Расчет теплового технологического оборудования «Фритюрница»

метки: Оборудование, Фритюрница, Конвекция, Спираль, Ограждение, Режим, Аппарат, Нагрев

Особенности конструкции разработанного теплового аппарата

Фритюрницы — это специализированные жарочные аппараты, предназначенные для жарки кулинарных и кондитерских изделий в большом количестве жира, нагретого до температуры 160−180°С.

Основными частями фритюрницы периодического действия являются корпус, жарочная ванна и нагреватели.

Фритюрница настольная электрическая оснащена 2 ваннами вместимостью по 7л и 2 корзинами размером 180×180×152мм.

Жарочная ванна изготовляется из нержавеющей стали методом сварки. Верхняя часть ванны имеет прямоугольную, а нижняя выполнена в виде усеченной пирамиды. Нижняя часть ванны является «холодной зоной», где температура жира во время работы не превышает 80° С. Частицы продукта, попадая в эту часть ванны, не перегреваются и не обугливаются, в результате чего менее интенсивно загрязняется масло.

Выполнена фритюрница в виде сварной рамы, установленной на регулируемых по высоте ножках, в которой крепится облицовка из нержавеющей стали. Сверху они накрываются столом с вваренными в него двумя жарочными ваннами (190×190×247мм).

К дну каждой ванны приварен отстойник с краном. В отстойник вставлена съемная пластинка с сеткой для фильтрации масла при его сливе.

Нагрев залитого в ванну масла осуществляется тэнами, закрепленными в установленных на столе тэнодержателях. ТЭНы изготовлены из нержавеющей стали (жаропрочный и жаростойкий никелехромовый сплав).

Конструкция тэнодержателя позволяет поднимать тэны и вынимать их для санитарной обработки.

Автоматическое регулирование температуры масла осуществляется с помощью датчиков реле температуры (термостатов), которые закреплены во втулках, приваренных к ванне с внешней стороны; термобаллоны датчиков вмонтированы в жарочную ванну.

На передней верхней части фритюрницы расположены сигнальные лампы. Зеленая лампа показывает включение в работу тэнов, а желтая — по достижении заданной рабочей температуры жира. Сигнальные лампы и пакетный выключатель выведены на переднюю облицовку.

Правила эксплуатации

Перед началом работы проверяют санитарное и техническое состояние фритюрницы. Под ванной устанавливают бачок, закрывают сливные краны и заливают масло до отметки, имеющейся на стенке ванны. Электронагреватели включают поворотом выключателя. При этом загорается зеленая лампа.

Жаренье продуктов производится в сетчатых корзинах из нержавеющей стали, которые погружаются в жарочную ванну с горячим маслом. Корзина имеет безопасную ручку и крючки, с помощью которых она подвешивается на скобу для стекания масла.

Металлургические процессы при сварке низкоуглеродистых, низколегированных ...

... шва при дуговой сварке. При сварке низкоуглеродистых сталей на участке неполного расплавления металл нагревается в интервале температур между линиями ... свойств основного металла. В некоторых случаях конкретные условия работы конструкций допускают снижение отдельных показателей механических свойств ... может содержать элементы, вводимые в металл сварочной ванны. Это может привести к тому, что состав ...

Подлежащий жаренью продукт помещают в корзину, и после загорания желтой лампы, сигнализирующей о нагреве его до нижнего заданного

предела, погружают в разогретый жир. Готовность изделия проверяют органолептически.

В процессе жаренья следят за уровнем масла в ванне и периодически добавляют его тонкой струёй.

По окончании работы фритюрницу отключают, устанавливая рукоятку выключателя в положение Выкл. Оставшееся масло сливают через сливной кран в бачок. Ванны, тэны, стол, крышку, маслоотстойник, корзины промывают горячей водой и просушивают, протирая сухой салфеткой.

