Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ ПИЩЕВАРОЧНЫХ КОТЛОВ

2. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КУХНИ

4. РАСЧЕТ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ОГРАЖДЕНИЯ ОЧАГА

5. РАСЧЕТ ТОПКИ КУХНИ

6. РАСЧЕТ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

7. РАСЧЕТ КПД КУХНИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

полевая кухня котел

Успешное решение важных и сложных задач продовольственной службы по бесперебойному обеспечению войск и сил флота продовольствием, своевременному и качественному приготовлению пищи, выпечке хлеба, подвозу и кратковременному хранению скоропортящихся продуктов, хлеба, воды, переработке продовольственного сырья и скота, а также ремонту техники службы в полевых условиях возможно только при наличии в продовольственной службе современных технических средств.

Резкое повышение маневренности войск в современных операциях предъявляет новые повышенные требования к технической оснащенности продовольственной службы, которая должна соответствовать технической оснащенности войск.

Приобрели большое значение эксплуатационные, экономические, технические и другие характеристики полевых технических средств, в силу этого уделяется постоянное внимание их замене на новые или модернизированные.

За последние годы разработаны, изготовлены и приняты на снабжение десятки новых и модернизированных образцов полевых технических средств продовольственной службы.

В результате проделанной работы по техническому оснащению продовольственная служба в настоящее время располагает парком полевых технических средств около 70 наименований. Это в основном высокопроходимые, обладающие достаточной производительностью и эксплуатационной надежностью технические средства.

Основные преимущества разработанных в последние годы технических средств следующие: все средства приготовления пищи и выпечки хлеба в полевых условиях приспособлены для работы на жидком и твердом топливе; почти полностью заменена база монтажа (используются высокопроходимые автомобили и прицепы новых марок); повысилась надежность при использовании в различных климатических и природных условиях в любом войсковом и оперативном звене.

Существующие образцы технических средств свидетельствуют о том, что их технический уровень и качество в основном соответствуют предъявляемым сегодня требованиям и не уступают по основным показателям аналогичным образцам армий зарубежных стран.

Полевые кухни, плиты и кухонные наборы обеспечивают приготовление пищи группам, подразделениям военнослужащих численностью от 5 до 250 человек. Количество и вместимость пищеварочных котлов, наличие у большинства кухонь жарочных шкафов позволяют готовить пищу из двух-трех блюд и кипяток для чая, что в основном соответствует нормам пайков и идеологии питания различных контингентов, как в мирное, так и в военное время. Все кухни и плиты имеют устройства для сжигания твердого и жидкого топлива, могут быть использованы в степных, пустынных, горных, северных и тропических районах, где отсутствует твердое топливо.

Целью данной курсовой работы является проектирование полевой кухни в соответствии с методикой расчета основных геометрических параметров кухонь, теплохимических показателей промежуточных теплоносителей для котлов, оценки достоинств и недостатков конструкции кухни для работы в различных климатических условиях при приготовлении пищи на конкретное число питающихся.

1. РАСЧЕТ ПИЩЕВАРОЧНЫХ КОТЛОВ

Геометрическая емкость котлов определяется по формуле:

Vo = V1 + V2, дм3 (1)

где:

V1 - полезная емкость котлов, дм3

V2 - объем парового пространства, дм3

V1 = , дм3 (2)

V2 =(0,10 ч 0,15)•V0, дм3 (3)

где:

m - норма выдачи пищи, г/чел.

для 1 блюда m = 700 г

для 2 блюда m = 400 г

для 3 блюда m = 500 г

n - число питающихся из кухни, чел.

г - плотность пищи, г/см

для 1 блюда г = 1,02 ч 1,05 (для расчетов примем г = 1,05)

для 2 блюда г = 1,07 ч 1,10 (для расчетов примем г = 1,1)

для 3 блюда г = 1,0

Подставим значения в формулу (2) и подсчитаем значения V1. Решая уравнение (3) как уравнение с одним неизвестным и принимая значение коэффициента равным 0,15, подсчитаем значения V2 и V0.



Для котла под 2 блюдо необходимо учесть емкость масляной рубашки, которая необходима для равномерного распределения подводимого тепла по всем тепловоспринимающим поверхностям и поэтому общий объем котла для 2 блюда необходимо увеличить на величину Vм.р. = 0,15ч 0,25 V0.

