Лекция 2. Общие принципы устройства тепловых аппаратов
1. Основные характеристики тепловых аппаратов и направления совершенствования теплового оборудования;
2. Основные узлы и элементы тепловых аппаратов, их назначение и характеристики;
3. Теплообменники, применяемые в тепловых аппаратах;
4. Технико-экономические и эксплуатационные показатели работы тепловых аппаратов.
Вопрос. 1. Общие требования, предъявляемые к тепловым аппаратам, условно подразделяются на технологические, эксплуатационные, энергетические, конструктивные, экономические, правила техники безопасности и экологичности, технической эстетики.
Удельная производительность:
где Qт - теоретическая производительность, кг/с; V0 - объем рабочей камеры аппарата, м3; F0 - площадь рабочей поверхности, м2.
Удельная металлоемкость:
где М - масса машины или аппарата, кг.
Вопрос 2. Независимо от технологического назначения тепловые аппараты состоят из следующих основных частей: рабочей камеры, теплогенерирующего устройства, корпуса, основания (постамента), тепловой изоляции, кожуха, предохранительной арматуры, контрольно-измерительной аппаратуры и приборов автоматического регулирования.
Вопрос 3. Теплообменники служат для переноса теплоты от источников тепловой энергии к обрабатываемым продуктам и подразделяются на два типа: поверхностные и смешения.
Поверхностные теплообменники (рис. 1) подразделяются на теплообменники с открытой греющей поверхностью; с рубашкой; с внутрилежащей греющей поверхностью; с поверхностными нагревателями без теплоносителей; трубчатые; типа «труба в трубе»; панельные.
Рис. 1. Принципиальные схемы поверхностных теплообменников:
а - с открытой греющей поверхностью: I - нагревательный элемент; 2 - греющий элемент; 3 - нагреваемый объем; б - с рубашкой: 1 - патрубок для входа греющего агента; 2 - рубашка; 3 - нагреваемый объем; в - с внутрилежащей греющей поверхностью нагрева: 1 - рабочий объем; 2 - электронагреватель; г - с поверхностными нагревателями без теплоносителей: 1 - гибкий нагреватель; 2 - нагреваемый объем; д - с огневым нагревом; е - трубчатый одноходовой: 1 - корпус; 2 трубы; 3 - патрубок для входа греющего агента; 4 - патрубок для выхода нагреваемой жидкости; 5 - верхняя крышка; 6, 8 - трубные решетки; 7 - патрубок для выхода греющего агента; 9 - верхняя крышка; 10 - патрубок для входа нагреваемой жидкости; ж - трубчатый многоходовой: 1 - корпус; 2 - перегородки между трубами; 3 - трубы; 4 - патрубок для выхода греющего агента; 5 - патрубок для входа нагреваемой жидкости; 6, 13 - вертикальные перегородки; 7 - патрубок для выхода нагреваемой жидкости; 8, 12 - крышки; 9,11 - трубные решетки; 10 - патрубок для выхода греющего агента; з - типа «труба в трубе»: 1 - труба для нагреваемой жидкости; 2 - патрубок для выхода греющего агента; 3 - труба для греющего агента; 4 - патрубок для входа греющего агента; и - панельные: 1 - вход нагреваемой жидкости; 2 - панель; 3 - вход греющего агента; 4 - выход нагреваемой жидкости; 5 - выход греющего агента.
Теплообменники с рубашкой (рис.2) подразделяются по виду теплоносителя, способу получения и подвода этого теплоносителя и способу его нагрева.