После 40 ч работы масло полностью заменяют, предварительно тщательно очистив фритюрницу. Для этого стенки ее очищают ершом и щеткой, заливают в ванну примерно 30 л 3% -ного раствора каустической соды или 5% -ного раствора моющего средства, включают тэны и кипятят не менее 1 ч. Затем тэны отключают, раствор сливают, а стенки ванны вновь очищают ершом и щеткой.

Периодически проверяют правильность работы температурных реле, так как нагрев масла свыше 180° ведет к образованию в нем вредных для здоровья человека веществ.

2. Определение полезно используемого тепла

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 .

Тепловое оборудование характеризуются высокой тепловой инерционностью. Поэтому расчет проводят для двух режимов работы — нестационарного (разогрева) и стационарного (непосредственной работы).

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) достигают заданной температуры.

В условиях стационарного режима теплообмен происходит без существенных изменений температуры указанных выше конструктивных элементов.

В общем виде уравнение теплового баланса выглядит следующим образом:

для нестационарного режима

Q? = Q? _П + Q?_ср +Q?_об ,

для стационарного режима

Q? = Q? _П + Q?_ср +Q?_об,

Где Q? и Q? — суммарная тепловая энергия, затрачиваемая соответственно при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

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

Расчет Q _П , кДж/ч, жарочного оборудования обычно производят путем определения затрат энергии за час работы оборудования или на 1 кг обрабатываемой продукции.

Пищевые и биологически активные стабилизаторы

... ПАВ, применяемые в пищевой промышленности, являются не индивидуальными веществами, а многокомпонентными смесями и выпускаются под фирменными наименованиями. Химическое название препарата при этом соответствует лишь основной части продукта. В зависимости ...

2.1 Режим разогрева (нестационарный)

При расчете жарочного оборудования в условиях нестационарного режима полезная теплота затрачивается на нагрев масла. Количество нагреваемого масла определяют по количеству обрабатываемых продуктов.

Для расчета полезно используемого тепла, расходуемого на нагрев пищевого жира во фритюрнице в режиме разогрева, воспользуемся формулой

где М _ж — вес пищевого жира, кг;

С _ж — теплоемкость пищевого жира 1,676 кДж/ (кг•єС);

t ₁ — температура нагрева жира (равная температуре жарки); принимаем равной 160−170 єС;

t ₀ — начальная температура пищевого жира, єС;

ф? — время нагрева жира, ч.

Количество одновременно загружаемого продукта для жарки во фритюрнице находим из выражения

где G _{0 —} количество одновременно загружаемого продукта для жарки, кг;

V _ч — объем загрузочной чаши фритюрницы, дмі;

ц — коэффициент заполнения фритюрницы (ц=0,6−0,7);

д _n — истинная плотность загружаемого продукта (мясо куриное), кг/ дмі, равная 0,85 кг/ дмі;

д _ж — плотность жира, кг/ дмі, принять равной плотности растительного масла 0,903 кг/ дмі;

г — кратность количества фритюрного жира количеству продукта (не менее 4).

кг

Вес пищевого жира при жарке во фритюре должен превосходить количество одновременно загружаемого продукта минимум в 4 раза.

кг.

Таким образом, полезно используемое тепло, расходуемое на нагрев пищевого жира во фритюрнице, будет равно

кДж/ч.

2.2 Стационарный режим

При стационарном режиме полезно используемое тепло состоит из отдельных слагаемых и определяется по формуле

где первое слагаемое — расход тепла на нагрев продукта; второе — расход тепла на испарение влаги из продукта; третье — расход тепла на образование корочки на продукте; четвертое — расход тепла на нагрев доливаемого в процессе работы пищевого жира;

М — часовая производительность по сырью, кг/ч,

кг/ч

где G _{0 —} количество одновременно загружаемого продукта для жарки, кг;

ф — продолжительность цикла обработки, мин (15 минут);

с — теплоемкость продукта 3,308 кДж/ (кг•єС);

t ₂ — температура нагрева продукта, принимаем равной 90−100 єС;

t ₄ — начальная температура продукта 20 єС;

