Плита кухонная с прямоугольными конфорками

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине « Оборудование предприятий общественного питания»

на тему: «Плита кухонная с прямоугольными конфорками»

Исполнитель

студентка гр. ТПОП - 09 А.Ф. Шафикова

Руководитель

доцент В.З. Порцев

Екатеринбург 2011

Содержание

Введение

1. Обзорная часть и сравнительный анализ плит

2. Описание проектируемой плиты и режимов её эксплуатации

2.1 Описание конструкции плиты

2.2 Описание электрической схемы плиты

2.3 Эксплуатация плиты

3. Теплотехнический расчёт проектируемой плиты

3.1 Расчёт теплового баланса и определение мощности плиты

3. 2 Определение удельных расходов теплоты

3.3 Расчёт основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик плиты

Заключение

Список использованных источников

Введение

проект электричество кухня плита

Абсолютное большинство пищевых продуктов используется людьми после тепловой кулинарной обработки. Благодаря тепловой кулинарной обработки продукт достигает состояния готовности, то есть если это овощи или плоды, то примерно 40 % протопектина переходит в пектин и при этом овощи становятся мягкими, легко жуются и хорошо усваиваются организмом, помимо основного процесса перехода протопектина в пектин существуют и другие немаловажные процессы, происходящие во время тепловой кулинарной обработки овощей и плодов. Если же это мясопродукты, то здесь, во время тепловой кулинарной обработки происходит изменение структуры благодаря денатурации белков мышечной и соединительной ткани и деструкции коллагена, мясо гораздо лучше усваивается, приобретает новые вкусовые качества. Таким образом, можно сделать вывод, что благодаря тепловой кулинарной обработке многие продукты, как растительного, так и животного происхождения превращаются в съедобные.

Для приготовления пищи распространены такие способы тепловой кулинарной обработки как варка, жарка, пассерование, припускание, тушение и многие другие. Эти процессы необходимо оснащать оборудованием, конечно, для каждого можно найти что-то своё, но тогда это будет очень затратно в финансовом плане, придётся выделить очень большую площадь, для того, чтоб установить оборудование отдельно для каждого теплового процесса и самое главное, что предприятия общественного питания чередуют вид выпускаемой продукции, соответственно, тепловая кулинарная обработка всегда разная, а это значит, что многие аппараты будут простаивать без надобности. Для универсализации тепловой кулинарной обработки, для более эффективного использования площадей производственных помещений, эффективной работы персонала основным тепловым оборудованием на кухне являются плиты. На них можно жарить, варить, пассировать, тушить, припускать и так далее. Производство кухонных плит является целью курсового проекта.

1. Обзорная часть и сравнительный анализ плит

Плиты кухонные являются универсальными аппаратами, они классифицируются:

1. По виду энергоносителей:

1.1 твёрдотопливные;

1.2 на жидком топливе;

1.3 газовые;

1.4 электрические;

1.5 комбинированные.

2. По конструктивному оформлению:

2.1 со сплошной жарочной поверхностью;

2.2 конфорочные;

2.3 комбинированные.

3. По наличию встраиваемых тепловых аппаратов:

3.1 без них (кухонная);

3.2 со встраиваемыми тепловыми аппаратами (комбинированная).

Твёрдотопливные аппараты очень неудобны в использовании, требуют специально отведённого места для хранения топлива, температура их не регулируется, занимают большую площадь, портят эстетический вид кухни и очень пожароопасны. Аппараты на жидком топливе практически не производятся предприятиями. Газовые аппараты предприятиями используются редко, они требуют определённых условий для установки - оснащение газопроводом, опасны в использовании, чаще всего используются электрические плиты. Электрические плиты очень сильно прижились на производстве, производители предоставляют широкий ассортимент таких плит, они менее безопасны, для работы достаточно их подключить к сети - более просты для введения в производство, не сложны в обслуживании, имеют более простую конструкцию и обеспечивают посекционное включение жарочной поверхности. Таким образом, за базовый вариант принимаем плиты электрические, так как по основным параметрам они выигрывают в сравнении с остальными. Ассортимент электрических плит очень широк, они бывают со встроенными жарочными шкафами и без них, одно-, двух-, трёх-, четырёх -, шестиконфорочными, что зависит от загрузки предприятия, различаются мощностью, исполнение плит так же разнообразно. В настоящее время количество предприятий общественного питания увеличилось, но сами эти предприятия являются небольшими, очень часто имеют определённую специализацию, например, кафе-кондитерская, пивной ресторан и так далее. Зачастую ассортимент блюд таких предприятий основывается на определённой кулинарной обработке продуктов. Обработка этих продуктов специфична, иногда требует какого-то специального оборудования, иногда не требует его вообще. Чтоб не перегружать предприятие, будем производить плиту кухонную двухконфорочную. Так как нас интересует устройство именно плит, то мы рассмотрим плиту кухонную без жарочного шкафа ПЭСМ-2.

