Расчет теплового баланса печного агрегата ПКЭ-9 для выпечки кондитерских и хлебобулочных изделий в пекарнях малой мощности

энтальпия воды, поступающей в пекарную камеру для гигротермической обработки тестовых заготовок, КДж/кг

Удельный расход тепла на нагрев и испарение воды и перегрев ее паров до температуры t   = 200 ºС  -  0,005

= расход воды ( кг/кг) ( 2860 - 40 х 4,187 ) = 13,46 КДж/кг где                   = 2860 КДж/кг при t     и атмосферном давлении

Расход тепла на нагрев транспортных приспособлений печи

В печном агрегате конвейер с люльками не выходит за пределы тупиковой пекарной камеры и не подвергается охлаждению внешней средой.

Металлические формы охлаждаются и вновь нагреваются, в этом случае имеет место расход теплоты на нагрев форм.

Расход тепла на нагрев форм:   масса формы 0,45 кг масса формового хлеба 1,2 кг где:

- масса металла форм, приходящаяся на 1 кг хлеба

= 0,45/1,2 = 0,375 кг/кг

- удельная теплоемкость металла, из которого изготовлены     формы, КДж / (        )

= 0,462 КДж / (         )

= 0,375 ч 0,462 ( 125 - 35 ) = 15,6 КДж/кг

Температура форм при входе в пекарную камеру равна температуре воздуха в расстойной камере ( 35 С) , температура форм на выходе из пекарной камеры 125 С

Потери тепла в окружающую среду наружными   поверхностями ограждений пекарной камеры

где                   - коэффициент конвективной теплоотдачи от наружной поверхности к воздуху, Вт/ ( м² × К )

- поверхность ограждения пекарной камеры, м

- температура поверхности ограждений , К

- температура воздуха на расстоянии 1 м от поверхности, К

-  приведенная степень черноты системы поверхности ограждений печи - окружающая среда.

Для определения потерь тепла в окружающую среду ограждениями печи необходимо знать коэффициент конвективной теплоотдачи стенами. Коэффициент этот входит в число Нуссельта , которое , таким образом, является искомой величиной в этой задаче.

Определим коэффициент теплоотдачи для вертикальных стен.

где                   определяются в зависимости от произведения

Критерий Грасгофа для вертикальных стен:

где                  

Определяющая температура при свободном движении воздуха вблизи ограждений печи

Т   =  ---------------- =------------------= 283 К

=Т  - Т    =313-252 = 60 К

- высота печи;                = 2488= 2,488 м

= 14,3 х 10   , м /с при Т  = 283 К

=------------------------------------ = 1,57  10

Критерий            ~ 0,72 для воздуха

Произведение критериев:

= 1,57  10    0,72 = 1,13  10

Этой величине произведения (            ) соответствуют следующие значения постоянного множителя С и показателя степени n :

С = 0,135      n =0,33

= 0,135 ( 1,13  10  )     = 600

Коэффициент конвективной теплоотдачи от вертикальных стен:

;                   = 600 ---------= :.1 Вт/ (м   к)

где                   - коэффициент теплопроводимости воздуху при Т   = 282 К                             = 0,0252 Вт / ( м  к)

Теплоотдача вертикальными поверхностями печи:

Где степени черноты поверхностей печи          и окружающей среды приняты одинаковыми и равными 0,9.

= 21.42 { 0,82 x5,7 [(0,01x313)  -(0,01 x253) ] +6,1 x(313-253)  

=  12,864 кВт

Произведем аналогичный подсчет для горизонтальных стен.

Критерий Грасгофа для горизонтальных стен

Произведение критериев:

= 1,57 10  х 0,72 = 1,13  10

=0,135 ( 1,13  10    )    = 600

Коэффициент теплоотдачи от горизонтальных стен

= 1,3

= 1,3 х 600 --------   = 7,9  Вт / (          )

где 1,3 - множитель, учитывающий более интенсивную теплоотдачу горизонтальной поверхности , отдающей тепло вверх, по сравнению с вертикальной.

Теплоотдача горизонтальными поверхностями ограждений печи

= 12,76 { 0,82 x 5,7 [(0,01 x 313)  - ( 0,01 x 253 ) ]+7,9(313-253)=

= 9,329 кВт

Всего тепла отдается в окружающую среду ограждениями печи:

=                  +                  =12,864+9,329 = 22,183 кВт

Определение толщины изоляционного слоя

Температура наружной стены печи t  =40 С

Температура стенки пекарной камеры t  = 300 C

В качестве изоляционного материала использована коамновая вата (    = 0,0618 Вт/(      )  )

Интенсивность теплоотдачи в о.с. наружной стенкой печи при       t  =40  C        = 140 Вт / м

Толщина изоляционного слоя определяется по формуле:

=                                     =                                     =0,11 м =11 см

В производственных  условиях из-за оседания изоляции и других причин изоляционный слой может быть нарушен, поэтому найденную таким путем толщину изоляционного слоя следует увеличить на 15- 20 %.

Принимаем :                       = 15 см.

3. Расчет предохранительной мембраны

Эксплуатация технологического оборудования, в котором возможен аварийный рост давления газов, сопряжена с серьезной опасностью. Аварии носят характер взрыва, разрушительная сила которого зависит от давления и объема аппарата.

Поэтому во всех случаях, когда возможно превышение предельно допустимого давления газов в оборудовании, последнее должно быть надежно защищено от разрушения предохранительными устройствами. Назначение предохранительных устройств состоит в предотвращении роста давления сверх предельно допустимого при отклонении технологического процесса от нормы.

Одним из самых распространенных способов защиты оборудования от разрушения давлением является применение предохранительных устройств для сброса давления. В качестве предохранительных устройств широко используют различного рода предохранительные мембраны.

Предохранительные мембраны представляют собой специально ослабленные устройства с точно рассчитанным порогом разрушения по давлению. Мембраны просты по конструкции и обеспечивают в то же время высокую надежность защиты оборудования.

Далее приведен расчет предохранительной мембраны на заданное давление срабатывания.

Исходные данные:

Рс - требуемое давление срабатывания мембраны

Рс = 1,005 Ратм.

D - рабочий диаметр мембраны

D = 160 мм

t - температура в месте установки мембраны

t = 300 С

Расчетом необходимо определить толщину мембраны S.

Выбираем материал мембраны: фольга алюминиевая АДМ, максимальная