Шкаф жарочный

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Шкаф жарочный

по дисциплине “Оборудование предприятия общественного питания”

Исполнитель

студент гр. ТПОП-10

Н.А. Прудникова

Руководитель

Доцент В.З. Порцев

Екатеринбург 2014

Содержание

Введение

1. Обзорная часть и сравнительный анализ аппаратов для термообработки продуктов в среде горячего воздуха

2. Описание проектируемого шкафа и режимов его эксплуатации

2.1 Описание конструкции шкафа

2.2 Описание электрической схемы шкафа

2.3 Эксплуатация шкафа

3. Теплотехнический расчет проектируемого шкафа

3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности шкафа

3.2 Расчет нагревательного элемента

3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик шкафа

Заключение

Список использованных источников

Введение

термообработка нагревательный жарочный шкаф

Блюда из мяса являются важнейшим источником белка в питании человека. Особая роль белков мяса обусловлена, во-первых, тем, что аминокислотный состав мышечных белков близок к оптимальному и, во-вторых, коэффициент усвоения их очень высок (97%). Ценен минеральный состав мясных блюд. Из минеральных элементов в мясе преобладают калий и фосфор, в меньших количествах оно содержит натрий, хлор, магний и железо. В мышечной ткани в сравнительно небольших количествах имеются витамины (B1, В2, В6, РР, А, пантотеновая кислота, биотин).

Порция жареного мяса (с выходом 100г) покрывает суточную потребность организма в белках на 20-30%, в жирах - 10-30% (в зависимости от жирности мяса), в энергии - на 15%.

Суточная потребность человека в мясе составляет 150-200г в сутки.

Цель жарки - доведение мяса до состояния кулинарной готовности, которая характеризуется определенными структурно-механическими и органолептическими показателями (консистенция, цвет, вкус, запах, сочность) и безвредность. При жарке происходит размягчение продукта, изменение объема, массы, цвета, пищевой ценности, а также происходит формирование вкуса и аромата.

Изменение мышечных белков (тепловая денатурация) начинается при 30-35. При 65 денатурирует около 90% всех мышечных белков. Наиболее лабилен мышечный белок - миозин, при температуре немного выше 40 он полностью денатурирует. Миоглобин, придающий мясу красный цвет, при денатурации подвергается деструкции, при этом исчезает красная окраска мяса. Полная денатурация миоглобина наступает при 80. Поэтому по изменению окраски мяса можно судить о степени готовности.

Мясные полуфабрикаты, кроме мышечной ткани, содержат и жировую. Жир частично вытапливается. При жарке жир частично впитывается продуктом, улучшая его пищевую ценность.

Процесс жарки можно разбить на два периода. В первый период происходит обезвоживание наружного слоя вследствие испарения влаги и миграции ее внутрь продукта. При этом происходит повышение температуры наружного слоя до величины, при которой начинаются процессы термического распада продукта и образуются химические вещества, обладающие специфическим запахом и вкусом.

На продукте появляется корочка. В данном случае (при жарке бифштекса) образование корочки начинается при достижении температуры на поверхности продукта около 105.

С момента образования корочки начинается второй период процесса жарки. Испарение влаги с продукта резко замедляется, и начинается процесс ее миграции из центральных слоев к менее влажной поверхности.

Для удовлетворения требований процесса жарки основным способом тепловой аппарат должен обеспечивать интенсивный подвод теплоты в первый период жарки до образования корочки, а затем во второй период уменьшить количество теплоты, подводимой к продукту. Нарушение этого требования может привести к увеличению толщины корочки и ее температуры, что резко снизит качество продукта и приведет к значительной потери массы продукта.

Для осуществления данного процесса необходимо специализированное оборудование, а так как жарка производиться в среде горячего воздуха на жарочной поверхности, целью курсового проекта является разработка жарочного шкафа.

1. Обзорная часть и сравнительный анализ аппаратов для термообработки продуктов в среде горячего воздуха

Плиты относят к универсальному (варочно-жарочному) тепловому оборудованию, что позволяет с их помощью вести практически все виды тепловой обработки сырья на предприятиях общественного питания, осуществлять процессы варки, жарки, запекания, выпечки и т. д., а также разогревать и поддерживать кулинарные изделия в горячем состоянии.

