Исследование эффективности основных конструктивных и технологических функций

Анализ проблемы

Все виды кастрюль из различных материалов, состоящие из ёмкости со свободно лежащей крышкой и работающие с доливом воды, имеют высокой расход тепловой энергии и высокие потери витаминов в готовой пище. Чтобы снизить расход тепловой энергии необходимо: устранить утечки пара в зазор между фланцами крышки и ёмкости; утилизировать тепло, используемое на нагрев кастрюли; снизить температуру приготовления пищи со 100 °С до 75-85 °С; использовать режим минимального нагрева кастрюли; обеспечить определенный термо-временной режим приготовления пищи. Для снижения потерь витаминов необходимо устранить применение воды и снизить температуру нагрева.

Для проведения исследований (НИОКР) на основании теории тепломассообмена разработана схема технологического процесса приготовления пищи и предложена конструкция кастрюли, обеспечивающая как экономию тепловой энергии, так и сохранение потерь витаминов (рис.4.8). Достижение герметичности посуды кастрюли достигнуто за счёт определённого соотношения высот металлической ёмкости 1 и крышки 2; использования заданного режима подвода тепла к теплоаккумулирующему дну кастрюли; применение определённой формы фланцев крышки 2 и металлической ёмкости 1.

Рис.4.5. Технологическая и конструктивная схема работы кастрюли для приготовления пищи без воды и жиров: 1 – металлическая ёмкость; 2 - теплоаккумулирующий элемент; 3 – крышка; 4 – порезанный продукт (картофель); 5 – водная пленка; 6 – каналы между частицами порезанных продуктов; 7 – термопары; 8 – конденсат жидкости; 9 – капли конденсата; 10 – водяной затвор; 11 – пар; δ_ж2 – слой жидкости; α_τ2 – коэффициент теплопередачи от источника нагрева к ТАЭ; α₁ – коэффициент теплоотдачи от пара в замкнутый объём ёмкости; α₂ – коэффициент теплоотдачи от поверхности ёмкости в окружающую среду.

Для утилизации тепла, расходуемого на нагрев кастрюли при её работе использован теплоаккумулирующий элемент определенного размера и выполненный из легкого экономического сплава на основе алюминия. При этом в качестве материала ёмкости 1 и крышки 3 использован материал с низким коэффициентом теплопроводности – нержавеющая сталь Х18Н9Т, чтобы уменьшить потери тепла в окружающую среду.