Шкаф пекарный

Содержание
Введение
1.Анализ современного оборудования, предназначенного для выпечки мучных кондитерских и кулинарных изделий
2. Конструкция и режим работы проектируемого шкафа
2.1 Описание конструкции проектируемого шкафа
2.2 Принцип действия и режим работы проектируемого шкафа
2.3 Технологические свойства сырья и готового продукта
3. Расчетная часть проекта
3.1 Расчет теплового баланса
3.2 Расчет нагревательного элемента
3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик шкафа
4. Техническая характеристика проектируемого шкафа
Заключение
Список использованных источников

Количество теплоты, затраченное соответственно при нестационарном Q3ATP, Дж, и стационарном режимах Q'3ATP, Дж, определяется по формулам:
, (1)
(2)
где Q5, Q'5 - количество теплоты, теряемое наружными поверхностями шкафа
в окружающую среду соответственно при нестационарном и
стационарном режимах, Дж;
Q6 - количестве теплоты, расходуемое на разогрев конструкции шкафа при
нестационарном режиме работы шкафа, Дж;
Q1 - количестве полезно используемой теплоты на разогрев продукта, Дж;
QПР- количество теплоты на разогрев противня, Дж.
Количество полезно используемой теплоты Q1,, Дж, определяется по формуле:
(3)
где М5 – масса булки, принимаем М5 =0,6 кг
п - количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру, шт;
с - теплоемкости продукта, Дж/(кг·град), с = 2400 Дж/(кг-град).
- конечная среднеобъемная температура булочки, °С;
∆W - количество испарившейся жидкости за период термообработки продукта, кг;
r- удельная теплота парообразования, Дж/кг.
Количество полуфабрикатов, загруженных в рабочие камеры:
шт. (4)
где N - количество противней , загруженных в рабочие камеры, шт., N=2;
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) =0,3 ·32·(1-0,99)=0,092 кг. (6)
Удельная теплота парообразования:
r = (2500 - 2,38)·103 =(2500-2,38·125)·103 = 2202,5·103 (7)
2052000+211440=2363 кДж.
Количество теплоты, теряемое наружными облицовками шкафав окружающую среду Q5, ,Дж, и Q'5, Дж, определяют по формулам:
(8)
(9)
где F- суммарная площадь наружных облицовок шкафа, м ;
, - коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок шкафа соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Вт/(м ·град).
Площадь наружных облицовок шкафа F, м2 :
F = 2(A·H + B·H) + A·B. (10)
F= 2·1,3·(1,2+1,04)+ 1,2·1,04= 5,824 +1,248=7,072 м2.
Коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок определяются по формулам:
(11)
(12)
кДж. (13)
= 2098 кДж. (14)
Количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкциипри нестационарном режиме, работы шкафа пекарного 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)
=
=2687630+28342280+1169670=32199580 Дж =32200 кДж.
Количество теплоты на разогрев противня:
(17)
кДж.
где с4 - теплоемкость металла противня. К расчету с4 принимаем с4= с1.
=1711+32200=33911 кДж. (18)
=2363 +2098 +148 =4609 кДж . (19)
Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарном Р, Вт, и стационарномР', Вт, режимах определяется по формуле:
кВт . (20)
кВт. (21)
Расчет вели для трех камер. По технической характеристике мощность 1 камеры шкафа равна 5,2 кВт.
Вывод: Рассчитанная мощность для проведения технологического процесса не превышает номинальную.
3.2 Расчет нагревательного элемента
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 400 0 С 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 – шкафа пекарного.
Исходными данными для расчета ТЭНа представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Исходные данные для расчета ТЭНа
Наименование Показатели 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 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=8500С [5]
=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 шкафа
Для определения эффективности работы шкафа 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)
4. Техническая характеристика проектируемого шкафа
Количество пекарных камер, шт. 3 Вид энергоносителя электрический ток Род тока трехфазный переменный Количество ТЭНов, шт. 12 Номинальная мощность, кВт 14,4 Напряжение, В 380/220 Частота, Гц 50 Производительность, кг/ч 80 Максимальная температура в пекарной камере, °С 350 Время разогрева камеры до t=280 °С, мин. 50 Неравномерность нагрева воздуха в камере, °С 40 Габаритные размеры камеры, мм 950х1100х170 Габаритные размеры шкафа, мм 1040х1200х1630 Размеры противня, мм 530х650х40 Масса, кг 350

Заключение
В процессе выполнения работы был спроектирован шкаф пекарный для приготовления булочки для чизбургера.
Для этого был проведен анализ современного оборудования, предназначенного для выпечки мелких хлебопекарных изделий. Установлено, что ассортимент пекарных шкафов разнообразен. Они различаются между собой количеством и размером рабочих камер, температурой в камере и удельной поверхностной мощностью нагревателя.
С учетом технологических свойств пищевой среды разработана конструкция и принцип действия шкафа пекарного, проведен конструкционный тепловой расчет.

Список использованных источников
Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1990 – 303 с.
Беляев М.И. Оборудование предприятий общественного питания. Тепловое оборудование. -М.: Экономика, 1990.- 560 с.
Золин В. П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания: Учеб. для нач. проф. образования. - 2-е изд., стереотип. - М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. - 256 с.
Литвина Л.С., Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1990.
Оборудование предприятий общественного питания. Тепловое оборудование : методические указания к выполнению курсового про-екта / [сост.: доцент Н.П. Коршунов; ст. преподаватель Е.А. Соколова]. – 2-е изд., доп. – Новосибирск : СибУПК, 2006. – 68 с.
Структура и правила оформления текстовых документов: Методические указания / Порцев В.З. и др.; УрГЭУ. - 2005. - 54 с.
URL: http://www.znaytovar.ru/s/Texnologicheskie_svojstva_pishhev.html
URL: http://hotmax.com.ua/index.php
URL: http://www.kpsk.ru/pages/pischa11.html#15
URL: http://rbs.ru/vttv/99/firms/vologopt/r-spe3br.htm
URL:http://www.galeontorg.ru/vitrina/technology-equipping/stove/637.good
Шкаф пекарный Лист 34 Изм Лист № докум. Подп. Дата
Изм Лист № докум. Подп. Дата Разраб. Шкаф пекарный Стадия Лист Листов Проверил ДП 2 34 Н.контр. Утверж.