В практике конструирования плит для предприятий общественного питания наметились два основных направления. Первое из них предусматривает выпуск плит, разных по мощности и габаритным размерам, второе, получившее распространение в последнее время, - создание секционных плит, при этом секции могут использоваться в качестве самостоятельной плиты или соединяться между собой, образуя единую плиту с заданной площадью жарочной поверхности.

В зависимости от различных особенностей плит, их можно подразделить на группы.

Классификация тепловых аппаратов - плит:

По виду энергоносителя плиты могут быть электрическими, газовыми, твердотопливными и жидкотопливными.

По способу передачи теплоты все плиты относят к аппаратам с непосредственным обогревом.

По виду жарочной поверхности плиты могут разделяться на конструкции со сплошным жарочным настилом и конфорочные. Сплошной жарочный настил может быть выполнен из единого листа или набран из отдельных элементов (при этом иногда в жарочной поверхности предусматривают наличие отверстий, закрываемых набором колец разного диаметра ).

У конфорочных плит жарочная поверхность образуется из совокупности отдельных конфорок. Плиты могут различаться по площади жарочной поверхности, числу, форме и размерам конфорок.

По наличию дополнительных устройств плит делятся на аппараты с жарочными, тепловыми и инвентарными шкафами, аппараты с бортовыми поверхностями и аппараты с водонагревателями.

По способу установки плиты могут быть стационарными, передвижными, напольными, настольными, устанавливаемыми на универсальные поставки или фермы.

По конструктивному оформлению плиты делятся на секционные, несекционные и секционно-модулированные.

По степени автоматизации плиты бывают автоматизированными, с частичной автоматизацией процессов регулировки и контроля за процессом и неавтоматизированные.

Ниже приведены рисунки некоторых плит из классификации с кратким описанием.

Плиты газовые и твердотопливные

В настоящее время промышленность выпускает для предприятий общественного питания только секционные газовые плиты. А твердотопливные плиты не используются, за исключением отдаленных районов и районов не газифицированных и не электризированных.

Газовые плиты являются универсальными тепловыми аппаратами. На газифицированных предприятиях общественного питания твердотопливные плиты переводят на работу с газом. В газифицированных плитах обычно устанавливают комплект из трех горелок с кожухом для организованного подвода вторичного воздуха. Комплект горелок снабжают приборами автоматики.

Рассмотрим некоторые газовые и твердотопливные плиты.

Твердотопливная плита ПСТ-2,5.



1 - панель поперечная; 2 - теплоизоляция; 3 - чугунные плитки жарочной поверхности; 4 - экранирующие чугунные пластины; 5 - топка; 6 - колосниковая решетка; 7 - жарочный шкаф; 8 - заслонка поворотная (регулировочная); 9 - тепловой шкаф; 10 - водонагреватель; 11 - нижняя панель (основание плиты); 12 - поворотная задвижка, перекрывающая выход продуктов сгорания в дымоотводящие люки;

13 - секционированный зольник.

Рисунок 1 - Твердотопливная плита ПСТ-2,5

Плита имеет топку с секционированным зольником, позволяющим секционировать нагрев плиты, два жарочных шкафа, один тепловой и два водонагревателя, смонтированных в последних газоходах плиты.

Благодаря наличию секций водонагревателей в плите ПСТ-2,5 КПД этой плиты превышает 45%. Недостатком плиты является центральное расположение камеры сгорания, ухудшающее ее санитарно-гигиенические показатели.

Плита газовая секционная модулированная ПГСМ - 2Ш.

1 - блок конфорок; 2, 7, 8 - ручки газового крана; 3 - дверца жарочного шкафа; 4 - отсек приборный жарочного шкафа; 5 - корпус; 6 - регулируемая по высоте ножка; 9, 14 - кнопки пьезоэлектрического зажигания; 10, 13 - пусковые кнопки приборов автоматики;

11 - ручка задвижки в дымоходе; 12 - лимб терморегулятора.

Рисунок 2 - Плита ПГСМ-2Ш

Плита газовая, со сплошной жарочной поверхностью, с жарочным шкафом и с водогрейным устройством, двухсекционная ПГС - 2МА.

1 - каркас; 2 - асбоцементные панели; 3 - поручень; 4 - борт; 5 - настил чугунные плитки; 6 - водонагреватель; 7 - газоход; 8 - заслонка газохода; 9 - газогорелочное устройство; 10 - коробка жарочного шкафа; 11 - направляющий угольник; 12 - под;

13 - дверца; 14 - рукоятка дверцы; 15 - лист нижний; 16 - заслонка.

