Основные принципы расчета теплового

ОБОРУДОВАНИЯ

Для проведения теплового расчета в варианте задания указаны тип аппарата, его габаритные размеры, а также дополнительные сведения, включающие время разогрева, приготавливаемую кулинарную продукцию и т.д.. Задачей теплового расчета является определение максимальной и минимальной мощностей, а также проектирование и расчет электронагревателей.

Некоторые необходимые для расчетов справочные данные представлены в приложениях данного пособия. Недостающие величины при согласовании с преподавателем можно принимать ориентировочно по опыту работы или по другим литературным источникам.

При тепловом расчете оборудования с целью определения необходимого количества энергии и тепловой мощности для обработки того или иного изделия необходимо составить уравнение теплового баланса, представляющее собой сумму различных составляющих энергетических затрат, имеющих место при работе аппарата. К основным составляющим энергетических затрат при работе электрических тепловых аппаратов относятся:

― полезная теплота Q_П, затрачиваемая на непосредственную обработку продукта;

― потери тепла в окружающую среду Q_ср;

― потери тепла на нагрев оборудования Q_об.

Перед началом теплового расчета необходимо разработать чертеж общего вида оборудования (см. прил. 10), на котором показывают особенности конструкции, расположение и тип основных органов управления, а также формы и размеры основных элементов (внешнего ограждения, рабочей камеры и др.), которые необходимы для расчета Q_П, Q_ср, Q_об. Основой для разработки этого чертежа служат заданные габаритные размеры оборудования, внутрь которых необходимо вписать рабочие камеры или поверхности. При этом следует обеспечить выполнение характеристик (условий), указанных в дополнительных сведениях задания (объем варочных камер, площадь жарочных поверхностей, количество противней и др.). Например, объем варочной емкости макароноварки (прил. 10) составляет 25 л (0,500×0,295×0,170=0,025 м³), что соответствует указанному в задании объему. Формы и размеры рабочих камер должны обеспечить удобство и безопасность работы с оборудованием. Кроме того, между вертикальными поверхностями рабочих камер и внешним ограждением оборудования, как правило, проектируют тепловые зазоры, заполненные теплоизоляционным материалом для снижения тепловых потерь и повышения эффективности работы оборудования. Толщину теплоизоляционного слоя можно определить по методике, указанной на с. 23 (формула 2.41) данного пособия.

Большинство видов теплового оборудования характеризуются высокой тепловой инерционностью, что связано с особенностью их конструкции, используемыми конструкционными материалами и типами электронагревателей. Такое оборудование рассчитывают для двух режимов работы - нестационарного (разогрева) и стационарного (непосредственной обработки). Исключение составляют СВЧ-печи, индукционные (ТВЧ) плиты, некоторые виды теплового оборудования с ИК-излучателями.

Под нестационарным режимом понимается начальный период работы оборудования, в процессе которого оно выходит на заданный тепловой режим, при котором рабочие камеры, поверхности или греющие среды (воздух, вода, жир и т.д.) достигают заданной температуры. В условиях стационарного режима теплообмен происходит без существенных изменений температуры указанных выше конструктивных элементов. Это объясняется тем, что наступает тепловое насыщение и конструкционные материалы не способны поглощать большое количество тепловой энергии или количество поглощенной ими энергии примерно равно количеству энергии, отдаваемой в окружающую среду (квазистационарное состояние).

В общем виде уравнение теплового баланса выглядит следующим образом:

для нестационарного режима

,                                     (2.1)

для стационарного режима

,                            (2.2)

где Q^I и Q^II – суммарная тепловая энергия, затрачиваемая соответственно при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

Так как нестационарный и стационарный режимы при тепловой обработке продукта протекают последовательно и независимо друг от друга, то необходимую мощность оборудования определяют по тому уравнению теплового баланса, сумма которого окажется больше ( или ).