Печь хлебопекарная ротационная

Содержание
Содержание
Введение
1.Анализ современного оборудования, предназначенного для выпечки хлеба, хлебобулочных и кондитерских изделий
2.Конструкция и режим работы проектируемой электрической ротационной хлебопекарной печи
2.1 Описание конструкции проектируемой хлебопекарной печи
2.2 Принцип действия и режим работы проектируемой хлебопекарной печи
2.3 Технологические свойства сырья и готового продукта
3. Расчетная часть проекта
3.1 Расчет теплового баланса
3.2 Энергетический расчет
3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик печи
4. Техническая характеристика проектируемой хлебопекарной печи
Заключение
Список использованных источников

Количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру:
шт. (4)
где N - количество противней, загруженных в рабочую камеру, шт., N=16;
a- длина, противня, м;
b- ширина противня, м;
d-диаметр булки, м.
Конечная среднеобъемная температура булочки может бытьопределена по формуле:
0С. (5)
Количество испарившейся жидкости за период термообработкипродукта:
∆W= М5 · n· (1-z) =0,6 ·96·(1-0,99)=0,576 кг. (6)
Удельная теплота парообразования:
r = (2500 - 2,38)·103 =(2500-2,38·125)·103 = 2202,5·103 (7)
13132800+1268640=14401440 Дж.
Количество теплоты, теряемое наружными облицовкамив окружающую среду Q5, ,Дж, и Q'5, Дж, определяют по формулам:
(8)
(9)
где F- суммарная площадь наружных облицовок, м ;
, - коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок шкафа соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Вт/(м ·град).
Площадь наружных облицовок F, м2 :
F = 2(A·H + B·H) + A·B. (10)
F= 2·2,4·(1,65+1,65)+ 2,4·1,65= 15,84 +3,96=19,8 м2.
Коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок определяются по формулам:
(11)
(12)
Дж. (13)
Дж. (14)
Количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкциипри нестационарном режиме, работы Q6, Дж, определяют по формуле:
(15)
где М1, М2, МИЗ - соответственно масса внутренних стенок рабочей камеры, масса наружных облицовок и масса теплоизоляции, кг;
с1, с2, сИЗ- соответственно теплоемкость металла внутренних стенок рабочей камеры, теплоемкость металла наружных облицовок и теплоемкость теплоизоляции, Дж/(кг·град);
К расчету следует принять с1=с2= 461 Дж/(кг·град), сИЗ = 921 Дж/(кг·град), МИЗ = 10 кг.
Массу внутренних стенок рабочей камеры и массу наружных облицовок принять равным по величине и определить по формуле:
кг. (16)
=
=4460175+66902625+1169670=72532470 Дж.
Количество теплоты на разогрев противня:
(17)
.
где с4 - теплоемкость металла противня. К расчету с4 принимаем с4= с1.
=2798631+72532470=75331101 Дж. (18)
=14401440 +5007420 +148534,2 =19557394,2Дж .(19)
Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарном Р, Вт, и стационарномР', Вт, режимах определяется по формуле:
кВт . (20)
кВт. (21)
Вывод: Рассчитанная мощность для проведения технологического процесса не превышает номинальную (52 кВт) [2].
3.2 Энергетический расчет
Расчет нагревательного элемента проводим с целью определения геометрических размеров трубки, проволоки и спирали трубчатого нагревательного элемента (ТЭНа).
Конфигурация и размеры рабочего пространства, в котором установлен ТЭН.
Мощность ТЭНа Р, Вт, определяют из соотношения
(22)
где - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;
п - количество ТЭНов, шт.
Напряжение электрической сети U, В, определяем из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.
ТЭН используют для нагрева воздушной среды до температуры ниже 4000С. Удельную нагрузку на поверхности трубки и спирал выбираем из методических указаний.
Конфигурацию ТЭНа и размеры рабочего пространства, в котором он установлен, выявляем из конструкции заданного теплового аппарата.
Исходными данными для расчета ТЭНа представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Исходные данные для расчета ТЭНа
Наименование Показатели 1 2 Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, , кВт 14,0 Количество ТЭНов в аппарате, п, шт. 12 Единичная мощность ТЭНа Р, Вт 410 Напряжение электрической сети, U, В 220 Продолжение таблицы 3.2 1 2 Вид среды, в которой работает ТЭН воздух Удельная нагрузка на поверхности трубки WТ, Вт/м2 1,2·104 Удельная нагрузка на поверхности спирали WП, Вт/м2 7·104 Конфигурация ТЭНа трубчатая Размеры рабочего пространства, в котором установлены ТЭНы, мм Длина 1000 Ширина 760 Высота 180
Расчетная схема представлена на рисунке 3.1.
