = 4*10^-3м.

Число витков спирали

m= 1\1_в (29)

Расстояние между ветками

а = L_a-m*d\m, м (30)

Коэффициент шага спирали

К= L_а\ m* d (31)

Требуемое количество проволоки для 1 элемента ТЭНа с учетом навивки по 20 витков

L_потр = 1+2*20*1_в (32)

с = 1,5*10^-4 [1+5*10⁴ (1100-20)] =8101,5 Ом*м

1_в = 1,07*3,14* (4*10^-3+1,2*10^-3) =0,0017м

а = (0,83+2940*0,0012) \2940 = 0,0015

К = 0,83\2940*0,0012 = 0,025

L_потр = 5000+2*20*0,0017 = 5000,07м

3.3.2 Расчет тепловой изоляции

Толщина изоляции горячих поверхностей может быть рассчитана также исходя из заданной (допускаемой по условиям эксплуатации) температуры на поверхности.

В этом случае толщина изоляции определяется из уравнения теплового потока, проходящего через изолируемую поверхность от горячей среды к наружному воздуху. Для плоскости изолируемой поверхности тепловой поток выражается формулой

q = t₁ - t₀\ [ (1\б₁) + (?д_i\л_i) + (1\б₂)] (33)

где t₁, t₀ - температура греющей среды (пара) и окружающего воздуха, ⁰С;

д_i - толщина i-го слоя, через который проходит тепловой поток, м;

л_i - коэффициент теплопроводности i-го слоя, Вт/ (м*⁰С)

Ввиду того, что термическое сопротивление теплоотдачи от горячей среды к стенке 1/б₁ и термическое сопротивление металлической стенки изоляционного аппарата или паропровода д_м\ л_м очень малы по сравнению с термическим сопротивлением изоляции д_из\ л_из и сопротивлением теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде 1/ б₂, величинами 1\б₁ и д_м\ л_м иможно пренебречь.

Тогда толщина изоляции подчитывается из уравнения

д_из = л_из* (t₁ - t_{н. из}) \ б₂* (t_{н. из} - t₀), м (34)

где t_{н. из} - температура наружной поверхности изоляции.

При выборе толщины слоя изоляции для аппаратов периодического действия необходимо учитывать потери тепла на прогрев изоляции, возвращающие с ростом толщины изоляционного слоя. Эти потери учитывают эксплуатационные расходы.

д_из = (0,08-2,1*10^-4*55) * (180-20) /350* (55-20) =0,35 м

Расход изоляционных материалов.

Расход изоляционных материалов и увеличение массы аппарата или паропровода устанавливают по объему изоляции и ее плотности. Объем изоляции V определяют на 1 м² изолированного паропровода или на один погонный метр его.

V = П*д (d_H + д), (35)

где V - объем изоляции на один погонный метр трубопровода, м³;

д - толщина слоя изоляции, м;

d_н - наружный диаметр трубы до изоляции, м.

V - 3,14*0,035* (0,535+0,035) =0,0626 м³

3.4 Расчет теплотехнических и эксплуатационных показателей работы жарочного шкафа

3.4.1 Теплосъем жарочной поверхности