2. Описание проектируемой плиты и режимов её эксплуатации

2.1 Описание конструкции плиты

ПЭСМ-2 относится к секционно-модульным электрическим плитам. Двухконфорочная электроплита без жарочного шкафа, на подставке. Плита электрическая предназначена для приготовления первых, вторых, третьих блюд в наплитной посуде, а также для жарки полуфабрикатов из мяса, рыбы, овощей на предприятиях общественного питания самостоятельно или в составе технологических линий. Плита ПЭСМ-2 имеет каркасную конструкцию. Основанием служит рама с каркасом, расположенная на четырех регулируемых по высоте ножках, к которым крепятся стальные облицовки . Жарочную поверхность образует один унифицированный блок конфорок. Поверхность каждой конфорки нагревается с помощью спиралей , которые заключены в изолированную массу . Блок выполнен в виде подъемного стола с двумя прямоугольными конфорками , переключателями для каждой конфорки и клеммой колодкой.

С помощью регулируемых ножек жарочная поверхность плиты устанавливается в одной плоскости с находящимся рядом оборудованием. Для установки отдельных блоков и конфорок в одной плоскости служат регулировочные винты. Пролитая на конфорки жидкость стекает в корыта, затем через отверстия в них по лоткам в выдвижной поддон. Регуляторы выполнены в трёхпозиционных вариантах, температура конфорок в разогретом состоянии не менее 460 градусов С. С помощью переключателя изменяется мощность конфорок в соотношении 4:2:1. Под конфорками устанавливается инвентарным необогреваемый шкаф-подставка. Облицовка корпуса плиты выполнена из стальных листов покрытых белой эмалью.

2.2 Описание электрической схемы плиты

Электрическая схема плиты ПЭСМ-2 изображена на рис. 2.1

Она состоит из нагревательных элементов четырех конфорок Е1...Е2. Температура нагрева конфорок регулируется с помощью пакетных переключателей S1...S2, которые обеспечивают трехступенчатую регулировку мощности. Все подключения к питающей сети осуществляются с по мощью зажимов XI.

2.3 Эксплуатация плиты

1. Перед началом работы:

1.1 проверяют санитарное состояние плиты, состояние чугунных конфорок жарочной поверхности, вынимают поддон и протирают его;

1.2 все облицовки и столы должны быть прочно укреплены, а ручки переключателей и датчиков-реле температуры плотно закреплены;

1.3 включают плиту поворотом ручек переключателей и датчиков-реле температуры. При этом включают только необходимое количество конфорок за 10--15 мин до начала их загрузки. Для быстрого разогрева плиты до рабочего состояния включают конфорки на высшую ступень нагрева:

2. Во время работы:

2.1 дно посуды должно быть ровным и плотно прилегать к поверхности конфорки. При наличии неровного дна передача тепла к нему от жарочной поверхности ухудшается из-за прослойки воздуха, имеющего малую теплопроводность. При этом время нагрева содержимого посуды и расход энергии увеличиваются. Наплитная посуда не должна быть высокой: это приводит к увеличению времени готовки ее содержимого. Целесообразно использовать наплитную посуду высотой не более 0,8 ее диаметра;

2.2 при эксплуатации плит особое внимание следует уделять состоянию жарочной поверхности, которая должна быть ровной, гладкой, без трещин и находиться на одном уровне с бортовой поверхностью. Жарочная поверхность должна быть максимально загружена. Незагруженные конфорки отключают;

2.3 после разогрева продуктов до температуры 80--90°С конфорки переключают на средний или слабый нагрев. При этом температура продукта повышается за счет аккумулированного конфоркой тепла, а также за счет достаточно высокой температуры ее на средней или слабой ступени нагрева. При среднем нагреве температура на поверхности конфорки -- 350--380 С, при слабом -- 220--230°С. Регулирование мощности конфорок в процессе эксплуатации обеспечивает более правильное ведение технологического процесса приготовления пищи и экономию электроэнергии. Работа незагруженных конфорок на максимальной мощности приводит к сокращению срока их службы и к неоправданно большому расходу электроэнергии;

