Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Південно-Уральський державний університет
Кафедра "Технологія продуктів громадського харчування"
Курсова робота
З дисципліни "Обладнання підприємств громадського харчування"
Керівник
Кісімов Б.М.
"_____"______________ 2005
Автор курсової роботи
Студент групи КОМ-456
Солуянов М.М..
Робота захищена з оцінкою:
________________________
"______"_____________ 2005
Челябінськ 2005

Зміст
Введення
1 Об'ємно-планувальне рішення
1.1 Кількість, площі та розміри камер
1.2 Розташування камер і вимоги до їх розміщення
1.3 Вимоги до приміщень для холодильних агрегатів
2 Розрахункові параметри повітряного середовища
3 Розрахунки теплової ізоляції
3.1 Ізоляційні конструкції холодильників та їх особливості
3.2 Методика розрахунку товщини шару теплоізоляції
3.3 Розрахунок теплоізоляції огорож
3.3.1 Розрахунок теплоізоляції в м'ясо-рибної камері
3.3.2 Розрахунок теплоізоляції в камері овочів і безалкогольних напоїв
3.3.3 Розрахунок теплоізоляції в молочно-жирової камері
4 Тепловий розрахунок камер
4.1 Мета і методика розрахунку
4.2 теплоприпливи через огорожі
4.2.1 теплоприпливи через огорожі в м'ясо-рибної камері
4.2.2 теплоприпливи через огородження в камері овочів і безалкогольних напоїв
4.2.3 теплоприпливи через огорожі в молочно-жирової камері
4.3 теплоприпливи від продуктів
4.4 Експлуатаційні теплоприпливи
4.5 Зведена таблиця теплопритоків в холодильник
5 Розрахунок і вибір холодильного обладнання
5.1 Вибір системи охолодження і холодильних машин
Висновок
Література

Введення
Тепловим називають устаткування, призначене для теплової обробки продуктів.
При конструюванні та проектуванні різних видів теплового обладнання, враховують різні умови, що забезпечують найбільшу ефективність виробництва і експлуатації цього обладнання. З цією метою користуються цілим рядом різних показників, які утворюють групу техніко-економічних характеристик теплового обладнання. Техніко-економічні характеристики дозволяють оцінити швидкість обробки, енерговитрати, собівартість, та ін показники, які характеризують ефективність роботи того чи іншого теплового обладнання. Як правило, багато хто з цих показників, вказуються в технічному завданні на обладнанні, за яким проводять його проектування, а також в технічному паспорті на обладнанні, що пред'являються покупцеві на його придбання.
Однією з найважливіших техніко-економічних характеристик є його продуктивність. У загальному випадку під продуктивністю розуміють, здатність обладнання зробити ту чи іншу роботу, в тому числі і пов'язаної з обробкою будь-якої кількості продукту, протягом якого-небудь часу.
Метою курсової роботи з технологічного обладнання підприємств громадського харчування є отримати студентами навичок у самостійній роботі, навчити студентів користуватися довідковою літературою, розвинути у них винахідливість, а також закріпити отриманих раніше знань з різних дисциплін.
Виконання проекту дозволить студентам усвідомити всю складність технічних рішень технологічних завдань з тим, щоб у своїй виробничій діяльності правильно ставити завдання перед інженерами-механіками для створення ефективного технологічного обладнання.
1 Вибір завдання
Завдання на проектування включає в себе вихідні дані відповідно з варіантом завдань.
Розробка конструкції, розрахунок продуктивності та теплової розрахунок обладнання та електронагрівальних елементів вироблялися, користуючись табличними даними:

Варіант, найменування обладнання	Габаритні розміри, мм	Потужність, кВт	Додаткові відомості	Найменування страви
Макароноварки	420х700х880	9,00	1бак x 25 л , Τ р = 15хв	Пельмені відварні