Рисунок 3 - Плита ПГС-2МА

Данная плита собирается из отдельных секций, количество которых обусловлено типом и мощностью предприятия общественного питания.

Плиты электрические

Электрические плиты наиболее распространены в предприятиях общественного питания. Их использование является более экономичным, санитарным, быстрым.

В настоящее время промышленность выпускает несекционные и секционные электрические плиты. Однако типажом для предприятий общественного питания предусматривает выпуск только секционных электрических плит.

Электрические плиты независимо от их конструктивного оформления имеют наиболее простую конструкцию по сравнению со всеми другими плитами и состоят из корпуса того или иного числа закрытых конфорок, образующих жарочную поверхность. Некоторые плиты имеют жарочный шкаф.

Рассмотрим электрические плиты разной конструкции.

Плита электрическая секционная модулированная ПЭСМ - 4.

1 - конфорка; 2 - стол; 3 - переключатель; 4 - поддон; 5 - шкаф-подставка.

Рисунок 4 - Плита электрическая секционная модулированная ПЭСМ-4

Плита состоит из четырех конфорок и инвентарного шкафа подставки. Она предназначена для приготовления горячих блюд в наплитной посуде.

Плита электрическая секционная модулированная ПЭСМ - 1Н.



1 - конфорка; 2 - стол; 3 - переключатель; 4 - поддон; 5 - шкаф-подставка.

Рисунок 5 - Плита электрическая секционная модулированная ПЭСМ-1Н

Плита состоит из блока конфорок и инвентарного шкафа-подставки. Она предназначена для жарки блинов и оладий непосредственно на рабочей поверхности плиты.

Сравнив плиты ПЭСМ - 4 и ПЭСМ - 1Н, можно увидеть сходство в конструкции, а именно они конфорочные, с инвентарным шкафом.

Плита электрическая секционно-модульная ПЭСМ - 2НШ.

1 - подставка; 2 - шкаф жарочный; 3 - конфорка; 4 - стол; 5 - переключатель; 6 - поддон; 7 - тэн;

8 - противень.

Рисунок 6 - Плита электрическая секционная модулированная ПЭСМ-2НШ

Плита состоит из двух конфорок для непосредственной жарки блинов и оладий на рабочей поверхности, а также запекания и выпечки кулинарных и кондитерских изделий в жарочном шкафу.

К аналогичному типу плит с похожей конструкцией, а именно конфорочные, с жарочным шкафом, можно отнести и плиты ПЭСМ - 4Ш, ПЭСМ - 4ШБ.

Плита электрическая несекционная ЭП - 7М.

1 - конфорка; 2 - шкаф; 3 - заслонка; 4 - поддон; 5- переключатели; 6 - терморегулятор.

Рисунок 7 - Электроплита ЭП-7М

Плита состоит из конфорок и жарочного шкафа. Она предназначена для приготовления кулинарных изделий в наплитной посуде, а также жарки, запеканияи выпечки их в жарочном шкафу.

Плита электрическая настольные ЭПН-4.

1 - переключатель; 2 - корпус; 3 - конфорка; 4 - щиток вводной.

Рисунок 8 - Электроплита ЭПН-4

Плита имеет настольное исполнение и предназначена для жарки кулинарных изделий непосредственно на поверхности конфорки.

Плиты электрическая мармитная ЭПМ - 3М.

1 - корпус; 2 - щиток вводной; 3 - переключатель; 4 - бортовая поверхность; 5 - конфорка.

Рисунок 9 - Электроплита мармитная ЭПМ-ЗМ

Плита предназначена для разогрева и поддержания в горячем состоянии первых блюд.

В соответствии с современными требованиями к тепловому оборудованию при выборе плиты необходимо учитывать ряд характеристик. В первую очередь это относится к экономичности: например, использование электрических плит на предприятии общественного питания существенно уменьшает расходы при приготовлении пищи. Использование электрических плит с прямоугольными конфорками существенно уменьшает потери тепла при приготовлении пищи в окружающую среду, особенно меньшие потери наблюдаются в случае, когда диаметр конфорки и дна наплитной посуды совпадают.