2.4 в процессе эксплуатации плит следует избегать попадания жидкости на разогретые конфорки, в противном случае конфорка может растрескаться. Кроме того, пролитая жидкость быстро испаряется и может послужить причиной ожога, а попадая на поддон, вызвать увлажнение электроизоляции конфорки. Пролитый на конфорку жир воспламеняется и также может вызвать сильный ожог. Погасить воспламенившийся жир очень трудно, конфорки при этом перегреваются и выходят из строя;

2.5 большое количество пролитой жидкости может быть причиной короткого замыкания в электрических коммуникациях плит. Поэтому наплитную посуду необходимо заполнять не более чем на 80% ее объема и систематически вытирать поддон. Не рекомендуется варить на плите бульоны и первые блюда. Для этой цели используют пищеварочные котлы, КПД которых значительно выше КПД плит. Кипяток и горячую воду нужно приготовлять в кипятильниках, КПД которых более 90%. Для использования аккумулированного конфоркой тепла ее выключают за несколько минут до окончания работы;

3. По окончании работы:

3.1 рукоятки переключателей устанавливают в положение "0", а датчиков-реле температуры -- "Откл";

3.2 после остывания поверхность конфорок очищают от пригоревшей пищи. Затем очищают и протирают окрашенные наружные поверхности плиты, а хромированные детали протирают до блеска. Поддон промывают горячим содовым раствором и просушивают;

3.3 запрещается оставлять включенную плиту без присмотра и производить уборку плиты во включенном состоянии. Не реже одного раза в месяц слесарем-электриком должна проверяться электрическая часть плиты, в том числе надежность заземления и состояние пусковой и регулирующей аппаратуры.

3. Теплотехнический расчёт проектируемой плиты

3.1 Расчёт теплового баланса и определение мощности плиты

Изобразим схему температур в различных точках конструкции плиты.

Рисунок 3.1 - Схема температур в различных точках конструкции плиты

Рисунок 3.2 - Схема определения площадей теплоотдающих поверхностей плиты

Заполним таблицу 1, исходя из технической характеристики плиты ПЭСМ - 2, анализа процесса изменения температур в различных точках конструкции.

Таблица 1 - результаты исследования плиты

Наименование параметра	Условное обозначение параметра	Значение параметра
Начальная температура элементов плиты, воды в варочном сосуде, оС	t1H, t2H, t3H, t4H, t5H, t6H, t7H	10
Температура окружающей среды, оС	tB	18
Конечная температура крышки варочного сосуда, оС	t1k	80
Конечная температура боковой поверхности варочного сосуда, оС	t2k	100
Конечная температура поверхности конфорки, оС	t3k	450
Конечная температура боковой поверхности конфорки, оС	t4k	200
Конечная температура боковой облицовки плиты, оС	t5k	50
Конечная температура воды в варочном сосуде, оС	t6k	100
Конечная температура бортовой поверхности, оС	t7k	80
Продолжительность разогрева конфорки и содержимого варочного сосуда, с	фр	2400
Продолжительность кипения содержимого варочного сосуда, с	фТ	1800
Диаметр крышки варочного сосуда, м	D	0,29
Высота варочного сосуда, м	H	0,185
Длина плиты, м	A	0,42
Ширина плиты, м	B	0,84
Длина конфорки, м	a	0,417
Ширина конфорки, м	b	0,295
Высота конфорки, м	h
Высота боковой облицовки плиты, м	C	200
Мощность конфорки плиты, Вт	PH	7
Масса плиты, кг	M	110

1. Определение затрат теплоты

Поскольку плита ПЭСМ - 2, является аппаратом периодического действия, для определения наибольших затрат теплоты расчёт необходимо вести как для нестационарного, так и стационарного режимов его работы.