2 Основні принципи розрахунку і проектування теплового
обладнання
Для проведення теплового розрахунку в завданні вказана певна конструкція апарату і технологічний процес. Конструктивні розміри основних елементів апарату ув'язуються потім з даними теплового розрахунку.
Завданням теплового розрахунку електричного теплового обладнання є визначення максимальної та мінімальної потужностей і розрахунок трубчастих електронагрівачів.
Теплові баланси апаратів складаються, орієнтуючись на прикладені методики і користуючись рекомендованої літературою. При виконанні курсового проекту відсутні величини приймаються орієнтовно з досвіду роботи або іншим літературним джерелам.
2.1. Методика теплового розрахунку електричної макароноварки
При проектуванні електричних макароноварки для визначення годинної витрати електричної енергії та розрахунку електричних нагрівальних елементів необхідно скласти тепловий баланс апарату.
Тепловий баланс електричного макароноварки для періоду розігріву можна виразити таким рівністю:
Q = Q ₁ + Q ₂ + Q _3,     (2.1.1.)
де Q - підведений тепло, кДж;
Q ₁ - корисно використане тепло, кДж;
Q ₂ - Втрати тепла зовнішніми поверхнями макароноварки в навколишнє середовище, кДж;
Q ₃ - тепло, що витрачається на нагрівання конструкції макароноварки і на пароутворення в пароводяної сорочці, кДж.
2.1.1. Визначення корисно використовуваного тепла
Режим нагрівання (нестаціонарний)
Для визначення корисно використовуваного тепла при нагріванні води для варіння пельменів до температури кипіння можна застосувати таку формулу:
, (2.1.2.)
де G _B - кількість води, що нагрівається, кг; G _B = V _K × j × r;
  V _K - обсяг варильної ємності макароноварки, л;
  j - коефіцієнт заповнення макароноварки;
r - щільність води, кг / м ^3; при температурі води 60 º С дорівнює 971,8 кг / м ^3;
з _В - теплоємність води, кДж / кг ⁰ С, в інтервалі температур t _K і t _H; прийняти рівною 4,195 кДж / кг º С;
t _H - початкова температура води, що заливається, ⁰ С, при розрахунку t _H можна прийняти 10 ⁰ С;
t _K - кінцева температура води, ⁰ С; t _K »100 ⁰ С;
_D W ¢ - кількість випарувалася води в період розігріву до 100 ⁰ С 0,5% від ваги рідини в макароноварки, кг
r = 2258,2 кДж / кг - прихована теплота пароутворення води при
атмосферному тиску.
Для визначення кількості окремих продуктів, що завантажуються в котел, необхідно визначити кількість порцій страви.
Кількість порцій п, шт., Визначається за формулою:
п = , (2.1.3.)
де j - коефіцієнт заповнення котла; 85%;
V _K - загальний об'єм котла, л;
V _п - об'єм однієї порції, л;
V _в - об'єм испаряемой рідини в період розігріву і кипіння страви, л.
Кількість вологи, що видаляється в процесі варіння окремих страв, залежить від часу варіння і визначається з матеріального балансу процесу варіння, тобто
  V _ісп = G _см + W - G _гп, (2.1.4.)

де G _гп - вага готової продукції (страв), кг

  W - загальна кількість рідини, що завантажується в макароноварки, кг
Щільність фаршу ^0,9. 10 ³ кг / м ^3;
Щільність тесту ^0,6. 10 ³ кг / м ³
На один пельмень доводиться 7гр фаршу
6гр тесту
V ₁ = 0,007 кг / ^0,9. 10 ³ кг / м ³ = ^7,8. 10 ^-6 м ³
V ₂ = 0,006 кг / 0,6.10 ³ кг / м ³ = ^1. 10 ^-5 м ^3, отже обсяг одного пельменя дорівнює:
^7,8. 10 ^-6 м ^{3 +1.} 10 ^-5 м ³ = ^17,8. 10 ^-6 м ³
Тоді обсяг 1 кг пельменів становить ^17,8. 10 ^-6 м ^3. 77 = ^13,7. 10 ^-4 м ³ = 1,37 л
G _гп = ^1кг. 1,08 = 1,08 кг, так як приварений в пельменях дорівнює 8%
V _ісп = G _см + W - G _гп, = 1кг +4 кг-1, 08кг = 3,92 кг
п = = ^0,85. (40л-3, 92Л) / 5,48 = 5.6 порції
V = ^5.6. 5,48 л = 30.68л
j = ^30.68. 100/40 = 70,6% = 0,76
G _B = V _K × j × r = 0,040 м ^{3. 0,76.} 971,8 кг / м ³ = 29,5 кг
_D W ¢ = 29,5 ^кг. 0,5% / 100% = 0,14 кг
Q ₁ ¢ = 29,5 ^{кг. 4,195.} 10 ³ Дж / ​​кг º ^С. (100 ⁰ С-10 ⁰ С) +0,14 ^{кг. 2258,2. 3 жовтня} кДж / кг = 11453873Дж = 11453,8 кДж
  Стаціонарний режим (режим кипіння)
Корисно використане тепло на режим слабкого кипіння визначається за формулою:
= _D W ¢ ¢ × r + G _^СМ. C _^СМ. (T _К - t _СМ), (2.1.5.)
де _D W ¢ ¢ - кількість вологи, що видаляється в процесі кипіння вмісту котла, кг.
За досвідченим даними можна приймати рівним 1,5 ... 2,0% від ваги рідини в баку.
де G _РМ - загальна кількість завантажених у варильний котел харчових продуктів, кг.
G _СМ = g ₁ + g ₂ + g ₃ + ... + g _n; (2.1.6.)
  g _1, g _2, g ₃ ... g _n - кількість окремих продуктів, що завантажуються в котел, визначається за нормами розкладки для приготування цієї страви, кг;
з _СМ - середня теплоємність суміші завантажуються продуктів в інтервалі температур t _K і t _H, кДж / кг ⁰ С.
з _1, с _2, з ₃ ... з _n - теплоємності окремих продуктів, кДж / кг ⁰ С.
Теплоємність окремих продуктів приймається з таблиці або підраховується за формулою:
з _см = , (2.1.7.)
а - Вологість продукту у відсотках за масою;
b - 100-а - Сухі речовини, що містяться в продукті у відсотках за
масі.
1,68 - середня теплоємність сухих речовин, кДж / кг ⁰ С;
t _K - Кінцева температура завантажуються продуктів (температура
кипіння), ⁰ С;
t _СМ - початкова середня температура завантажуються продуктів,
визначається з виразу:
t _СМ = , (2.1.8.)
t _1, t ₂ ... t _n - початкова температура окремих продуктів завантажуються в котел, ⁰ С.
_D W ¢ ¢ = ^17кг. 0,02 = 0,34 кг
Загальна кількість завантажених одночасно в макароноварки пельменів.