На основании анализа всех видов плит выбираем аппарат - плиту электрическую, секционную, модулированную, с четырьмя конфорками, с прямоугольной формой конфорок.

2. Описание проектируемого аппарата и режимов его эксплуатации

2.1 Описание конструкции плиты

1 - подставка; 2 - шкаф жарочный; 3 - конфорка; 4 - стол; 5 - переключатель; 6 - поддон; 7 - тэн; 8 - противень.

Рисунок 10 - Плита электрическая секционная модулированная с четырьмя прямоугольными конфорками

Плита состоит из четырех конфорок и жарочного шкафа. Она предназначена для приготовления горячих блюд в наплитной посуде, а также для жаренья, запекания и выпечки кулинарных и кондитерских изделий в жарочном шкафу.

Конструкция плиты - бескаркасная, имеется жарочный шкаф. Жарочный шкаф представляет собой выдвижную камеру, состоящую из двух стальных коробов - внутреннего и наружного, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом. Рабочая камера устанавливается в несущем корпусе и крепится к передней панели винтами. Нагрев рабочей камеры осуществляется тэнами, расположенными по три сверху и снизу и имеющими раздельное включение. Концы тэнов выведены на заднюю стенку рабочей камеры жарочного шкафа. Нижние тэны сверху закрыты подовым листом. Шкаф снабжен переключателями ТПКП для ступенчатого регулирования мощности верхних и нижних нагревателей и терморегулятором ТР-4К для автоматического поддержания в камере заданной температуры.

Блок конфорок представляет собой подъемный стол, на котором смонтированы две прямоугольные конфорки, образующие рабочую поверхность плиты, четырехпозиционные переключатели для каждой конфорки и электрокоммутационная проводка, закрепленная в керамических колодках.

Унифицированные блоки установлены на несущем корпусе, образованном облицовочными панелями. С корпусом подъемный стол соединяется шарнирно с помощью петель, позволяющих поднимать его. Для фиксации стола в поднятом положении (под углом 45°) предусмотрен упор-ограничитель. Установка жарочной поверхности отдельных блоков в одной плоскости осуществляется с помощью регулировочных винтов.

Облицовка несущего корпуса выполнена из стальных листов, покрытых белой эмалью и закрепленных винтами на верхней и нижней рамах.

Регулирование мощности каждой конфорки ступенчатое, осуществляемое с помощью переключателей в соотношении 4:2:1.

Для сбора пролитой жидкости блок конфорок снабжен выдвижным поддоном.

Для зачистки и подтяжки контактных соединений, очистки от загрязнений подконфорочного пространства, проверки состояния заземления стола и конфорок, замены переключателей стол поднимают. Для этого отвертывают два винта, снимают задний короб стола и полностью выдвигают поддон. Затем отвёртывают два винта в нижней части панели управления конфорками, поднимают стол и фиксируют упор в ограничителе.

Удаление паров из рабочей камеры осуществляется через воздуховод, проходное сечение которого регулируется шибером.

Ручки переключателей, шкафа, лимб терморегулятора, ручка управления заслонкой и сигнальные лампы выведены на лицевую панель, расположенную с правой сторону рабочей камеры.

В случае ремонта или осмотра рабочая камера шкафа может быть выдвинута или полностью извлечена из корпуса плиты. Для этого надо сиять ручки на панели управления шкафом, открыть дверь и, отвернув два винта с левой стороны, снять панель. Затем, отвернув четыре винта, крепящие передний лист к подставке, выдвинуть камеру шкафа за открытую дверцу до упора. Для полного выдвижения камеры шкафа необходимо ослабить винт, крепящий упор, снять его и отсоединить электрические провода, питающие шкаф, от шин плиты.

2.2 Описание электрической схемы

Электрическая схема представлена на рисунке 11.

Электрическая схема состоит из нагревательных элементов четырех конфорок Е1…Е4 и нагревательных элементов жарочного шкафа Е5…Е10.

Температура нагрева конфорок регулируется с помощью пакетных переключателей S1…S4, которые обеспечивают трехступенчатую регулировку мощности. Температурный режим жарочного шкафа может регулироваться с помощью пакетных переключателей S5,S6, а также автоматически терморегулятором В (ТР4-К). Сигнальные лампы Н1, Н2 сигнализируют о включении жарочного шкафа. Все подключения к питающей сети осуществляются с помощью зажимов Х1...Х3.