1.1 Количество теплоты, затраченное при нестационарном Q_затр , Дж, и стационарном режиме Q'_затр, Дж, определяется по формулам

Q_затр = Q₁+Q₅+Q₆, (1)

Q_затр = Q'₁ + Q'₅, (2)

где Q₁ и Q'₁ - количество полезно используемой теплоты соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Дж;

Q₅ и Q'₅ - количество теплоты, теряемое в окружающую среду наружными почерхностями плиты и варочного сосуда соответственно при нестационраном и стационарном режимах, Дж;

Q₆ - количество теплоты, расходуемое на разогрев плиты и варочного сосуда, Дж.

1.2 Количество полезно используемой теплоты при нестационарном режиме и стационарном режиме определяется по формуле

Q₁ = М₆ * с* (t₆^k - t₆^H) + ДW*r, (3)

Q'₁ = ДW'*r, (4)

где М₆ - масса нагреваемой воды, кг;

с - теплоёмкость воды, Дж/(кг*град);

ДW и ДW' - количество испарившейся жидкости соответственно за период нестационарного и стационарного режимов, кг;

r - удельная теплота парообразования, Дж/кг.

1.3 Масса нагреваемой воды определяется исходя из объёма варочного сосуда

М₆ = V*с*ц, (5)

где V - объём варочного сосуда, м³;

с - плотность воды, кг/м³;

ц - коэффициент заполнения варочного сосуда.

1.4 Объём варочного сосуда

V =( ??Ч??²Ч??)/4, (6)

V = 3,14*0,29²*0,185 / 4 = 0,01 м³;

М₆ = 0,01*1000*0,8 = 8 кг;

Q₁ = 8*4187*(100-10) + 0,5*2257,2*10³ = 4143240 Дж;

Q'₁ = 1128600 Дж.

1.5 Количество теплоты, теряемое боковыми ограждениями системы «плита - варочный сосуд» в окружающую среду определяют по формулам

??5=[??1???₁((??₁^??+??₁^??)/2???_??)+??₂???₂((??₂^??+??₂^??)/2???_??)+??₃???₃((??₃^??+??₃^??)/2???_??)+??₄???₄((??₄^??+??₄^??)/2???_??)+??₅???₅((??₅^??+??₅^??)/2???_??)+??₇???₇((??₇^??+??₇^??)/2???_??) ]?ф_р, (7)

???5=[??₁????₁(??₁^?????_??)+??₂???₂?(??₂^?????_??)+??₃???₃?(??₃^?????_??)+??₄????₄(??₄^?????_??)+??₅????₅(??₅^?????_??)+??₇????₇(??₇^?????_??)]?ф_??, (8)

где F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₇ - площади соответствующих теплоотдающих поверхностей, указанных на рисунке 1, м²;

б₁, б'₁, б₂, б'₂, б₃, б'₃, б₄, б'₄, б₅, б'₅, б₇, б'₇ - коэффициенты теплоотдачи от вышеуказанных поверхностей соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Вт/(м²*град).

1.6 Площади теплоотдающих поверхностей определяют по формулам:

??1=??Ч??²/4, (9)

F₂ = р * D *H, (10)

F₃ = a*b - , (11)

F₄ = a*h, (12)

F₅ = 2BC + 2AC - F₄, (13)

F₇ = (B - b)a + (A - a)B, (14)

= 3,14*0,29²/4 = 0,07 м²;

F₂ = 3,14*0,29*0,185 = 0,17 м²;

F₃ =0,417*0,295 - 0,07 = 0,05 м²;

F₄ =0,417*0,055=0,02 м²;

F₅ =2*0,84*0,2+2*0,42*0,2-0,02 = 0,5 м²;

F₇ = (0,42-0,29)0,417+(0,84-0,417)0,42 = 0,23 м²;

1.7 Коэффициенты теплоотдачи от наружных теплоотдающих поверхностей определяют по формулам

?₁=9,7+0,07((??^??₁+??^??₁)/2???_??), (15)

??₁=9,7+0,07(??₁^?????_??), (16)

?₂=9,7+0,07((t^k₂+t^H₂)/2?t_B), (17)

??₂=9,7+0,07(t₂^k?t^B), (18)

?₃=9,7+0,07((t^k₃+t^H₃)/2?t_B), (19)

??₃=9,7+0,07(t₃^k?t_B), (20)

?₄=9,7+0,07((t^k₄+t^H₄)/2?t_B), (21)

??₄=9,7+0,07(t₄^k?t_B), (22)

?₅=9,7+0,07((t^k₅+t^H₅)/2?t_B), (23)

??₅=9,7+0,07(t₅^k?t_B), (24)