Середню теплоємність суміші, тобто пельменів можна прийняти рівною 1,68 кДж / кг ⁰ С

t _СМ - початкова середня температура завантажуються пельменів становить -18 ⁰ С
п = = ^0,85. (40-3,92) / 1,37 = 22,38
G _СМ = ^{13порцій.} 1кг = 13кг
Q ₁ ¢ ¢ = 22,38 ^{кг. 1,68.} 10 ³ Дж / ​​кг ⁰ С (100 ⁰ С +18 ⁰ С) +0,34 ^{кг. 2258,2.} 10 ³ Дж / ​​кг = 3344908Дж = 3344,91 кДж

2.1.2. Визначення втрат тепла в навколишнє середовище

Для визначення втрат тепла макароноварки в навколишнє середовище при нестаціонарних і стаціонарних режимах можна скористатися наступною формулою:
, (2.1.9.)
де - Втрати тепла через стінки макароноварки в навколишнє
середу, кДж;
- Втрати тепла через кришку макароноварки в навколишнє
середу, кДж;
- Втрати тепла через дно макароноварки в навколишнє середовище, кДж.
Тепловтрати через дно незначні, тому при розрахунку не враховуються.
Втрати тепла визначаються за формулою:
Q ₂ = ; (2.1.10.)
де F - поверхня огородження (кришка, стінки), м ^2;
a ₀ - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні огородження в навколишнє середовище, кДж / м ² год. ⁰ С;
  t _п - середня температура поверхні огородження, ⁰ С;
  t ₀ - температура навколишнього середовища, ⁰ С;
t - тривалість періоду варіння в годинах.
У процесі віддачі тепла огорожею котла має місце тепловіддача конвекцією та випромінюванням, тому коефіцієнт тепловіддачі в даному випадку визначається за формулою:
a ₀ = a _к + a _л, (2.1.11.)
де a _k - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, кДж / м ² год ⁰ С;
  a _л - коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, кДж / м ² год ⁰ С.
При визначенні коефіцієнта тепловіддачі конвекцією перш за все необхідно з'ясувати характер теплообміну: чи відбувається він при вимушеному або вільному русі повітря, щодо теплоотдающей поверхні.
Треба пам'ятати, що при вимушеному русі коефіцієнт тепловіддачі визначається за допомогою критерію Рейнольдса Re і Прандтля Pr. Перший з них характеризує динаміку потоку, другий - фізичні константи робочого тіла.
Необхідно знати, що віддача тепла стінками апарата в навколишнє середовище відбувається при вільному русі повітря, тому визначальними є критерії Грасгофа Gr і Прандтля Pr. Перший характеризує інтенсивність конвективних потоків, що виникають внаслідок різниць густин робочого тіла (повітря) і перепаду температур між ними і стінкою апарату з урахуванням геометричної характеристики теплоотдающей поверхні.
На основі визначальних критеріїв знаходиться критерій Нуссельта Nu, що включає значення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією і характеризує собою теплове подобу.
Зазначені критерії мають такий вигляд:
Re = ; Pr = ; Gr = ; Nu = ;
де а - коефіцієнт температуропровідності повітря, м ² / с;
g - прискорення сили тяжіння, м / с ^2;
l - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт / м ⁰ С;
b - коефіцієнт об'ємного розширення повітря, I / ⁰ С;
b = , (2.1.12.)
   a _к - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією. Вт / м ² × ⁰ С;
   l - визначальний геометричний розмір, м;
   v - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря, м ² / с;
   D t - перепад температур між огорожею і повітрям
. (2.1.13.)
При вільної конвекції в необмеженому просторі критеріальне рівняння має вигляд:
Nu = c (Gr × Pr) ^n, (2.1.14.)
Величини с і n для окремих областей зміни твору (Gr × Pr) можна взяти з таблиці 2.1.:
Таблиця 2.1.