Рис. 2. Схемы теплообменников с рубашкой:
а - с водяным обогревом: 1 - патрубок для входа греющей воды; 2 - рубашка; 3 - корпус аппарата; 4 - патрубок для выхода греющей воды; б - с паровым обогревом: 1 - патрубок для входа пара; 2 - рубашка с выдавками; 3 - корпус аппарата; 4 - выдавки; 5 - патрубок для выхода конденсата; в - с пароводяным обогревом: 1 - рубашка; 2 - корпус аппарата; 3 - горелка (для огневого обогрева); г - с обогревом от высокотемпературного теплоносителя (фритюрница, сковорода): 1 - рубашка; 2 - корпус аппарата; 3 - электронагреватель для нагрева теплоносителя; д - с централизованным паровым нагревом: 1 - патрубок для входа пара; 2 - отражатель; 3 - корпус аппарата; 4 - рубашка; 5 - патрубок для выхода конденсата; е с паровым обогревом и автономным получением пара (электронагревателем): 1 - рубашка; 2 - корпус аппарата; 3 - парогенератор; 4- электронагреватель (ТЭН); ж - с паровым нагревом: 1 - рубашка; 2 - корпус аппарата; 3 - парогенератор; 4 -змеевиковый нагреватель; 5 - патрубок для выхода конденсата; 6 - патрубок для входа пара; з - с огневым нагревом (аппарат с панелями): 1 - рубашка; 2 - корпус аппарата; 3 - панель; 4 - горелки; и - с электродным нагревом: 1 - рубашка; 2 - корпус аппарата; 3 - парогенератор; 4 - электрод; к - с паровым обогревом при повышенном давлении (автоклав): 1 - патрубок для входа пара; 2 - рубашка; 3 - корпус аппарата; 4 - предохранительный клапан; 5 - герметичная крышка; 6 - патрубок для выхода конденсата; л - с паровым обогревом при пониженном давлении (вакуум-аппарат): 1 - патрубок для входа пара; 2 - рубашка; 3 - герметичная крышка; 4 - конденсатор; 5 - корпус аппарата; 6 - патрубок для отвода конденсата.
Теплообменники с внутрилежащей поверхностью нагрева (рис. 3).
!
Рис. 3.3. Схемы теплообменников с внугрилежащей поверхностью нагрева:
а - с ТЭНом: 1 - ТЭН; 2 - корпус аппарата; б - со змеевиком: 1 - патрубок для выхода конденсата; 2 - патрубок для входа пара; в - теплообменник: 1 - патрубок для выхода конденсата; 2 - патрубок для входа пара; 3 - корпус аппарата; 4 - трубчатый теплообменник; г - с дымо- или огневодом: 1 - дымо- или огневод; 2 - корпус аппарата; д - с ТЭНом для высокотемпературного нагрева (фритюрница): 1 - ТЭН; 2 - корпус аппарата, заполненный маслом; 3 - корзина с продуктом.
Вопрос 4.
Рис. 4. Схемы теплообменников с непосредственным контактом теплообменных сред:
а - с централизованной подачей пара: 1 - сборник конденсата; 2 - патрубок для подвода пара; 3 - функциональная емкость без отверстий; 4 - корпус аппарата; 5 - функциональная емкость с отверстиями; 6 - патрубок для отвода конденсатора; б - с автономным парогенератором: 1 - парогенератор; 2 - корпус аппарата; 3 - функциональная емкость без отверстий; 4 - функциональная емкость с отверстиями; в - непрерывнодействующий: 1 - корпус аппарата; 2 - емкость для продуктов; 3 - загрузочный бункер с затвором; 4 - патрубок для отвода конденсата; 5 - загрузочный бункер с затвором для отвода готового продукта; 6 - цепной транспортер; 7 - патрубок для ввода пара.
Коэффициент использования теплового аппарата φ определяется следующим образом:
а) для аппаратов непрерывного действия по формуле
б) для аппаратов периодического действия по формуле
где Траб – продолжительность работы аппарата в смену, ч; τ - продолжительность работы аппарата для одной загрузки, ч; ni = число загрузок аппарата в смену; τi - продолжительность одной смены, ч.
Производительность теплового аппарата
где G - масса единовременно загруженных продуктов, кг; τi - продолжительность загрузки, с; τобр - продолжительность тепловой обработки, с; τв — продолжительность выгрузки, с.
Для тепловых аппаратов непрерывного действия, в которых вырабатывается штучная или порционная продукция, производительность QT (шт.)
где Q1 - количество продукции, выпускаемой за цикл, шт.; τдв - продолжительность движения транспортера между циклами, с; τост - продолжительность остановки, с.
Для аппаратов, вырабатывающих продукцию непрерывно
где F - поперечное сечение продуктов потока, м2; v - скорость движения потока, м/ч; L - длина рабочей камеры, м; Vp - вместимость рабочей камеры, м3; τ - продолжительность технологического цикла аппарата, ч.
Коэффициент полезного действия
Полезно используемая теплота - теплота, которая расходуется непосредственно на приготовление пищи.
Удельный расход теплоты
где Qг.пр - масса (количество) готовой продукции, кг или шт.
Удельная металлоемкость
где М - масса металлоконструкции аппарата, кг; V0 - объем рабочей камеры, м3; F0 - площадь рабочей (жарочной) поверхности, м2.
Тепловое напряжение поверхности нагрева
где Qзатр - затраченная теплота, Дж/кг; FH - площадь поверхности нагрева
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