?₇=9,7+0,07((t^k₇+t^H₇)/2?t_B), (25)

??₇=9,7+0,07(t₇^k?t_B), (26)

9,7+0,07((80+10)/2- 18)=9,3

??₁=9,7+0,07(80?10) = 16

?₂=9,7+0,07((100+10)/2?18)=12,3

?'₂=9,7+0,07(100-18) = 15,4

?₃=9,7+0,07((450+10)/2?18)= 24,5

?'₃=9,7+0,07(450-18)=39,9

?₄=9,7+0,07((200+10)/2?18)= 15,8

?'₄=9,7+0,07(200-18) =22,4

?₅=9,7+0,07((50+10)/2?18)=10,5

?'₅=9,7+0,07(50-18) =11,9

?₇=9,7+0,07((80+10)/2?18)=11,6

?'₇= 9,7+0,07(80-18)= 14

??5=[0,07?11,6((80+10)/2?18)+0,17?12,3((100+10)/2?18)+0,05?24,5((450+10)/2?18)+0,02?15,8((200+10)/2?18)+0,5?10,5((50+10)/2?18)+0,23?11,6((80+10)/2?18)]?2400 = 1725120 Дж.

???5=[0,07?16(80?10)+0,17?15,4(100?10)+0,05?39,3(450?10)+0,02?22,4(200?10)+0,5?11,9(50?10)+0,23?14(80?10)]?1800 =3108780 Дж.

Так как нам требуется вести расчёт для максимальной загрузки плиты, то:

??5=1725120*2=3450240 Дж, ???5=3108780*2=6217560 Дж - количество теплоты, теряемое боковыми ограждениями системы “плита - варочный сосуд” в окружающую среду с обоих конфорок.

1.8 Количество теплоты, расодуемое на разогрев конструкции при нестационарном режиме работы котла, определяют по формуле

Q₆ = M₁*c_M(t₁^k-t₁^H)+ M₂*c_M(t₂^k-t₂^H), (27)

где M₁ - масса металлических элементов конструкции, имеющих температуру, близкую к температуре конфорки, кг;

M₂ - масса металлических элементов конструкции, имеющих температуру, близкую к температуре облицовки, кг;

c_M - теплоёмкость металла, Дж/(кг*град).

1.9 Массу металлических элементов конструкции, имеющих температуру, близкую к температуре конфорки и массу металлических элементов конструкции, имеющих температру, близкую к температуре приянть равными по величине и определить по формуле

М₁ = М₂ = (М-М_П)/2, (28)

где М_п - масса постамента, на который установлена плита, кг.

К расчёту принять М_п = 20 кг.

М₁ = М₂ =(110-20)/2 = 45

Q₆ =45*461(80-10)+45*461(100-10)=3319200 Дж.

Q_ЗАТР = 4143240+1725120+3319200 =9187560Дж

Q'_ЗАТР = 1128600+3108780=4237380 Дж

Так как нам требуется вести расчёт для максимальной загрузки плиты, Q_ЗАТР для двух конфорок будет равным 18375120 Дж, Q'_ЗАТР = 8474760 Дж.

1.10 Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарном и стационарном режимах определяется по формуле

P = Q_ЗАТР/ф_Р, (29)

P' = Q'_ЗАТР/ф_T, (30)

P =18375120/2400= 7656 Вт;

P' =8474760 /1800=4708 Вт.

Выберем большее значение мощности, равное 7,66 кВт и сравним его со значением номинальной мощности, взятой из технической характеристики плиты, равным 7 кВт, отсюда можно сделать вывод, что нам не стоит призводить определённый технолгический процесс, так как затрачиваемая мощность больше задаваемой в технической характеристике.

3.2 Определение удельных расходов теплоты

Для определения эффективности работы плиты необходимо определить следующие основные характеристики: удельный расход теплоты на единицу готовой продукции и коэффициент полезного действия.

3.2.1 Расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме, определяют по формуле:

q'_T = Q'_ЗАТР/M_Г, (31)

3.2.2 Расход теплоты на единицу готового продукта с учётом затрат на разогрев аппарата и жидкости, определяют по формуле:

q_T = Q_ЗАТР/M_Г, (32)

где М_г - масса готового продукта, кг.