Gr × Pr	з	п
1 × 10 -3 - 5 × 10 лютого 5 × 10 2 - 2 × 10 Липень 2 × 10 7 - 1 × 13 жовтень	1,18 0,54 0,135	1 / 8 ¼ 1 / 3

Визначальним геометричним розміром при цьому може бути діаметр котла або висота огорожі.
Визначальною температурою є полусумма температур робочого тіла (повітря) і стінки.
Наприклад, середня температура одностінний кришки котла до кінця розігріву становила 90 ⁰ С, а початкова температура її була 20 ⁰ С, тоді середня температура кришки в період розігріву буде дорівнює:
,
а визначальна температура повітря поблизу кришки:
0,5 (55 +20) = 37,5 ⁰ С.
За величиною визначальною температури повітря вибирають за таблицею фізичні параметри повітря: коефіцієнт температуропровідності а, коефіцієнт теплопровідності l, коефіцієнт кінематичної в'язкості v, потім знаходять твір (Gr × Pr), с і n і чисельну величину критерію Nu
За значенням критерію Нуссельта визначається коефіцієнт тепловіддачі конвекцією
, (2.1.15.)
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням a _л визначається за формулою Стефана-Больцмана:
a _л = , (2.1.16.)
де Е - Ступінь чорноти повного нормального випромінювання поверхні, для різних матеріалів
З ₀ - коефіцієнт лучеиспускания абсолютно чорного тіла, Вт / (м ² × К ^4); С ₀ = 5,67 Вт / (м ² × К ^4);
t _п - середня температура теплоотдающей поверхні, ⁰ С;
t ₀ - температура навколишнього поверхню повітря, ⁰ С;
Т _п - абсолютна температура поверхні огородження, К
Т _п = t _п +273
Т ₀ - абсолютна температура навколишнього середовища, ⁰ К
Т ₀ = t ₀ + 273
Нестаціонарний режим.
Для розрахунку втрат тепла в навколишнє середовище можна користуватися формулою:
, (2.1.17.)
де t ¢ - час розігріву апарату, час;
- Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні огородження в навколишнє середовище, кДж / м ² год ⁰ С;
- Середня температура поверхні огородження за час розігріву, ⁰ С
, (2.1.18.)
t _{К-температура} поверхні огороджень до кінця розігріву, ⁰ С;
t _Н - початкова температура поверхні огородження приймається рівною температурі навколишнього середовища, ⁰ С.
Температуру окремих поверхонь макароновареі до кінця розігріву можна прийняти:
а) для стін t _к = 60 - 65 ⁰ С;
б) для одностінний кришки макароноварки t _к = 85 - 90 ⁰ С;
в) для двухстенной кришки макароноварки t _до = 70 -75 ⁰ С.
При визначенні коефіцієнта тепловіддачі конвекцією визначальна температура для повітря, що оточує корпус (огородження) буде дорівнює:
, (2.1.19.)
1. Втрати через кришку

0,5 (55 ⁰ С +20 ⁰ С) = 37,5 ⁰ С - це визначальна температура повітря поблизу кришки, по ній приймаємо такі величини:
а = ^2,43. 10 ^-3 м / с; v = ^16,96. 10 ^-4 м / с
l = 0,0276 Вт / ^{м. 0} С = 0,0276 Дж / ^{​​см. 0} С = 99,4 Дж / ^{​​год. м. 0} С
Pr = ^16,96. 10 ^-4 м/с/2, ^43. 10 ^-3 м / с = 0,69
b = = 1 / 273 +55 ⁰ С-20 ⁰ С = 0,00325
  Gr = = ^0,00325. 9,8 Н / ^кг. (0,7) ³ м / ^(16,96. 10 ^-4 м / с) ^2. 55 ⁰ С-20 ⁰ С = ^{13,3. 10} квітня
(Gr × Pr) = ^(13,3. 10 ^4. 0,69) = ^{9,2. 10} квітня
Nu = 0,54 ^(13,3. 10 ^4. 0,69) ^{1 / 4} = 9,4
= ^9,4. 99,44 Дж / ^{​​год. М. 0} С / 0,7 м = 1334,8 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 1,3 кДж / м ^{2. Год. 0} С
З ₀ = 5,67 Вт (м ^2. До ⁴⁾ = 5,67 Дж / ^​​с. М ² К ⁴ = 20412Дж / ^{м. Год.} До ⁴
a _л = = ^0,52. 20412Дж / ^м. ЧК ⁴ / 55 ⁰ С-20 ^{0 С.} ((55 ⁰ С +273 / 100) ⁴ - (20 ⁰ С +273 / 100) ⁴⁾ = 12750Дж / м ^{2 год. 0} С = 12,753 кДж / м ^{2 год. 0} С
a ₀ = a _к + a _л = 1334,8 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С +12750 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 14084,8 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 14,1 кДж / м ^{2 год. 0} З
= 14084,8 Дж / ​​м ^{2 год. 0 С.} 0,7 ^м. 0,42 ^м. (55 ⁰ С-20 ^{0 С).} 0,25 год = 36233,15 Дж = 36,2 кДж