R1, R2 - резисторы ПЭВ-25 - 2,7 кОм; В - терморегуляторы ТР4-К; Х1 - набор зажимов КНЕ-6304; Е1, Е2, Е3, Е4 - конфорки; Е5-Е10 - тэны жарочного шкафа; Х2, Х3 - колодки; S1, S2, S3, S4, S5, S6 - переключатели ТПКП; Н1, Н2 - лампы накаливания коммутаторные КМ24-90.

Рисунок 11 - Принципиальная электрическая схема плиты

2.3 Эксплуатация электрических плит

Перед эксплуатацией электрической плиты необходимо ознакомиться с элементами ее управления, надписями и знаками на панелях, а также с инструкцией по эксплуатации. Работающие с плитой должны пройти специальное обучение (техминимум и инструктаж по правилам техники безопасности).

На месте установки плиты должны быть вывешены «Инструкция по технике безопасности» и «Памятка по обращению с изделием».

В процессе эксплуатации необходимо выполнять следующие требования: следить за исправностью электропроводки и заземляющего устройства; при замыкании электропроводки на корпус немедленно отключать плиту от сети и включать ее вновь только после устранения всех неисправностей; следить за дверью рабочей камеры шкафа: в открытом положении она должна фиксироваться в горизонтальной плоскости, в закрытом - плотно прилегать к краям дверного проема.

Перед выключением плиты ее необходимо обесточить. Подъем тем как остановить плиту, необходимо отключить ее от электрической сети. Подъем блока конфорок (в модульных электроплитах) следует осуществлять только при отключенном напряжении, убедившись, что положение упора надежно зафиксировано.

Категорически запрещается включать плиту в электрическую сеть без заземления; оставлять включенную плиту без присмотра; оставлять включенными на длительное время шкаф и конфорки, не загруженные продуктами; работать с плитой при отсутствии поддона под блоком конфорок и подового листа в рабочей камере жарочного шкафа; оставлять плиту под напряжением при ее санитарной обработке и ремонте.

Перед началом работы необходимо убедиться в наличии заземления. Осмотреть переключатели конфорок и жарочного шкафа и установить их в положение «0». Лимб терморегулятора жарочного шкафа следует установить на отметку «300» и проверить наличие поддона под блоком конфорок и подового листа в камере жарочного шкафа. Для разогрева конфорок до рабочей температуры необходимо установить ручки переключателей в положение «3» (сильный нагрев). После разогрева конфорок (по достижении на жарочной поверхности требуемой температуры) ручки переключателей следует установить в положение «2» (средний нагрев) или «1» (слабый нагрев) согласно требованиям технологического режима и поместить на конфорки наплитную посуду с обрабатываемым продуктом.

Выключают конфорки за несколько минут до окончания работы. При эксплуатации плит особое внимание нужно уделять жарочной поверхности, которая должна быть ровной, гладкой, без трещин и находиться на одном уровне с бортовой поверхностью. Надо также следить за тем, чтобы на нагретые конфорки не попадала жидкость, так как при этом они могут потрескаться. Кроме того, испаряясь с поддона, жидкость увлажняет электроизоляцию конфорки. Во избежание этого посуду необходимо заполнять не более чем на 80% объема и вытирать поддон в случае попадания в него жидкости.

Для разогрева рабочей камеры жарочного шкафа ручки переключателей верхних и нижних нагревателей устанавливают в положение «3» (при этом должны загораться сигнальные лампы).

После разогрева шкафа лимб терморегулятора устанавливают на отметку, соответствующую требуемой температуре, а после погасании сигнальных ламп осуществляют загрузку рабочей камеры продуктом. По мере необходимости, обусловленной технологическим процессом, верхние или нижние нагреватели переключают на пониженную мощность или отключают.

Отвод водяных паров из рабочей камеры жарочного шкафа осуществляют через специальное отверстие, открываемое соответствующей ручкой на панели управления.

Открывание дверцы рабочей камеры при загрузке и выгрузке продуктов должно производиться в максимально короткий срок для обеспечения наименьших потерь тепла. После окончания работы на электроплите необходимо отключить конфорки и шкаф.

3. Теплотехнический расчет проектируемого аппарата

3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности аппарата

Уравнение теплового баланса для плиты, на которой стоит бачок с водой, которая нагревается до кипения, находят из системы уравнений (1), (2).