2.3 Масса готового продукта:

M_Г = M₆ - ДW - ДW', (33)

M_Г =8-0,5-0,5 = 7 кг;

q'_T =4237380/7 = 605340 Дж/кг;

q_T =9187560/ 7 = 1312508 Дж/кг.

3.2.3 Коэффициент полезного действия при нестационарном и стационарном режимах определяют по формулам:

з_т =Q₁/ Q_ЗАТР , (34)

з_т = 4143240/ 9187560= 0,45

з'_т =1128600/4237380 = 0,3

3.2.4 Расчёт нагревательного элемента

1.1 Мощность одного ТЭНа определяют из соотношения:

Р = Р/n , (35)

где Р - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n - количество ТЭНов, шт.

Р = 3,5/2 = 1,75 кВт.

1.2 Длина активной части трубки после опрессовки определяется по формуле:

L_а = P/з* D*W_т , (36)

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

W_т - удельная тепловая мощность, которая состовляет 4*10⁴ Вт\м.

L_а = 1750/3,14*0,012*5*10⁴=0,9 м.

1.3 Длина активной части ТЭНа до опрессовки:

L_ао = L_а \г, (37)

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

L_ао = 0,9\1,15 = 0,8м.

1.4 Полная длина трубки ТЭНа после опрессовки:

L_пол = L_ао +2* L_n, (38)

где L_n = длина пассивных концов трубки ТЭНа: L_n = 0,04м;

L_пол = 0,8+2*0,04 = 0,88 м.

1.5 Электрическое сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки находят из выражения:

R = U²\ P, (39)

где U = 220В - напряжение сети,В;

R = 220²\1750 = 27,7 Ом.

1.6 Сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки:

R₀ = R*a_r, (40)

где a_r - коэффициент измерения электрического сопротивления проволоки, a_r = 1,3;

R₀ = 27,7*1,3=36 Ом.

1.7 Рассчитываем удельное сопротивление проволоки пр рабочей температуре 20 ^оС, Ом*м, по формуле

с_t = с₂₀* [1+ б(t-20)], (41)

где с₂₀ - удельное сопротивление проволоки пр рабочей температуре 20 ^оС, Ом*м;

б - температурный коэффициент сопротивления, град^-1;

1 - активная длина проволоки,м;

t - рабочая температура проволоки, ^оС.

с_t = 1,1*10^-6*[1+ 0,15*10^-3 (950-20)]=1,25*10^-6 Ом*м.

1.8 определяем диаметр проволоки ТЭН по формуле

d = [(4с_t*P²)/(р²*W_п*U²)]^1/3 , (42)

d =[(4*1,25*10^-6 *1750²)/(3,14 ²*10*10⁴ *220²)]^1/3=7*10^-4м.

1.9 Находим длину проволоки ТЭН из выражения

l_пр = (0,785* R₀* d²)/ с_t, (43)

l_пр = (0,785*36*(7*10^-4)²)/ 1,25*10^-6 = 11м.

1.10 Проверяем значение фактической удельной поверхности мощности на проволоке W_пф, Вт/м²

W_пф = Р/ р* d * l_пр , (44)

W_пф = 1750 / 3,14*7*10^-4*11= 7,3*10⁴ Вт/м².

Рассчитываем размеры спирали.

1.11 Вычисляем длину одного витка спирали l_в, м, по уравнению

l_в = 1,07*р*( d_с + d), (45)

где 1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия её со стержня намотки;

d_с - диаметр стержня намотки, м, примем его равным 0,004 м.

l_в = 1,07*3,14*(0,005+0,0007) = 0,019 м.

1.12 Находим количество витков спирали n, шт, по формуле

n = l_пр/ l_в, (46)

n = 11/ 0,019 = 579 шт.

1.13 Находим расстояние между витками спирали а , м, по формуле

а = (L_а - n* d)/ n, (47)

а = (0,9 -579*7*10^-4) / 579 = 8,6*10^-4м.

1.14 Определяем шаг спирали s, м, по формуле

s = а + d, (48)

s = 8,6*10^-4+7*10^-4 = 15,6*10^-4м.

1.15 Вычисляем коэффициент шага К_ш, по формуле

К_ш = s / d, (49)

К_ш =15,6*10^-4/ 7*10^-4 = 2,2

1.16 Вычисляем коэффициент стержня намотки К_с, по формуле

К_с = d_с / d, (50)

К_с = 0,005/ 0,0007 = 7,1

1.17 Определим диаметр спирали ТЭНа d_сп, м, по формуле

d_сп = d*(К_с+2), (51)

d_сп = 7*10^-4*( 7,1+2) = 6,4*10^-3м.