Стаціонарний режим

При стаціонарному режимі втрати тепла в навколишнє середовище визначається:

, (2.1.20.)
де - Коефіцієнт тепловіддачі при стаціонарному режимі від поверхні в навколишнє середовище, кДж / м ² год ⁰ С;
     - Середня температура поверхні огорожі при стаціонарному режимі, ⁰ С; »Const для даної поверхні; прийняти рівною температурі окремих поверхонь до кінця розігріву t _к;
  t ¢ ¢ - тривалість стаціонарного режиму варіння, годину.
При визначенні коефіцієнта тепловіддачі конвекцією, що визначає середня температура повітря, що стикається з огорожею, буде дорівнює:
, (2.1.21.)
При цій температурі для стаціонарного режиму вибираю фізичні параметри повітря: коефіцієнт температуропровідності a, коефіцієнт теплопровідності l, коефіцієнт кінематичної в'язкості v, потім визначають твір (Gr × Pr), величини с і n і чисельну величину критерію Nu.
За значенням критерію Nu при стаціонарному режимі визначається коефіцієнт тепловіддачі конвекцією
, (2.1.22.)
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням a _л визначається за формулою Стефана-Больцмана:
=
2. Втрати через кришку

   = 90 ⁰ С; = 0,5 (90 ⁰ С +20 ⁰ С) = 55 ⁰ С, тоді
а = ^2,71. 10 ^-3 м / с; v = ^18,97. 10 ^-4 м / с
l = 0,0291 Вт / ^{м. 0} С = 0,0291 Дж / ^{​​с. м. 0} С = 104,76 Дж / ^{​​год. м. 0} С
Pr = ^18,97. 10 ^-4 м/с/2, ^71. 10 ^-3 м / с = 0,7
b = = 1 / 273 +90 ⁰ С-20 ⁰ С = 0,00292
  Gr = = ^0,00292. 9,8 Н / ^кг. (0,7) ³ м / ^(18,97. 10 ^-4 м / с) ^2. 90 ⁰ С-20 ⁰ С = ^{19. 10} квітня
(Gr × Pr) = ^(19. 10 ^4. 0,7) = ^{13,3. 10} Квітень
Nu = 0,54 ^(13,3. 10 ^4. 0,7) ^{1 / 4} = 10,3
= ^10,3. 104,76 Дж / ^{​​год. М. 0} С / 0,7 м = 1541,5 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 1,5 кДж / м ^{2. Год. 0} С
З ₀ = 5,67 Вт (м ^2. До ⁴⁾ = 5,67 Дж / ^​​с. М ² К ⁴ = 20412Дж / ^{м. Год.} До ⁴
a _л = = ^0,52. 20412Дж / ^м. ЧК ⁴ / 90 ⁰ С-20 ^{0 С.}
((90 ⁰ С +273 / 100) ⁴ - (20 ⁰ С +273 / 100) ⁴⁾ = 15152,6 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 15,2 кДж / м ^{2 год. 0} С
a ₀ = a _к + a _л = 1541,5 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С +15152,6 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 16694,1 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 16,7 кДж / м ² год ^{. 0} С
= 16694,1 Дж / ​​м ^{2 год. 0 С.} 0,7 ^м. 0,42 ^м. (90 ⁰ С-20 ^{0 С).} 0,12 ч = 41227,75 Дж = 41,2 кДж