щ _{n —} истинный продукт ужарки, принимаем равным 17%;

r — скрытая теплота испарения при атмосферном давлении, принимаем равным 2258,2 кДж/кг;

К — процентное содержание корки в продукте принимаем в пределах от 15 до 25%;

С _к — теплоемкость корочки, принимаем как теплоемкость сухого вещества, 1,67 кДж/ (кг•єС);

t ₃ — температура образования корочки, єС (135−140 єС);

m _ж — расход пищевого масла на обжаривание сырья в %; принимаем в пределах от 15 до 20%;

t ₁ — рабочая температура жира равная 170 єС;

t ₀ — начальная температура жира, єС.

Q « _П =2,92

• 3,308
• (90−20) +0,01
• 17·2,92·2258,2+

+0,01

• 20·2,92·1,67
• (135−90) +0,01
• 15·2,92·1,676
• (170−20) = =1951,13 кДж/ч

3. Определение потерь тепла в окружающую среду

Потери в окружающую среду при работе теплового оборудования в основном связаны с теплообменными процессами, происходящими между окружающей средой и внешним ограждением (корпусом) оборудования.

Для определения потерь тепла варочного аппарата в окружающую среду при нестационарных и стационарных режимах можно воспользоваться следующей формулой:

где — потери тепла через стенки аппарата в окружающую среду, кДж;

— потери тепла через крышку аппарата в окружающую среду, кДж;

— потери тепла через дно аппарата в окружающую среду, кДж.

Теплопотери через дно незначительны, так как тепловые потоки направлены снизу вверх, поэтому при расчете не учитываются. Потери тепла в окружающую среду через отдельные элементы поверхности оборудования определяются по формуле:

Q _ср = ;

где F — площадь поверхности теплообмена (крышка, стенки), м ² ;

₀ — коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м^{2 0} С;

t _п — средняя температура поверхности ограждения, ⁰ С;

t ₀ — температура окружающей среды, ⁰ С;

— продолжительность периода тепловой обработки в часах.

В процессе отдачи тепла ограждением в окружающую среду имеет место теплоотдача конвекцией и лучеиспусканием, поэтому коэффициент теплоотдачи в данном случае определяется по формуле:

₀ = _к + _л,

где _к — коэффициент теплоотдачи конвекцией, кДж/м^{2 0} С;

_л — коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, кДж/м^{2 0} С.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией необходимо выяснить характер теплообмена: происходит ли он при вынужденном или свободном движении воздуха, относительно теплоотдающей поверхности.

При вынужденном движении коэффициент теплоотдачи определяется при помощи критерия Рейнольдса Re и Прандтля Pr. Первый из них характеризует динамику потока, второй — физические константы рабочего тела (25, https:// ).

Отдача тепла стенками аппарата в окружающую среду происходит при свободном движении воздуха, поэтому определяющими являются критерии Грасгофа Gr и Прандтля Pr. Первый характеризует интенсивность конвективных потоков, возникающих вследствие разностей плотностей рабочего тела (воздуха) и перепада температур между ними и стенкой аппарата с учетом геометрической характеристики теплоотдающей поверхности.

На основе определяющих критериев находится критерий Нуссельта Nu, включающий значение коэффициента теплоотдачи конвекцией и характеризующий собой тепловое подобие.

Указанные критерии имеют следующий вид:

Re =; Pr =; Gr =; Nu = ;

где

щ — скорость движения конвективной среды, м/с;

н — коэффициент кинематической вязкости воздуха, м ² /с;

l — определяющий геометрический размер, м; Определяющим геометрическим размером при этом выбирается наибольший линейный размер или диаметр ограждения;

а — коэффициент температуропроводности воздуха, м ² /с;

g — ускорение силы тяжести, м/с ² ;

— коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м ⁰ С;

— коэффициент объемного расширения воздуха, I/ ⁰ С;

= ,

_к — коэффициент теплоотдачи конвекцией. Вт/м^{2 0} С;

t — перепад температур между ограждением и воздухом

При свободной конвекции в неограниченном пространстве критериальное уравнение имеет вид:

Nu = c (GrPr) ⁿ ,

Величины с и n для отдельных областей изменения произведения (GrPr) можно принять из таблицы 2.1.