1.18 Найдём общую длину проволоки l_О, м, с учётом навивки на концы контактных стержней по 20 витков

l_О = l_пр + 2*20* l_в, (52)

l_О =11+ 2*20*0,019 = 11,76 м.

3.3 Расчёт основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик плиты

Работу плит характеризуют следующие показатели: те пловое напряжение жарочной поверхности и объема шкафа, теплосъем жарочной поверхности, неравно мерность распределения температуры на жарочной поверхности и в жарочном шкафу, средняя установившаяся температура жарочной поверхности и в жарочном шкафу, кпд, удельный расход энергоносителя, удельные металло- и энергоемкость, продолжительность разогрева до рабочей температуры, надежность.

Тепловое напряжение жарочной поверхности плиты находится по формуле:

T_ж=Р_ж^пов/F_ж, (53)

где Р_ж^пов -- мощность конфорки, Вт;

F_ж -- площадь жарочной поверхности, м²;

T_ж=1,75 * 10³ / 0,12 = 14,6 кВ.

Теплосъем жарочной поверхности плиты определяется по формуле:

Д_ж=Q₁/(F_жф•3600) , (54)

где Q₁ - количество полезно используемой теплоты;

Д_ж= 4143240 /( 0,12*2400) = 14,4 кВт.

Энергетический показатель определяется из формулы:

Э_ж=Т_ж/ t_max^ср, (55)

где t_max^ср - максимальная рабочая температура, согласно техническим требованиям средняя макси мальная рабочая температура жарочной поверхности плиты должна быть в пределах 400….450 ⁰С;

Э_ж=14600/450 = 32,4.

Удельная металлоемкость рассчитыва ется по формуле:

m_м=М_пл/F_ж , (56)

где М_пл --масса плиты, кг; F_ж -- площадь жарочной поверхности, м².

m_м = 110/(0,12*2) = 458 кг/м².

Рассмотрим влияние эксплуатационных факторов на эффективность работы и срок службы электрических плит.

К числу эксплуатационных факторов, которые влияют на эффективность работы плиты и срок службы конфорок, относят соответствие формы и размеров дна наплитной посуды форме и размерам рабочей поверхности плиты, а также соответствие температурного режима конфорки требованиям технологического процесса.

Наплитная посуда должна иметь ровное дно, соответствующее форме и размерам рабочей поверхности плиты. В противном случае часть теплоты будет отдаваться конфоркой непосредственно окружающей среде.

Исследованиями установлено, что использование наплитной посуды с искривленным дном приводит к увеличению времени тепловой обработки продуктов, их местному пригоранию, ухудшению качества готовых изделий и снижению кпд плиты.

Если площадь дна посуды меньше площади поверхности конфорки, то расход энергии увеличивается за счет увеличения потерь теплоты в окружающую среду. Если площадь дна посуды превышает площадь поверхности конфорки, то наряду с повышением расхода энергии увеличивается и время тепловой обработки продукта. При неровном (вогнутом или выпуклом) дне посуды также наблюдается излишний расход энергии.

Условный коэффициент теплоотдачи в контактном слое определяется главным образом характером контакта соприкасающихся поверхностей. С этой точки зрения всю наплитную посуду в зависимости от формы поверхности ее дна можно подразделить на две группы: с во гнутым и с выпуклым дном.

При использовании наплитной посуды первой группы контактирование поверхностей осуществляется по кольцу, определяемому наружными размерами дна посуды, во внутренней части которого, остается, раздели тельный слой замкнутого воздушного пространства -- воздушная подушка. Теплоотдача в этом случае будет осуществляться теплопроводностью между контактирующими частями дна сосуда и конфорки, лучеиспусканием жарочной поверхности конфорки и теплопроводностью слоя воздуха.

При использовании посуды второй группы, когда контактирование ее дна с жарочной поверхностью конфорки осуществляется через отдельные контактирующие точки (пятна) касания, процесс передачи теплоты содержимому посуды можно подразделить на два основных вида: передача теплоты контактным способом в зонах касания и передача теплоты конвекцией и лучеиспусканием свободной (неконтактирующей) частью поверхности.