а - параметры трубки; б - параметры спирали.
Рисунок 3.1 Схема к расчету ТЭНа
Расчет ТЭНа выполняем в три этапа:
- определяем размеры трубки;
- рассчитываем размеры проволоки;
- находим размеры спирали.
Расчет размеров трубки. Определяем длину активной части трубки ТЭНа , м, по формуле:
м (23)
Где DТ - диаметр трубки ТЭНа, принимаем в пределах DT =0,012 м.
Полученное значение соотносим с размерами рабочего пространства с учетом формы ТЭНа. Длина рабочего пространства 1000 мм.
Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки LA0, m, из соотношения:
м (24)
где - коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, = 1,15.
Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки, м, по формуле:
LТ=LA + 2Lп, (25)
где Ln - длина пассивного конца трубки ТЭНа.
Длину пассивного конца трубки (длину контактного стержня) Lп , принимаем в зависимости от способа крепления ТЭНа в аппарате. При способе крепления А , Ln= 0,04 м.
LТ =0,907+2·0,04=0,987 м.
Расчет геометрических размеров проволоки ТЭНа. Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения:
Ом (26)
а сопротивление проволоки ТЭНа до отпрессовки R0 , Ом, из выражения
(27)
где - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки, =1,3.
Ом. (28)
Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочейтемпературе, , Ом·м, по формуле:
(29)
где - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20 °С,
Ом·м;
- температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного
сопротивления проволоки при изменении температуры, град -1;
t - рабочая температура проволоки, °С.
Для сплава марки нихром Х15Н60 =1,18·10-6 Ом·м, =0,17·10-3 град -1, t=850°С.
=1,35·10-6 Ом·м (30)
Определяем диаметр проволоки ТЭН d, м, по формуле:
0,00044 м (31)
Выбираем ближайший стандартный диаметр dПР (т.е. результат округляем до десятых долей миллиметра). Принимаем диаметр проволоки спирали 0,0005 м.
Находим длину проволоки ТЭН lПР, м, из выражения:
м. (32)
Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке :
=1,1·104 Вт/м2 (33)
не превышает предельно допустимых величин.
Расчет размеров спирали. Вычисляем длину одного витка спирали lВ , м, по уравнению:
(34)
где 1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со
стержня намотки;
dС - диаметр стержня намотки, м, выбираем из конструктивных
соображений dС = 0,003...0,006 м.
м (35)
Находим количество витков спирали п, шт, по формуле:
шт. (36)
Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением:
м. (37)
Для обеспечения хорошею отвода тепла oт внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношение а>dПР. Для выполнения условия, необходимо взять диаметр стержня намотки 0,008 м.
Проведем расчет с dС =0,008.
м (38)
Находим количество витков спирали п, шт, по формуле:
(39)
Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением:
м. (40)
Определяем шаг спирали s, м, по формуле:
(45)
коэффициент шага КШ
(46)
и коэффициент стержня намотки КС
16 (47)
Определяем диаметр спирали ТЭНа DСП, м, по формуле:
DСП = dПР ·(Kc+2) (48)
DСП =0,0005·(16+2)=0,009 м. (50)
Находим общую длину проволоки l0, м, с учетом навивки наконцы контактных стержней по 20 витков:
= 20,37+2·20·0,0286 = 23,51 м. (51)
3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик печи
Для определения эффективности работы печи необходимо определить следующие основные характеристики: удельный расход теплоты на единицу готовой продукции и коэффициент полезного действия.
Расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме Дж/кг, определяют по формуле:
(51)
где МГ- масса готового продукта, кг.
кг. (52)
Дж/кг. (53)
Коэффициент полезного действия при стационарном режиме ηT определяют по формуле:
(54)
Производительность – основной технико-экономический показатель технологического оборудования. Формула для производительности ротационных машин имеет вид:
П= m*np =1*34= 34 кг/ч (55)
np = частота вращения рабочего вала;
m = количество рабочих позиций,1
np = nэ / iобщ = 68/2.0=34 (56)
nэ = частота вращения вала электродвигателя, об/мин
nэ =Uобщ * iобщ = 34*2=68
iобщ – общее передаточное число всей трансмиссии (57)
iобщ = iцилиндр. = 2.0
При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами или расчетами по эмпирическим формулам с использованием коэффициентов, полученных из многочисленных опытов.