Таблица 2.1

GrPr	с	n
110 -3 — 5102 510 2 — 2107 210 7 — 11013	1,18 0,54 0,135	1/8 ¼ 1/3

Определяющей температурой является полусумма температур рабочего тела (воздуха) и стенки.

По величине определяющей температуры воздуха выбираем по таблице физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводности а, коэффициент теплопроводности, коэффициент кинематической вязкости v, затем находят произведение (GrPr), с и n и численную величину критерия Nu.

По значению критерия Нуссельта определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием _л определяется по формуле Стефана-Больцмана:

_л = ,

где Е — степень черноты полного нормального излучения поверхности, для различных материалов (для стали шлифованной Е=0,58)

С ₀ — коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, Вт/ (м² К⁴ );

С ₀ = 5,67 Вт/ (м² К⁴ );

t _п — средняя температура теплоотдающей поверхности, ⁰ С;

t ₀ — температура окружающего поверхность воздуха, ⁰ С;

Т _п — абсолютная температура поверхности ограждения, К Т_п = t_п +273 Т₀ — абсолютная температура окружающей среды, ⁰ К Т₀ = t₀ +273

3.1 Нестационарный режим

Для расчета потерь тепла в окружающую среду можно пользоваться формулой:

где — время разогрева жира, час;

— коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м ² час⁰ С;

— средняя температура поверхности ограждения за время разогрева, ⁰ С

t _К — температура поверхности ограждения к концу разогрева, ⁰ С;

t _Н — начальная температура поверхности ограждения принимается равной температуре окружающей среды, ⁰ С.

Температуру отдельных поверхностей аппарата к концу разогрева можно принять:

а) для вертикальных поверхностей t _к = 60 — 65⁰ С;

б) для изолированной крышки жарочного оборудования t _к = 70⁰ С;

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией определяющая температура для воздуха, окружающего корпус (ограждение) будет равна:

3.1.1 Потери через крышку

Размеры крышки 188×188 мм (F _кр = 0,35 344 м² )

0,5 (90+20) =55 ⁰ С ;

это определяющая температура воздуха вблизи крышки, по ней принимаем следующие величины:

а=2,71 ^.1 0^-3 м/с; v=18,97^.1 0^-4 м/с

=0,0291 Вт/м ^. К

Pr = 0,696

= = 1/ (273+90−20) =0,0029

Gr =

(GrPr) = (3673,3 ^.0 , 696) = 2556,6

Nu=0,54 (2556,6) ^¼ =3,8

Вт/м ² .0С

С ₀ =5,67Вт (м^{2 .} К⁴ )

_л =

_л = Вт/м² .0С

₀ =_к +_л = 0,588+4,047= 4,635 Дж/м² .0С

• 3600= 16,686 кДж/м² .0С

= кДж

3.1.2 Потери тепла через стенки оборудования при нестационарном режиме

Размеры фритюрницы 460×510×430

⁰ С0,5 (40+20) =30⁰ С

— это определяющая температура воздуха вблизи стенок, по ней принимаем следующие величины:

а=2,29 ^.1 0^-3 м/с; v=16^.1 0^-4 м/с

=0,0268 Вт/м ^.0 С

Pr=0,701

=

Gr =

(GrPr) = (1726,54*0,69) =1191,31

Nu=0,54 (1191,31) ^¼ =3,17

Вт/м ^{2 .0} С

С ₀ =5,67Вт (м^{2 .} К⁴ )

_л =

_л = Вт/м^{2 .0} С

₀ = _к + _л =3,32 Вт/м^{2 .0} С=3,32•3600=11,941 кДж/м^{2 .0} С

= кДж

= 137,6 + 664= 801,6 кДж

3.2 Стационарный режим

При стационарном режиме потери тепла в окружающую среду определяется:

где — коэффициент теплоотдачи при стационарном режиме от поверхности в окружающую среду, кДж/м ^{2 0} С;

— средняя температура поверхности ограждения при стационарном режиме, ⁰ С; const для данной поверхности; принять равной температуре отдельных поверхностей к концу разогрева t_к ;

— продолжительность стационарного режима варки, час.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией, определяющая средняя температура воздуха, соприкасающегося с ограждением, будет равна:

При этой температуре для стационарного режима выбираем физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводности, коэффициент теплопроводности, коэффициент кинематической вязкости v, затем определяют произведение (GrPr), величины с и n и численную величину критерия Nu.

По значению критерия Nu при стационарном режиме определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием _л определяется по формуле Стефана-Больцмана:

₀ = _к + _л =5,924 Вт/м^{2 .0} С=5,924•3600=21,33 кДж/м^{2 .0} С

=

3.2.1 Потери через крышку

=160 ⁰ С; =0,5 (160+20) =90⁰ С, тогда

а=3,2 ^.1 0^-3 м/с; v=22,1^.1 0^-4 м/с

=0,0314 Вт/м ^.0 С

Pr = 0,69

=

Gr =

(GrPr) = (4479,76* ^.0 , 69) = 3091,0344

Nu=0,54 (3091,0344) ^¼ =4,026

Вт/м ^{2 .0} С

С ₀ =5,67Вт (м^{2 .} К⁴ )

_л =

_л = Вт/м^{2 .0} С

= кДж/ч

3.2.2 Потери тепла через стенки при стационарном режиме

=60 ⁰ С; =0,5 (60⁰ С+20⁰ С) =40⁰ С, тогда

а=2,43 ^.1 0^-3 м/с; v=16,96^.1 0^-4 м/с

=0,0276 Вт/м ^.0 С

Pr=0,699

=

Gr =

(GrPr) = (57 848,87 ^.0 , 699) = 40 378,5

Nu=0,54 (40 378,5) ^¼ =7,65

Вт/м ^{2 .0} С

С ₀ =5,67Вт (м^{2 .} К⁴ )

_л =

_л = Вт/м^{2 .0} С

₀ = _к + _л =3,904Вт/м^{2 .0} С=3,904•3600=14,05 кДж/м^{2 .0} С

= кДж

=574,23 кДж

4. Определение расхода тепла на разогрев конструкции

Потери тепла на нагрев оборудования связаны с поглощением теплоты конструкционными материалами, прежде всего, металлическими сплавами, из которых изготовлено оборудование. Наибольшему нагреву подвергаются рабочие камеры, в которых происходит тепловая обработка.

Для выполнения расчета расхода тепла на разогрев конструкции последней ведется для нестационарного и стационарного режимов работы аппарата.

При нестационарном режиме расход тепла на разогрев конструкции фритюрницы определяется выражением:

где — тепло, расходуемое на нагревание металлических конструкций фритюрницы, кДж;

— тепло, расходуемое на нагревание изоляции фритюрницы, кДж;

где G _mi — масса i-го элемента металлической конструкции (крышка, чаша и т. п. ), кг.

Для каждого элемента вес рассчитывается по формуле

где V _i — объем элемента i-ой конструкции, м³ ;

_i — плотность материала элемента конструкции, кг/м³ ;

c _mi — удельная теплоемкость материала конструкции, кДж/ (кг⁰ С).

T_mi — средняя конечная температура нагрева металлоконструкции котла, ⁰ С.

t ₀ — начальная температура металлоконструкции фритюрницы, ⁰ С.