Обычная посуда с тонким дном, легко поддающаяся деформации, снижает эффективность работы электроплиты, а общий коэффициент теплопередачи в системе «конфорка -- наплитная посуда» при нагреве воды и жира практически составляет не более 90...100 Вт/(м²·К).

Дно любого тонкостенного сосуда, каким бы ровным оно ни казалось, контактирует с рабочей поверхностью конфорки через отдельные точки касания. Чем больше площадь точек касании приближается к площади дна посуды, тем эффективнее теплообмен в системе «конфорка - наплитная посуда». На площадь «точек» касания значительное влияние оказывают санитарное состояние рабочей поверхности плиты и относительное расположения конфорок в вертикальной плоскости при установки наплитной посуды одновременно на две конфорки (рис. 10.15, д).

Температурный режим рабочей поверхности конфорки при работе ее с наплитной посудой зависит от многих факторов: удельной мощности конфорки, состояния рабочей поверхности конфорки и дна наплитной посуды, величины зоны контакта этих поверхностей, коэффициента загрузки рабочей поверхности, количества и физических свойств нагреваемой среды и т. д.

Температура по рабочей поверхности конфорки распределяется неравномерно: в центральной части она значительно выше, чем на краях. Это объясняется тем, что периферические участки конфорки часть теплоты отдают боковыми (нерабочими) поверхностями в окружающую среду.

Неравномерный нагрев корпуса конфорки приводит к неодинаковому его расширению на различных участках и, как следствие, к неравномерной деформации. Максимальный прогиб конфорки происходит в ее центре.

В результате прогиба (вспучивания) центральной части конфорки уменьшается контакт между дном наплитной посуды и жарочной поверхностью и ухудшаются условия теплообмена. Это приводит к снижению кпд плиты, увеличению потерь теплоты в окружающую среду и времени тепловой обработки продуктов. Кроме того, многократное повторение прогиба конфорки приводит к усталости материала и образованию трещин в центральной ее части.

В значительной мере процесс образования трещин ускоряет работа конфорки на полную мощность без наплитной посуды (холостой ход) и проливание жидкости на рабочую поверхность. Пролитая жидкость интенсивно испаряется, поверхность в этом месте резко охлаждается и возникающие термоупругие деформации могут привести к разрыву металла и образованию и теле конфорки трещины. Жидкость, попадая в трещи ну, вызывает замыкание и перегорание спирали, и про исходит преждевременный выход конфорки из строя.

Заключение

На основании анализа плит лучшими по своим характеристикам оказались плиты электрические. Электрические плиты очень сильно прижились на производстве, производители предоставляют широкий ассортимент таких плит, они менее безопасны, для работы достаточно их подключить к сети - более просты для введения в производство, не сложны в обслуживании, имеют более простую конструкцию и обеспечивают посекционное включение жарочной поверхности. За базовый вариант принята плита ПЭСМ-2.

При проектировании плиты мы детально ознакомились с её конструкцией, техническими характеристиками, эксплуатацией.

Был произведён теплотехнический расчёт плиты, в частности расчёт теплового баланса и определение мощности плиты. Мощность плиты при нестационарном режиме определена равной 2431 Вт; при стационарном - 2198 Вт. КПД плиты при нестационарном режиме определена равной 0,3, при стационарном - 0,4. Были определены геометрические размеры трубки, проволоки и спирали трубчатого нагревательного элемента, а так же основные теплотехнические и эксплуатационные характеристики плиты.

Список использованных источников

1. Беляев М. И. Оборудование предприятий общественного питания: Том 3: Тепловое оборудование. - М.: Экономика, 1990.

2. Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика,1990.

3. Золин В.П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания. - М.: ACADEMA, 2000.

4. Структура и правила оформления текстовых документов / В.З. Порцев, Г.Ф. Фролова, И.Ф. Решетников; Уральск. гос. эконом. ун-т. - Екатеринбург: Изд-во Уральск. гос. эконом. ун-та, 2004. - 54с.

5. Расчёт конструктивных параметров электрических нагревательных элементов и генераторов излучения: Методические указания к выполнению практической работы для студентов специальности 170600 «Машины и аппараты пищевых производств» и 271200 «Технология продуктов общественного питания»/ В.З. Порцев; Уральск. гос. эконом. ун-т. - Екатеринбург: Изд-во Уральск. гос. эконом. ун-та, 2001. - 26с.

Размещено на Allbest.ru