При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи.
Расчетная мощность электродвигателя:
Nэл.= N1/ηп = 1.5/0.95 = 1.5 кВт. (58)
где N1 - мощность, потребляемая механизмом1.5; ηп - КПД передачи 0.95.
Номинальная мощность электродвигателя, принятого по каталогу, должна быть равна или несколько больше расчетной [6].
4. Техническая характеристика проектируемой хлебопекарной печи
Основные технические характеристики и параметры печи приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Техническая характеристика печи
Наименование параметра Значение параметра Производительность, шт./ за одну выпечку
- батоны массой 0,5 кг (6 шт. на противне)
Вместимость
- хлебные формы № 7, №10, шт.
- противни (плоские или волнистые разм. 600x660 мм)
Номинальная потребляемая мощность, кВт
Номинальное напряжение, В
Род тока, частота тока
Диапазон установки температуры в пекарной камере, °С Время разогрева до температуры 250° С, мин, не более Расход воды за один цикл пароувлажнения. л/цикл, не более
Габаритные размеры, мм
длина
ширина (с пандусом)
высота
Площадь выпечки, м2
Масса, кг, не более
96*
135**
18**
52
3N-380 Переменный, 50Гц 50-300
30
6
1650
1650
2400
7,1**
1300 * При использовании 16 ярусной стеллажной тележки.
** При использовании 18 ярусной стеллажной тележки.

Заключение
Современные печи должны быть оснащены программируемой панелью управления, где отдельные процессы выпечки занесены в память панели и обслуживающий персонал нажатием одной кнопки запускает печь в работу.
Если обслуживающий персонал будет устанавливать параметры мануально, то рано или поздно сделает ошибку. Но эти издержки по сравнению с другими небольшие.
Другим интересным вариантом панелей управления является вывод данных на внешний компьютер.
Любой производственный процесс регистрируется в компьютере и методом обратного анализа данных можно прийти к интересным выводам. Например, можно указать на плохую организацию рабочего процесса.
Перспективным решением было бы обеспечить быстро перенастраиваемыми функциями перехода с одного температурного режима выпечки на другой. Благодаря чему удастся сэкономить энергозатраты.
Процесс развития ротационных печей не прекращается, и печи в ближайшем будущем должны будут сократить затраты на рабочий персонал с помощью роботизации.
Приведем в пример решение, где ротационные печи и расстойные шкафы соединены в автоматическую линию, тележки механически подаются из шкафов расстойки в печь. Весь процесс управляется с одного терминала без нахождения обслуживающего персонала у печи.
Затраты по производству данного вида оборудования довольно высокие в настоящее время, поэтому такая система сейчас используется только в США и Японии, т.е. в странах с высокими требованиями персонала по заработной плате, но возможно, что данное ноу-хау придет и к нам.
Список использованных источников
Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. - М.: Высшая школа, 2001. - 841 с.
Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1990 – 303 с.
Володарский А.В., Михелев А.А., Сигал М.Н. Промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производств: - 2-е изд., перераб.и доп. - М.: Агропромиздат,1986. - 125 с.
Золин В. П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания: Учеб. для нач. проф. образования. - 2-е изд., стереотип. - М.: Академия, 2000. - 256 с.
Оборудование предприятий общественного питания. Тепловое оборудование: методические указания к выполнению курсового проекта / [сост.: доцент Н.П. Коршунов; ст. преподаватель Е.А. Соколова]. – 2-е изд., доп. – Новосибирск: СибУПК, 2006. – 68 с.
Михелев А.А. и др. Расчет и проектирование печей хлебопекарного производства. – М.: Пищевая Промышленность,1979. - 362с.
Порцев В.З. Структура и правила оформления текстовых документов: Методические указания. – Екатеринбург: УрГЭУ, 2005. - 54 с.
Рензяев О.П. Технологическое оборудование предприятий хлебопекарной промышленности :учебное пособие. – Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2002. – 164 с.
Хромеенков В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. – Спб: ГИОРД, 2004. – 496 с.
URL: http://www.agrocomplete.ru/equipment/rotary-ovens.html
URL: http://www.revent-ural.ru/
Печь хлебопекарная ротационная Лист 38 Изм Лист № докум. Подп. Дата
Изм Лист № докум. Подп. Дата Разраб. Печь хлебопекарная ротационная Стадия Лист Листов Проверил ДП 2 34 Н.контр. Утверж.