1.Потеря тепла через стіни при нестаціонарному режимі
= 60 ⁰ С +20 ⁰ С / 2 = 40 ⁰ С
0,5 (40 ⁰ С +20 ⁰ С) = 30 ⁰ С - це визначальна температура повітря поблизу стін, по ній приймаємо такі величини:
а = ^2,29. 10 ^-3 м / с; v = ^16. 10 ^-4 м / с
l = 0,0268 Вт / ^{м. 0} С = 0,0268 Дж / ^{​​см. 0} С = 96,48 Дж / ^{​​год. м. 0} С
Pr = ^16. 10 ^-4 м/с/2, ^29. 10 ^-3 м / с = 0,69
b = = 1 / 273 +40 ⁰ С-20 ⁰ С = 0,0034
  Gr = = ^0,0034. 9,8 Н / ^кг. (0,7) ³ м / ^(16. 10 ^-4 м / с) ^2. 40 ⁰ С-20 ⁰ С = ^{8,9. 10} квітня
(Gr × Pr) = ^(8,9. 10 ^4. 0,69) = ^{6,1. 10} квітня
Nu = 0,54 ^(8,9. 10 ^4. 0,69) ^{1 / 4} = 8,5
= ^8,5. 96,48 Дж / ^{​​год. М. 0} С / 0,7 м = 1171,5 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 1,2 кДж / м ^{2. Год. 0} С
З ₀ = 5,67 Вт (м ^2. До ⁴⁾ = 5,67 Дж / ^​​с. М ² К ⁴ = 20412Дж / ^{м. Год.} До ⁴
a _л = = ^0,52. 20412Дж / ^м. ЧК ⁴ / 40 ⁰ С-20 ^{0 С.} ((40 ⁰ С +273 / 100) ⁴ - (20 ⁰ С +273 / 100) ⁴⁾ = 11823,6 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 11,8 кДж / м ^{2 год. 0} С
a ₀ = a _к + a _л = 1171,5 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С +11823,6 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 12995,1 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 12,99 кДж / м ² год ^{. 0} С
Gr = = ^0,0034. 9,8 Н / ^кг. (0,42) ³ м / ^(16. 10 ^-4 м / с) ^2. 40 ⁰ С-20 ⁰ С = ^{1,9. 4 жовтня}
(Gr × Pr) = ^(1,9. 10 ^4. 0,69) = ^{1,3. 10} квітня
Nu = 0,54 ^(1,9. 10 ^4. 0,69) ^{1 / 4} = 5,8
= ^5,8. 96,48 Дж / ^{​​год. М. 0} С / 0,7 м = 1332,3 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 1,3 кДж / м ^{2. Год. 0} С
З ₀ = 5,67 Вт (м ^2. До ⁴⁾ = 5,67 Дж / ^​​с. М ² К ⁴ = 20412Дж / ^{м. Год.} До ⁴
a _л = = ^0,52. 20412Дж / ^м. ЧК ⁴ / 40 ⁰ С-20 ^{0 С.} ((40 ⁰ С +273 / 100) ⁴ - (20 ⁰ С +273 / 100) ⁴⁾ = 11823,6 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 11,8 кДж / м ^{2 год. 0} С
a ₀ = a _к + a _л = 1332,3 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С +11823,6 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 13155,9 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 13,2 кДж / м ² год ^{. 0} С
= 12995,1 Дж / ​​м ^{2 год. 0 С.} 0,7 ^м. 0,2 ^м. (40 ⁰ С-20 ^{0 С).} 0,25 год = 9096,6 Дж = 9,1 кДж
Однакових стін по площі 2, отже
9096,6 ^Дж. 2 = 18193,2 Дж = 18,2 кДж
= 13155,9 Дж / ​​м ^{2 год. 0 С.} 0,42 ^м. 0,2 ^м. (40 ⁰ С-20 ^{0 С).} 0,25 год = 5525,5 Дж = 5,5 кДж
Однакових стін по площі 2, отже
5525,5 ^Дж. 2 = 11051Дж = 11,1 кДж
= 18193,2 Дж +11051 Дж = 29244,2 Дж = 29,2 кДж
2.Потері тепла через стіни при стаціонарному режимі
= 60 ⁰ С; = 0,5 (60 ⁰ С +20 ⁰ С) = 40 ⁰ С, тоді
а = ^2,43. 10 ^-3 м / с; v = ^16,96. 10 ^-4 м / с
l = 0,0276 Вт / ^{м. 0} С = 0,0276 Дж / ^{​​с. м. 0} С = 99,36 Дж / ^{​​год. м. 0} С
Pr = ^16,96. 10 ^-4 м/с/2, ^43. 10 ^-3 м / с = 0,698
b = = 1 / 273 +60 ⁰ С-20 ⁰ С = 0,0032
  Gr = = ^0,0032. 9,8 Н / ^кг. (0,7) ³ м / ^(16,96. 10 ^-4 м / с) ^2. 60 ⁰ С-20 ⁰ С = ^{15. 4 жовтня}
(Gr × Pr) = ^(15. 10 ^4. 0,698) = ^{11. 10} Квітень
Nu = 0,54 ^(15. 10 ^4. 0,698) ^{1 / 4} = 9,7
= ^9,7. 99,36 Дж / ^{​​год. М. 0} С / 0,7 м = 1376,8 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 1,4 кДж / м ^{2. Год. 0} С
З ₀ = 5,67 Вт (м ^2. До ⁴⁾ = 5,67 Дж / ^​​с. М ² К ⁴ = 20412Дж / ^{м. Год.} До ⁴
a _л = = ^0,52. 20412Дж / ^м. ЧК ⁴ / 60 ⁰ С-20 ^{0 С.}
((60 ⁰ С +273 / 100) ⁴ - (20 ⁰ С +273 / 100) ⁴⁾ = 13072,3 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 13,1 кДж / м ^{2 год. 0} С
a ₀ = a _к + a _л = 13072,3 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С +1376,8 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 14449,1 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 14,4 кДж / м ^{2 год. 0} С
Gr = = ^0,0032. 9,8 Н / ^кг. (0,42) ³ м / ^(16,96. 10 ^-4 м / с) ^2. 60 ⁰ С-20 ⁰ С = ^{3,2. 10} Квітня
(Gr × Pr) = ^(3,2. 10 ^4. 0,698) = ^{2,2. 10} квітня
Nu = 0,54 ^(3,2. 10 ^4. 0,698) ^{1 / 4} = 6,6
= ^6,6. 99,36 Дж / ^{​​год. М. 0} С / 0,42 м = 1561,4 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 1,6 кДж / м ^{2. Год. 0} С
З ₀ = 5,67 Вт (м ^2. До ⁴⁾ = 5,67 Дж / ^​​с. М ² К ⁴ = 20412Дж / ^{м. Год.} До ⁴
a _л = = ^0,52. 20412Дж / ^м. ЧК ⁴ / 60 ⁰ С-20 ^{0 С.} ((60 ⁰ С +273 / 100) ⁴ - (20 ⁰ С +273 / 100) ⁴⁾ = 13072,3 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 13,1 кДж / м ^{2 год. 0} С
a ₀ = a _к + a _л = 13072,3 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С +1561,4 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 14633,7 Дж / ​​м ^{2 год. 0} С = 14,6 кДж / м ^{2 год. 0} С
= 14449,1 Дж / ​​м ^{2 год. 0 С.} 0,7 ^м. 0,2 ^м. (60 ⁰ С-20 ^{0 С).} 0,12 ч = 9709,8 Дж = 9,7 кДж
Однакових стін по площі 2, отже
9709,8 ^Дж. 2 = 19419,6 Дж = 19,4 кДж
= 14633,7 Дж / ​​м ^{2 год. 0 С.} 0,42 ^м. 0,2 ^м. (60 ⁰ С-20 ^{0 С).} 0,12 ч = 5900,31 Дж = 5,9 кДж
Однакових стін по площі 2, отже
5900,31 ^Дж. 2 = 11800,62 Дж = 11,8 кДж
= 19419,6 Дж +11800,62 Дж = 31220,22 Дж = 31,2 кДж