Целью расчета является определение тепловой мощности аппарата в период разогрева Q_затр, Вт, и при стационарном режиме Q^/_затр, Вт, соответственно

Q_затр= Q₅ + Q₆, (1)

Q^' _затр= Q₁ + Q₅ + Q^'₅ + Q₆, (2)

где Q₁ - полезно используемая тепловая мощность для варки продукта, Вт;

Q₅ и Q₅^/ - потери тепла в окружающую среду наружными поверхностями при разогреве котла и при стационарном режиме, Вт;

Q₆ - расход тепла на нагрев конструкции плиты и нагрев воды, Вт.

Схема к расчету представлена на рисунке 12.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 12 - Схема к расчету теплового баланса

Находим тепловой баланс для нестационарного режима.

Потери тепла наружными ограждениями аппарата в окружающую среду Q₅, Вт, определяется суммой потерь конфоркой и выступающей поверхностью конфорки по формуле

Q₅ = F₁ • ₁ · (t_ср - t_в) + F₂ • ₁ · (t_ср - t_в) , (3)

где F₁ - площадь поверхности конфорки, м²;

F₂ - площадь выступа конфорки, м²;

б₁ - коэффициент теплоотдачи от конфорки и выступающей поверхностью конфорки в среду,

t_ср -средняя температура конфорки, ⁰С;

t_в -температура окружающей среды , ⁰С.

Площадь поверхности конфорки F₁, м², определяется по формуле

(4)

Площадь выступа конфорки F₂, м², определяется по формуле

(5)



Коэффициент теплоотдачи б, определяется упрощенным способом по формуле

(6)

коэффициент теплоотдачи от конфорки и выступающей поверхностью конфорки в среду б₁, определяется по формуле (6)

Находим потери тепла наружными ограждениями аппарата в окружающую среду Q₅, Вт, согласно формуле (3)

Расход тепла на разогрев конструкции аппарата Q₆, Вт, можно определить по формуле

(7)

где М_конф - масса конфорки, кг;

С_конф - теплоемкость конфорки, С_конф= 586

.

Находим тепловую мощность аппарата в период разогрева Q, Вт, согласно формуле (1)

Q_затр= 794 + 933 = 1727 Вт.

Находим тепловой баланс для стационарного режима.

Полезно используемое тепло на нагрев до температуры кипения Q₁, Вт, определяется по формуле

(8)

где W - масса жидкости, кг;

С_в - теплоемкость жидкости, С_в = 4186

Дt_ж - разность температур жидкости от начала до конца разогрева,⁰С;

ДW - количество испарившейся при разогреве жидкости, кг;

r - теплота парообразования,

Удельная теплота испарения влаги из продукта r, может быть определено по формуле

(9)

где t_ж - температура испарения влаги из продукта, ⁰С.

.

Находим полезно используемое тепло на нагрев до температуры кипения Q₁, Вт, согласно формуле (8)

Потери тепла наружными ограждениями аппарата в окружающую среду Q₅, Вт, определяется суммой потерь конфоркой и выступающей поверхностью конфорки по формуле

(10)

где F_бок - боковая площадь поверхности кастрюли, м²;

F_кр - площадь крышки, м²;

б₂ - коэффициент теплоотдачи от боковой поверхности кастрюли и крышки кастрюли в среду, ⁰С

t_к - конечная температура кастрюли и крышки,⁰С;

t_н - начальная температура кастрюли и крышки, ⁰С.

Боковая площадь поверхности кастрюли F_бок, м², определяется по формуле

(11)

Площадь крышки кастрюли F_кр, м², определяется по формуле

(12)

Коэффициент теплоотдачи от боковой поверхности кастрюли и крышки кастрюли в среду б₂, определяется по формуле (6)

Находим потери тепла наружными ограждениями аппарата в окружающую среду Q₅, Вт, согласно формуле (10)

Потери теплоты в окружающую среду наружными ограждениями аппарата Q₅^/, Вт находим по формуле

 (13)

где F₃ - площадь свободных от кастрюли уголков конфорки, м².