После определения общего объема котла V0 определяем его линейные размеры, представив котел в виде куба. Так как все три линейные размера куба между собой равны, то определим один из них, например, высоту H1 по формуле:

H1 = , дм (4)

Форма куба не всегда удовлетворяет условиям компоновки котлов, так как необходимо обеспечить наибольшую площадь нагревания котла и поэтому необходимо изменять длину и ширину котла, а при неизменном объеме котла V0, изменяется и его высота по формуле:

H = , дм (5)

где:

V0 - общий объем котла, дм3

В - ширина котла, дм

L - длина котла, дм

Для увеличения поверхности нагрева и сокращения времени закипания воды при проектировании котла рекомендуется соблюдать соотношение:

<1 (6)

где:

Н - высота котла, мм

Dср - средний (эквивалентный ) диаметр котла, мм

Dср= (7)

где:

F - площадь сечения котла в горизонтальной плоскости, мм2

F = B·L (8)

Подставив значения в формулу (6) убедимся в правильности выбора геометрических размеров котлов:

Принятая геометрическая форма котлов и определенные габаритные размеры являются исходными данными для проектирования очага. Они сводятся в таблицу.

Таблица 1

	Кол-во шт.	V0 дм	V1 дм	Линейные размеры дм.
Котел 1бл.	1	57,08737864	50,97087379	0,385	0,347	3,85
Котел 2бл.	1	30,82568807	27,52293578	0,313	0,347	3,146474
Кипятильник	1	42	37,5	0,347	0,347	3,488111
Шкаф духовой	-	-	-	-	-	-

2. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

Определение низшей теплотворной способности топлива

Низшая теплотворная способность топлива определяется по формуле Менделеева:

, кДж/кг (9)

где: СP….WP - процентное содержание химических элементов в рабочей массе топлива (значения принимаются или рассчитываются по приложению 2 Руководства по выполнению курсовой работы «Технические средства приготовления и транспортирования пищи в полевых условиях», Вольск, 1989 г.).

		Рабочий состав твердого и жидкого топлива
Вид топлива	Рабочий состав твердого и жидкого топлива в % по весу	QHP кДж/кг
	СР	НР	SP	NP	OP	WP	AP
Дизельное топливо	86,5	12,8	0,4	0,3	0	0	0	42464
Дрова 30% вл.	35,6	4,8	0	0,40	29,6	30,0	0,5	11200
Дрова 50% вл.	25,1	3,1	0	0,3	20,0	50,0	1,5	8260

Для нашего случая:

Вид топлива	Рабочий состав твердого и жидкого топлива в % по весу	QHP кДж/кг
	Ср	Нр	Sp	Np	Op	Wp	Ap
Дрова 54% вл.	23,12	2,76	0	0,28	18,08	54	1,7	7359,8

Теоретический и действительный расход воздуха для горения топлива

Теоретическое необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 кг топлива определяется по формуле:

Vo = 0,089 CP + 0,266 HP + 0,033 (SP - OP), м3/кг (10)

Действительное количество воздуха превышает теоретическое на 10-60% и рассчитывается по формуле:

Vg = б · V0, м3/кг (11)

где:

б - коэффициент избытка воздуха, в расчетах принимается:

для жидкого топлива -

б =1,3

для твердого топлива -

б =1,5

Объемы продуктов сгорания определяются по упрощенной методике:

1) Vco2 = , м3/кг (12)

2) Vso2 = , м3/кг (13)

3) VN2 = 0,79 б · V0 + 0,008 NP , м3/кг (14)

4) Vo2 = 0,21 (б -1) · V0 , м3/кг (15)

5) VW = 0,0124(9HP + WP) + 0,00124 б · Vo· dв , м3/кг (16)

где:

dв - влагосодержание воздуха, в расчетах принимается равным 9 г/м

Суммарный объем продуктов сгорания определяется по формуле:

Vг = Vco2 + Vso2 + VN2 + Vo2 + Vw м3/кг (17)

Данные по расчету объемов продуктов сгорания сводятся в таблицу.

Таблица 2

Объем продуктов сгорания

Вид топлива			Vo	Vco2	Vso2	VN2	Vo2	Vw	Vг
Диз. топл.	1,3	10	11,1165	1,601852	0,002732	11,41905	0,70034	1,6077	15,332
Дрова 54%	1,5	10	2,1952	0,428148	0	2,603552	0,230496	1,0184	4,2806

3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КУХНИ

Тепловой баланс составляется на единицу времени работы теплового аппарата (кухни) и только для момента разогрева воды до кипения.

, кВт (18)

где:

- расчетный расход тепла, кВт

B - расход топлива, кг/с

- низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг

Q1 - расход тепла на нагрев воды, кВт

Q2 - потери тепла с уходящими газами, кВт

Q3 - потери тепла от химической неполноты сгорания, кВт

Q4 - потери тепла от механического недожога, кВт

Q5 - потери тепла через ограждения очага в окружающую среду, кВт

Q6 - потери тепла на разогрев конструкции, кВт

Расход тепла на нагрев воды

Учитывая, что теплоемкость продуктов закладываемых в котел для приготовления пищи, меньше теплоемкости воды, расчет полезнозатрачиваемого тепла, как правило, ведется по воде, т.к. в этом случае секундный расход тепла будет максимальным.

