Оборудование предприятий общественного питания (стр. 2 из 5)

с_СМ – средняя теплоемкость смеси загружаемых продуктов в интервале температур t_Kи t_H, кДж/кг⁰С.

с₁, с₂, с₃…с_n– теплоемкости отдельных продуктов, кДж/кг⁰С.

Теплоемкость отдельных продуктов принимается из таблицы или подсчитывается по формуле:

с_см=

, (2.1.7.)

а– влажность продукта в процентах по массе;

b – 100-а– сухие вещества, содержащиеся в продукте в процентах по

массе.

1,68 – средняя теплоемкость сухих веществ, кДж/кг⁰С;

t_K– конечная температура загружаемых продуктов (температура

кипения), ⁰С;

t_СМ– начальная средняя температура загружаемых продуктов,

определяемая из выражения:

t_СМ=

, (2.1.8.)

t₁, t₂…t_n – начальная температура отдельных продуктов загружаемых в котел, ⁰С.

_DW¢¢=17кг^.0,02=0,34кг

Общее количество загруженных одновременно в макароноварку пельменей.

Среднюю теплоемкость смеси, т.е. пельменей можно принять равной 1,68 кДж/кг⁰С

t_СМ – начальная средняя температура загружаемых пельменей составляет –18⁰С

п=

=0,85^.(40-3,92)/1,37=22,38

G_СМ=13порций^.1кг=13кг

Q₁¢¢ =22,38кг^.1,68^.10³Дж/кг⁰С(100⁰С+18⁰С)+0,34кг^.2258,2^.10³ Дж/кг =3344908Дж=3344,91кДж

2.1.2. Определение потерь тепла в окружающую среду

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

, (2.1.9.)

где

- потери тепла через стенки макароноварки в окружающую

среду, кДж;

- потери тепла через крышку макароноварки в окружающую

среду, кДж;

- потери тепла через дно макароноварки в окружающую среду, кДж.

Теплопотери через дно незначительны, поэтому при расчете не учитываются.

Потери тепла определяются по формуле:

Q₂ =

; (2.1.10.)

где F – поверхность ограждения (крышка, стенки), м²;

a₀ – коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м²час. ⁰С;

t_п – средняя температура поверхности ограждения, ⁰С;

t₀ – температура окружающей среды, ⁰С;

t - продолжительность периода варки в часах.

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

a₀ = a_к + a_л, (2.1.11.)

где a_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, кДж/м²час⁰С;

a_л – коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, кДж/м²час⁰С.

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

Надо помнить, что 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.

Необходимо знать, что 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 а– коэффициент температуропроводности воздуха, м²/с;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

l - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м⁰С;

b - коэффициент объемного расширения воздуха, I/⁰С;

b =

, (2.1.12.)

a_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Вт/м²×⁰С;

l – определяющий геометрический размер, м;

v – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с;

Dt – перепад температур между ограждением и воздухом

. (2.1.13.)

При свободной конвекции в неограниченном пространстве критериальное уравнение имеет вид:

Nu = c(Gr×Pr)ⁿ, (2.1.14.)

Величины с иn для отдельных областей изменения произведения (Gr×Pr) можно принять из таблицы 2.1.:

Таблица 2.1.

Gr×Pr	с	п
1×10-3 - 5×102 5×102 - 2×107 2×107 - 1×1013	1,18 0,54 0,135	1/8 ¼ 1/3

Определяющим геометрическим размером при этом может являться диаметр котла или высота ограждения.

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

Например, средняя температура одностенной крышки котла к концу разогрева составляла 90⁰С, а начальная температура ее была 20⁰С, тогда средняя температура крышки в период разогрева будет равна:

,

а определяющая температура воздуха вблизи крышки:

0,5(55+20)=37,5⁰С.

По величине определяющей температуры воздуха выбирают по таблице физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводности а, коэффициент теплопроводности l, коэффициент кинематической вязкости v, затем находят произведение (Gr×Pr), с и n и численную величину критерия Nu

По значению критерия Нуссельта определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией

, (2.1.15.)

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием a_л определяется по формуле Стефана-Больцмана:

a_л =

, (2.1.16.)

где Е– степень черноты полного нормального излучения поверхности, для различных материалов

С₀ – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, Вт/(м²×К⁴); С₀ = 5,67 Вт/(м²×К⁴);

t_п – средняя температура теплоотдающей поверхности, ⁰С;

t₀– температура окружающего поверхность воздуха, ⁰С;

Т_п – абсолютная температура поверхности ограждения, К

Т_п = t_п+273

Т₀– абсолютная температура окружающей среды, ⁰К

Т₀ = t₀+273

Нестационарный режим.

Для расчета потерь тепла в окружающую среду можно пользоваться формулой:

, (2.1.17.)

где t¢ - время разогрева аппарата, час;

- коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м²час⁰С;

- средняя температура поверхности ограждения за время разогрева, ⁰С

, (2.1.18.)

t_К –температура поверхности ограждения к концу разогрева, ⁰С;

t_Н– начальная температура поверхности ограждения принимается равной температуре окружающей среды, ⁰С.

Температуру отдельных поверхностей макароновареи к концу разогрева можно принять:

а) для стен t_к = 60 – 65⁰С;

б) для одностенной крышки макароноварки t_к = 85 – 90⁰С;

в) для двухстенной крышки макароноварки t_к = 70 –75⁰С.

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

, (2.1.19.)