Площадь свободных от кастрюли уголков конфорки F₃, м², может быть определена по формуле

(14)

Находим потери теплоты в окружающую среду наружными ограждениями аппарата Q₅^/, Вт согласно формуле (13)

Расход тепла на разогрев кастрюли Q₆, Вт, можно определить по формуле

(15)

где М_кастр - масса кастрюли, кг;

С_кастр - теплоемкость кастрюли, С_кастр = 460

Находим тепловую мощность аппарата при стационарном режиме Q^/, Вт, соответственно по формуле (2)

Q^' _затр= 2777 + 432 + 613 + 47 = 3869 Вт.

Принимаем мощность конфорки 3,9 кВт.

Так как плита имеет четыре конфорки, то в итоге тепловой баланс для нестационарного и стационарного режимов буде иметь следующий вид

Q_затр= 1727 • 4 = 6908 Вт;

Q^' _затр= 3869 · 4 = 15476 Вт.

Тепловая мощность аппарата составляет 15,5 кВт.

3.2 Расчет закрытого нагревательного элемента

Единичную мощность конфорки принимаем 3,9 кВт.

Напряжение электрической сети U, В, принимаем из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения конфорки в сеть U = 220 В.

Значение удельной нагрузки на поверхности конфорки W_т принимаем

W_т = 3,5·10⁴

Схема к расчету представлена на рисунке 13.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 13 - Схема к расчету закрытого нагревательного элемента (конфорки)

Выбираем конструктивные характеристики конфорки.

Выбираем материалы металлического корпуса конфорки (чугун) и электроизоляции (периклаз).

Определяем коэффициенты теплопроводности выбранных материалов для чугуна л_м = 62,8 , для периклаза л_из = 2,1 .

Конструктивно принимаем толщину металлического корпуса д_м = 7·10^-3 м и толщину электроизоляции д_из = 3,8·10^-3 м.

Конструктивно принимаем размеры паза, в который укладывают спираль А = 2·10^-2 м, В = 2,5·10^-2 м.

Определяем эквивалентный диаметр паза, d_экв, м, по формуле

(16)

Находим эквивалентный коэффициент теплопроводности металлического корпуса и электроизоляционной массы л, по формуле

(17)

Рассчитываем перепад температур в двухслойной стенке.

Вычисляем величину К_п·ДТ, по формуле

(18)

где К_п - коэффициент конфигурации;

ДТ - перепад температур в двухслойном материале (металл-изоляция), град;

h - шаг спирали, м;

d_сп - диаметр спирали, принимаем d_сп = 5,5·10^-3, м;

К_н - коэффициент, учитывающий несимметричное расположение спиралей, К_н = 0,85;

е - коэффициент, учитывающий отношение теплопотерь нагревателя к его мощности, е = 0,7.

Рассчитываем нагрузки на поверхности конфорки.

Определяем удельную поверхностную нагрузку на проволоке нагревателя W_п, по формуле

(19)

где с_t - удельное сопротивление проволоки, Ом·м;

d - диаметр проволоки нагревателя, м.

Определяем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре с_t, Ом·м, по формуле

(20)

где с₂₀ - удельное сопротивление проволоки при температуре 20⁰С, Ом·м;

б - температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры;

t - рабочая температура проволоки, ⁰С.

Определяем удельную поверхностную нагрузку на проволоке нагревателя W_п, согласно формуле (19)

Определяем межвитковое расстояние по графику зависимости , для этого принимаем расстояние между витками t = 6·10^-4 м, при этом межвитковое расстояние

Стоим график зависимости (см. Приложение А).

Рассчитываем зависимость по формуле

(21)

Значения W^/_п полученные по формуле (21), наносим на кривую (рисунок 13), построенную по формуле (19).

По графику зависимости , определяем оптимальное значение (W_п)_опт для принятого шага спирали при h = 0,04 м, (W_п)_опт = 5,75·10⁴ , .

Определяем размеры проволоки спирали.

Рассчитываем диаметр проволоки спирали d_пр, м, по формуле

(22)

Определяем сопротивление проволоки R, Ом, по формуле

(23)

Определяем длину проволоки l_пр, м, по формуле

(24)

3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик аппарата

Технико-экономические показатели аппарата рассчитываются по следующим формулам

Коэффициент полезного действия з, %, определяем по формуле

з = Q₁ · 100/ Q_затр, (25)

где з - коэффициент полезного действия, %.

.

Действительное тепловое напряжение поверхности рабочей камеры Т_д, может быть определено по формуле

(26)

где F - поверхность нагрева рабочей камеры, м².