, кВт (19)

где:

Мв - масса воды в котлах, кг (в расчетах принимается равной полезной емкости котлов);

Св - теплоемкость воды,

Св = 4,2 кДж/кг

tк - температура кипения воды, оС;

tн - начальная температура воды, оС;

ДМв - масса выкипающей воды, кг (ДМв = (0,5ч1,0)Ч10-3 · Мв)

r - скрытая теплота парообразования при нормальных условиях, кДж/кг, для воды r = 2250;

ф - время закипания воды в котлах, мин.

Потери тепла с уходящими газами

Q2 = Vг · Cг (tух - tос) · В , кВт (20)

где:

Vг - объем продуктов сгорания, м/кг

Cг - средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания при температуре уходящих газов tух, кДж/м3

tух - температура уходящих газов, 0С (согласно задания)

tос - температура наружного воздуха, 0С (согласно задания)

В - расход топлива, кг/с

, кДж/м3 (21)

где:

Vi - объемы газов, образующихся при сгорании топлива м3/кг (см. таблицу 2);

Ci - объемные теплоемкости газов при температуре уходящих газов tух, кДж/м3 (принимаются по прил. 3)

Потери тепла в окружающую среду

Потери тепла в окружающую среду представляет собой сумму потерь через ограждения очага, включая днище, ограждения между котлами и верхние части котлов, включая крышки

Q5 = , кВт (24)

Потери тепла через ограждения очага

= б0· F0 · (tcp0 - toc) · 10-3, кВт (25)

где:

б0 - коэффициент теплоотдачи от ограждения к воздуху, Вт/м2К (Прил.4)

F0 - теплоотдающая поверхность ограждения, включающая поверхность между котлами, боковые стенки и днище очага, м2;

tcp0 - средняя температура поверхности ограждения за время разогрева 0С

toc - температура наружного воздуха, оС (согласно задания).

tcp0 определяется по формуле:

tcp0 = (26)

где:

- начальная температура ограждения, оС (согласно задания);

- конечная температура ограждения, оС (принимается равной 600С);



Потери тепла через верх котлов

= бк· Fк · (tcpк - toc) · 10-3 , кВт (27)

где:

бк - коэффициент теплоотдачи от котлов к воздуху Вт/м2 К, (Прил.4)

Fк - поверхность верха котлов, м2;

tcpк - средняя температура верха котлов за время разогрева, оС (tcpк = 90)

Потери тепла на разогрев конструкции

Q6 = (28)

где:

Gi - масса отдельных элементов конструкции кухни, подвергаемых нагреву, кг (прил. 14)

Сi - теплоемкость материалов, кДж К (прил.5)

t к - средняя температура конструкции кухни к концу разогрева, оС

t к состоит:

для варочного сосуда - 100 оС

для крышек котлов - 90ч92 оС

для отдельных частей - 120 оС

tн - начальная температура конструкции кухни оС,

фi - продолжительность разогрева, мин.

фi составляет: для варочного сосуда и крышек котлов - 60 мин;

для остальных частей конструкции - 30 мин.

На основании расчетных данных решаем уравнение (18) с одним неизвестным В, определяя секундный расход топлива:

Заносим полученные результаты в таблицу.

Таблица 3

Составляющие теплового баланса

4. РАСЧЕТ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ОГРАЖДЕНИЯ ОЧАГА

Потери тепла в окружающую среду через ограждения очага зависят от площади стенок ограждения, перепада температур между теплоотдающей и тепловоспринимающей средами, коэффициента теплоотдачи, либо теплопередачи.

Площадь стенок ограждения и перепад температур являются величинами неизменными для каждого конкретного случая, поэтому потери тепла зависят в основном от коэффициента теплопередачи и являются его функцией, а именно:

Q5 = f(К)

Найденное значение справедливо в каждом конкретном случае только лишь при определенном значении коэффициента теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи зависит от многих величин и может быть найден из выражения:

, Вт/м2 К (29)

Преобразуя выражение (29) находят толщину слоя изоляции:

, м (30)

где:

лиз - коэф. теплопроводности материала изоляции, Вт/м2К по Прил. 7 (для минеральной ваты = 0,03);

бД - коэф. теплоотдачи от дымовых газов к стенкам ограждения, Вт/м2К;

- термическое сопротивление сложной стенки без учета изоляции, (м2К)/Вт принимается по Прил. 5 (принимаем лi = 50 Вт/мК, дi = 0,003 м);

бн - коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, Вт/м2 принимается по Прил. 4 при температуре воздуха toc и конечной температуре ограждения to.

Абсолютное значение коэффициента теплопередачи, находят из выражения:

, Вт/м2 К (31)

где:

- средняя температура газов в очаге, 0С.