Конечную температуру по элементам конструкции можно принять:

внутренняя поверхность фритюрницы — 170 ⁰ С;

крышка фритюрницы — 70 ⁰ С;

наружные стены — 55−60 ⁰ С;

где G _и — вес изоляционной конструкции фритюрницы, кг;

— толщина изоляционного слоя, м, определяется по формуле

где _и — коэффициент теплопроводности изоляционного материала в зависимости от средней температуры изоляции;

q =бґ ₀ (t_{н . с} -t₀ ), Вт/м² , — удельные тепловые потери поверхности

изолированной фритюрницы;

с _и — теплоемкость изоляции, кДж/ (кг⁰ С).

t _и — средняя температура нагрева изоляции, ⁰ С.

t _и = ,

где t _внутр — температура частей изоляции, касающихся жарочной емкости;

t _{н . с} — температура частей изоляции, касающихся наружных стен,⁰ С

t ₀ — начальная температура изоляции, равная температуре окружающей среды, ⁰ С.

4.1 Нагревание крышки и горизонтальной поверхности

Сталь нержавеющая: =7800кг/м ³ ; с=462Дж/кг⁰ С

= ((0,188•0,188) + 0,113).

• ^.0 , 001•^.7 800кг/м³ =1,05 кг

Q ₃ ^к =1,05.0,462

• (160−20) =68,2 кДж

4.2 Разогревание корпуса

= (2•0,001•0,43•0,46+2•0,001•0,43•0,51+0,001•0,46•0,51) •7800 = 8,337 кг

Q ₃ ^корпус =8,337

• 0,462
• (60−20) = 206,758 кДж

Q ₃ ^мет =274,958 кДж

4.3 Нагрев теплоизоляции корпуса

_и =0,53+0,22^.1 10=0,5542Вт/ (м^.0 С)

бґ ₀ =9,74+0,07

• (t_огр — t₀ ) =9,74+0,07

• (60−20) =10,2 Вт/ м^{2 .0} С

q =бґ ₀ (t_{н . с} -t₀ ) =10,2 (60−20) =400,8 Вт/м²

Вт/ (м ^.0 С).

F _и =0,8342 м²

=0,138•0,8342•30 ^. =3,45кг

=3,45•0,9

• (110−20) =279,7 кДж

= 279,7+274,958= 554,6 кДж

Таблица 2.2 — Результаты расчетов

Расход тепла, кДж/ч	Режим разогрева	Стационарный режим
Полезно используемое тепло	=6117,4	=1951,13
Потери тепла в окружающую среду	=801,6	=574,23
Потери тепла на разогрев конструкции	=554,6
Итого	7473,6	2525,36

5. Конструирование и расчет электронагревателей

Для выполнения расчета электронагревателя надо знать его мощность, допустимые удельные мощности на поверхности трубки тэна, номинальное напряжение, рабочую температуру и среду, в которой будет работать нагреватель.

Мощность оборудования определяется на основании теплового расчета по формуле

где Q — максимальное тепло, подводимое к аппарату за время разогрева Q’ или стационарного режима Q» (определяется из теплового баланса), Дж;

ф — время разогрева или стационарного режима, с.

Мощность одного тэна Р _э , кВт, определяется по формуле

где n — количество тэнов в аппарате, обусловленное назначением аппарата и схемой регулирования нагрева.

Для выполнения расчета по таблице 3.1 выбираем допустимую удельную мощность W на поверхности трубки тэна в зависимости от рабочей среды.

Таблица 3.1 — Рекомендуемые значения удельной мощности ТЭНов

Рабочая среда	Рекомендуемый материал оболочки тэна	Удельная мощность W, Вт / м 2
Жиры пищевые	Ст. 10, Ст. 20 с защитным покрытием	3 10 4
Воздух	Ст. 10, Ст. 20 с защитным покрытием	2,2 10 4
Вода	Нержавеющая сталь марки Х18Н10Т.	11 10 4

По чертежу «Схема расположения электронагревателей» (лист 2) полная длина электронагревателя L _полн составляет 1,246 м. Определяем активную длину после опрессовки L_а, , м, где L_{n ,} , — длина пассивных концов трубки ТЭНа, м, принимаем равной 0,004 м.