2.1.3.Определеніе витрати тепла на розігрів конструкції
Для виконання розрахунку витрат тепла на розігрів конструкції останньої ведеться тільки для нестаціонарного режиму роботи апарату. Треба пам'ятати, що витрата тепла на розігрів конструкції макароноварки визначається виразом:
, (2.1.23.)
де - Тепло, що витрачається на нагрівання металевих конструкцій макароноварки, кДж;
- Тепло, що витрачається на нагрівання ізоляції макароноварки, кДж;
, (2.1.24.)
де G _mi - маса i-го елемента металевої конструкції (кришка,
перфорована поверхня, внутрішній котел і т.п.), кг.
Для кожного елемента вага розраховується за формулою
, (2.1.25.)
де V _i - Обсяг елемента i-ої конструкції, м ^3;
r _i - щільність матеріалу елемента конструкції, кг / м ^3;
c _mi - питома теплоємність матеріалу конструкції, кДж / (кг × ⁰ С). Значення щільності і питомих теплоємностей окремих матеріалів наведені в додатку В.
T _mi - середня кінцева температура нагріву металоконструкції котла, ⁰ С.
t ₀ - початкова температура металоконструкції котла, ⁰ С.
Кінцеву температуру по елементах конструкції можна прийняти:
- Внутрішня поверхня варильної ємності - 100 ⁰ С;
- Кришка макароноварки - 85 ⁰ С;
- Зовнішні стіни - 55-60 ⁰ С;
, (2.1.26.)
де G _і - вага ізоляційної конструкції макароноварки, кг;
- Товщина ізоляційного шару, м, визначається за формулою
, (2.1.27.)
де l _і - коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу в залежності від середньої температури ізоляції;
q = α _'0 (t _{н.с-t 0),} Вт / м ^2, - питомі теплові втрати поверхні
ізольованого котла;
с _і - теплоємність ізоляції, кДж / (кг × ⁰ С).
   t _і - середня температура нагріву ізоляції, ⁰ С.
t _і = , (2.1.28.)
де t _вар. - температура частин ізоляції, що стосуються варильної
ємності, ⁰ С;
  t _н.с - температура частин ізоляції, що стосуються зовнішніх стін, ⁰ С
  t ₀ - початкова температура ізоляції, рівна температурі навколишнього середовища, ⁰ С.
1. Нагрівання кришки
Сталь нержавіюча: r = 7800кг / м ^3; з = 462Дж/кг ⁰ С
= 0,7 ^м. 0,42 ^м. 0,001 м = 0,000294 м ^3. 7800кг / м ³ = 2,3 кг