,оС (32)

где:

tд - температура горения топлива.

tд = (0,7ч0,75) tт , оС (33)

где:

tт - теоретическая температура горения топлива.

,оС (34)

где:

- низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг. Принимается по Прил.2 или рассчитывается по формуле (9);

CСО2чСW - объемные теплоемкости газов, кДж/м3К (принимаются по Прил. 3 для дров при t =800ч900 0С);

VСО2чVW - объемы газов, образующихся при сгорании топлива м3/кг (см. таблицу 2);

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам ограждения находят как сумму:

, Вт/м2 К (35)

где:

бк - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м2К, принимается по Прил. 6 при скорости газов Wг, омывающих стенки очага, длине стенки очага L и средней температуре газов tгср;

бл - коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Вт/м2К, рассчитывается по формуле:

бл = (0,5ч1,0) бк (36)

5. РАСЧЕТ ТОПКИ КУХНИ

Расчет топки кухни сводится к определению объема топочного пространства и размеров колосниковой решетки.

Объем топочной камеры определяется по формуле:

, м3 (37)

где:

qтн - тепловое напряжение объема топочной камеры, кВт/м3 (для дров qтн = 180ч200 кВт/м3).

Высота топочного пространства, т.е. расстояние от колосниковой решетки до тепловоспринимающей поверхности определяется по формуле:

, м (38)

где: F0 - площадь днища очага кухни, м2

(выбирается по компоновке).

Площадь колосниковой решетки:

, м2 (39)

где:

a - весовое напряжение колосниковой решетки, кг/м2с

(для дров a = 0,055ч0,083)

6. РАСЧЕТ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

Площадь выходного сечения дымовой трубы определяется по формуле:

, м2 (40)

где:

Vсг - секундный объем продуктов сгорания, м3/с;

Wг - скорость дымовых газов на выходе из трубы, м/с (для труб с естественной тягой Wг принимается от 0,4 до 1).

Vсг = В·Vг , м3/с (41)

где:

В - секундный расход топлива, кг/с;

Vг - объем газов, образующихся при сгорании топлива, м3/кг.



Диаметр трубы определяется из выражения:

, м (42)

Высота дымовой трубы определяется по формуле:

, м (43)

где:

Рраз - разряжение в устье дымовой трубы, кг/м2;

гВ , гГ - плотность воздуха и дымовых газов при t = 0 оС, кг/м3 (в расчетах принимаются: гВ = 1,23, гГ = 1,29);

toc, tух - температура поступающего воздуха и дымовых газов на выходе из трубы, оС;

- отношение расчетного к нормальному давлению (при расчетах принимают равное 1).

Разрежение в устье дымовой трубы следует принимать больше сопротивления газового тракта, т.е. Рраз >ДР должно быть на 25ч30%.

, кг/м2 (44)

где:

л - коэффициент, учитывающий трение газов о стенки газохода (для расчетов принимается равным 0,07ч0,1);

l - длина участка газохода, м;

d - диаметр газохода, м;

- суммарный коэффициент местного сопротивления, могут быть приняты следующие значения:

поворот под углом 45о - 0,42;

поворот под углом 90о - 1,3;

поворот под углом 180о - 2,0;

7. РАСЧЕТ КПД КУХНИ

Коэффициент полезного действия кухни определяется из выражения:

, (45)

где:

Q1 - полезно использованное тепло, кВт

Qрр - расчетный рабочий расход тепла, полученный при сгорании В кг топлива, кВт

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе мною был произведен расчет основных геометрических параметров проектируемой кухни, теплохимических показателей теплоносителей при приготовлении пищи на конкретное число питающихся.

Проектируемая мною кухня для сравнения может быть оценена по основным тактико-техническим показателям с существующими прототипами полевых кухонь.

В данном случае проектируемая кухня наиболее близка к кухне очажной КО-75М.

Для оценки достоинств и недостатков конструкции проектируемой кухни проведем сравнительный анализ:

Показатели	КО-75М	Проект
Количество питающихся	75	75
Котлы:
количество, шт.	2	3
вместимость (полн./раб.), л
для 1 бл.	56/53	58,82/50,00
для 2 бл.	40/34	38,50/27,27
для кипятка	-	44,12/37,50
Водонагреватель:
количество, шт.	1	-
вместимость (полн./раб.), л	30/26	-
Расход топлива, кг/ч
дрова (влажн. 21-33%)	18	10
Время закипания воды, мин
на твердом топливе:
в котлах для 1 и 2 бл.	45-55	45

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство по выполнению курсовой работы на тему «Технические средства приготовления, транспортирования и приема пищи в полевых условиях». Вольск:ВВВУТ, 1997 г.

2. Справочник по технике продовольственной службы. М.:Воениздат, 1993 г.

Размещено на Allbest.ru