Длина активной части тэна до опрессовки L _а1 составляет

где — коэффициент удлинения трубки после опрессовки; принимается равным 1,15.

Полная длина трубки тэна после опрессовки L _полн составляет где L_{n олн} -длина пассивных концов трубки тэна; принимается в пределах 0,04−0,05 м.

По значению L _а1 определяем диаметр трубки корпуса тэна D, м, Электрическое сопротивление проволоки тэна после опрессовки R, Ом, составляет

где U-напряжение сети, U=220 В.

Сопротивление проволоки тэна до опрессовки R, Ом, составляет

R _o =R•a_{r ,}

где a _r . — коэффициент изменения электрического сопротивления проволоки в результате опрессовки; принимается равным 1,3.

Зная R _o , можно вычислить диаметр и длину проволоки спирали, пользуясь известными зависимостями:

• где d-диаметр проволоки, м;
• принимается в пределах от 0,0004 до 0,001

S-сечение проволоки, м ² ;

• l-длина проволоки сопротивления (активная), м.

Длина проволоки тэна согласно формуле будет равна

где d-принятый диаметр проволоки, м;

с-удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, определяемое по формуле, Омм ²

= с ₂₀ [1+а (t-20)],

где с ₂₀ — удельное сопротивление проволоки при 20° С; по таблице 3.1.;

• а — температурный коэффициент сопротивления (см. таблице 3.1)

Таблица 3.2 — Характеристики электротехнических сплавов

Марка сплава	Удельное сопротивление, при 20 0 С, Ом•м	Температурный коэффициент сопротивления, 1/ 0 С	Допустимая температура, 0 С
			предельная	рабочая
Х15Н60	(1,06…1,16) 10 -6	0,17•10 -3
Х20Н80	(1,03…1,13) 10 -6	0,15•10 -3
Х13Ю4	(1,18…1,34) 10 -6	0,15•10 -3
0Х27Ю5А	(1,37…1,47) 10 -6	0,15•10 -3

Длина одного витка спирали l _{в ,} м;. в среднем составит

l _в =1,07 (d_ст +d), м, где 1,07 — коэффициент, учитывающий пружинность спирали при навивке;

d _{ст —} диаметр стержня для навивки спирали, м.

Число витков спирали составит

Расстояние между витками равняется

Для нормального отвода тепла от спирали необходимо, чтобы расстояние между витками превышало диаметр проволоки спирали в два-три раза. Однако чем больше расстояние между витками, тем лучше условия работы спирали и тем она долговечнее.

Преобразуя формулу, получим коэффициент шага спирали Потребное количество проволоки для одного элемента с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составит.

5.1 Расчет электронагревателей

кВт

кВт

W=3 ^.1 0⁴ Вт^. м²

L _полн =1,1356 м

L _а = L_{n олн} — 2L_n = 1,246−2^.0 , 04=1, 165 м

м

Примем D=12 мм

Ом

R _o =R•a_{r ,} =46,54^.1 , 3=60,5 Ом

;

= с ₂₀ [1+а (t-20)] =1,1^.1 0^-6 [1+0,7^.1 0^-3 (950−20)] =

1,2 ^.1 0^-6 Ом. м

м

l _в =1,07 (d_ст +d) =1,07^.3 , 14 (0,007+0,001) =0,0202 м

витка

=5,94+2.20 ^.0 , 0202=6,75 м

Заключение

В ходе выполнения курсового проектирования, пользуясь данными варианта, был составлен тепловой баланс фритюрницы в период разогрева, состоящий из полезно используемого тепла, потерь тепла наружными поверхностями оборудования в окружающую среду, тепла, расходуемого на нагревание конструкции фритюрницы.

На основе полученных результатов по тепловому балансу был произведен расчет трубчатых электронагревателей.

Белобородов В. В., А. Н. Тепловое, А. С. Теплофизические, В. П. Технологическое, Кисимов Б. М.

6. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания. — Киев.: Экономика, 2003.