Видимое тепловое напряжение камеры Т_в, может быть определено по формуле

Т_в = Q_затр/F, (27)

Коэффициент полезного действия для нестационарного режима з, %, может быть определен по формуле

з = Q₁ / (Q_затр + Q^' _затр) (28)

.

Коэффициент полезного действия для стационарного режима з^/, %, может быть определен по формуле

з^' = Q₁ / Q^' _затр , (29)

.

Расход электроэнергии для нестационарного режима А, кВт·ч, определяется по формуле

(30)

Расход электроэнергии для стационарного режима А^/, кВт·ч, определяется по формуле

(31)

Заключение

Кухонная плита - это универсальный вид оборудования, с помощью которого осуществляют варку, жарку, вспомогательные процессы тепловой обработки продуктов при производстве продукции, а также разогрев и поддержание кулинарных изделий в горячем состоянии.

Универсальность плит предопределила их широкое применение на предприятиях общественного питания. Однако следует подчеркнуть, что проведение большинства технологических процессов на плитах требует значительно больших затрат энергии, чем в специализированных тепловых аппаратах.

Проанализировав классификацию плит, за базовый вариант была выбрана электрическая плита секционно-модульная, с четырьмя прямоугольными конфорками и с жарочным шкафом, так как в настоящее время такие плиты наиболее актуальны и нашли большое применение в пищевой промышленности.

В ходе ознакомления было приведено описание конструкции проектируемой кухонной плиты, описание электрической схемы и знакомство с правильной эксплуатацией плиты данного типа.

В курсовом проекте был произведен теплотехнический расчет проектируемого аппарата, а именно расчет теплового баланса, который составил для нестационарного и стационарного режимов соответственно Q_затр = 6908 Вт и Q^/_затр = = 15476 Вт, что позволило определить мощность аппарата, которая равна Р = 15,5 кВт.

Также был рассчитан закрытый нагревательный элемент (конфорка), характеризующийся такими показателями как эквивалентный диаметр паза d_экв = 0,03 м., диаметр проволоки спирали d_пр = 0,0007 м., сопротивление проволоки спирали R = 12,4 Ом и длина проволоки l_пр = 36,7 м.

Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик аппарата помог выявить коэффициент полезного действия, который составил з = 161%, а также общий коэффициент полезного действия з_общ = 0,25% и расход электроэнергии для нестационарного и стационарного режимов соответственно А = 0,48 кВт·ч и А^/ = 1,07 кВт·ч.

В итоге была рассчитана и спроектирована электрическая плита, секционно-модульная, конфорочная с жарочным шкафом ПЭСМ - 4Ш.

Список использованных источников

1 Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учебное пособие для технологических факультетов торговых вузов / А.Н. Вышелесский, Л.С. Червякова, В.П. Рафальский и др.-М.: Экономика, 1976. - 399 с.

2 Некрутман С.В., Кирпичников В.П. Справочник механика предприятий общественного питания.-М.: Экономика, 1983. - 336 с.

3 Оборудование предприятий общественного питания: Справочник / В.П. Ключников, В.А. Корнеев, Ю.С. Костылев и др.-М.: Экономика, 1985. - 232 с.

4 Порцев В.З., Ю.Р. Муратов., Т.С. Порцева., В.С. Ломовцев. Методические указания к выполнению курсовых лабораторной работы по курсу «Оборудование предприятий общественного питания». - Екатеринбург: УрГЭУ, 1996. - 20 с.

5 Островский Л.В. Проектирование тепловых аппаратов предприятий общественного питания: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальностей 0517/3, 1011. - Свердловск: СИНХ, 1987. -52 с.

6 Островский Л.В. Проектирование тепловых аппаратов предприятий общественного питания: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальностей 0517/3, 1011. - Свердловск: СИНХ, 1987. -36 с.

7 Супрун В.М., Порцев В.З., Муратов Ю.Р. Тепловое оборудование: Методические указания к выполнению курсового проекта для специальностей 27.11 всех форм обучения. - Екатеринбург: УрГЭУ, 1992. -36 с.

8 Правила оформления текстовых документов: Методические указания / В.З. Порцев, Г.Ф. Фролова, И.Ф. Решетников и др. - Екатеринбург: УрГЭУ, 1997.-39 с.

Размещено на Allbest.ru