Q ₃ ^к = 2,3 ^кг. 462Дж/кг ⁰ С (85-20) = 69069Дж = 69кДж

2. Розігрівання бака
V = ^{0,2. 0,5. 2.} 0,002 ^{+0,2. 0,25. 2.} 0,002 ^{+0,5. 0,25.} 0,002 = 0,00085 м ³
= 0,00085 м ^3. 7800кг / м ³ = 6,63 кг
Q ₃ ^б = 6,63 ^кг. 462Дж/кг ⁰ С (100-20) = 245044,8 Дж = 245кДж
3. Нагрівання перфорованої поверхні
S = 0,25 ^м. 0,5 м = 0,125 м ^2; отворів в перфорованій поверхні становить 20% від загальної площі, тоді площа всіх отворів дорівнює:
S = ^0,125. 0,2 = 0,025 м ²
Sодного отвори = ПD ² / 4 = ^3,14. (0,004) ² / 4 = ^12,5. 10 ^-6 м ²
Nколічество отворів = 0,025 м ² / ^12,5. 10 ^-6 м ² = 2000шт
V ₁ = 0,25 ^м. 0,5 ^м. 0,001 м = 0,000125 м ³
V ₂ = ^12,5. 10 ^-6 м ^2. 0,001 ^м. 2000шт = 0,000025 м ³
V = 0,000125 м ³ -0,000025 м ³ = 0,0001 м ³
= 0,0001 м ^3. 7800кг / м ³ = 0,78 кг
Q ₃ ^п.п = 0,78 ^кг. 462Дж/кг ⁰ С (100-20) = 28828,8 Дж = 28,8 кДж
= 69Дж +245 кДж +28,8 кДж = 342,8 кДж
4. Нагрівання теплоізоляції
l _і = 0,059 ^+0,00026. (90 +50 / 2) = 0,0772 Вт / ^{(м. 0} С)
q = α _'0 (t _{н.с-t 0)} = 3,65 Вт / м ^{2. год. 0} С (50 ⁰ С-20 ⁰ С) = 109,5 Вт / м ²
= 0,0772 Вт / ^{(м. 0 С).}
(90 ⁰ С-50 ⁰ С) / 109,5 Вт / м ² = 0,028 м = 2,8 см
F _і = 0,2 ^м. 0,42 ^м. Лютого +0,2 ^м. 0,7 ^м. 2 = 0,448 м ²
= 0,028 ^м. 0,448 м ^2. 30 = 0,37632 кг
= 0,37632 ^{кг. 0,46. 103.} (90 ⁰ С-20 ⁰ С) = 12116,86 Дж = 12,12 кДж

Витрата тепла, кДж	Режим розігріву	Стаціонарний режим	Загальний% від всіх витрат
Корисно використане тепло	6610,3	3344,91	86,5
Втрати тепла в навколишнє середовище	65,4	72,4	1,26
Втрати тепла на розігрів конструкції	599,92	-	12,24
Разом	727562	3417,31	100

3 Методика розрахунку електронагрівачів

Для виконання розрахунку електронагрівача треба знати його потужність, допустимі питомі потужності на поверхні трубки тена, номінальна напруга, робочу температуру і середовище, в якому буде працювати нагрівач. Потужність електронагрівача визначається на підставі потужності апарату або його певного вузла, (смаження поверхня, шафа) і числа нагрівачів у ньому.
Потужність апарата визначається з теплового балансу за формулою
, (3.2.1.)
де Q - максимальне тепло, підводиться до апарату за час розігріву чи стаціонарного режиму (визначається з теплового балансу), Дж;
t - час розігріву чи стаціонарного режиму, с.
Потужність одного тена Р _е. визначається за формулою
, (3.2.2.)
де п - кількість тенів в апараті, обумовлене призначенням апарату і схемою регулювання нагріву.
При розрахунку важливо правильно вибрати діаметр дроту. При завищенні його потрібно велика довжина дроту, що викличе перевитрата дорогого матеріалу і збільшення габаритів нагрівача, при заниженні діаметра - спіраль швидше перегорить.
Для виконання розрахунку за таблицею 3.1. вибираємо допустиму питому потужність W на поверхні трубки тена в залежності від робочого середовища.
Таблиця 3.1.

Робоче середовище	Рекомендований матеріал оболонки тена	Питома потужність W, Вт / м 2
Вода Жири харчові Повітря	Нержавіюча сталь марки Х18Н10Т. Ст. 10, Ст. 20 з захисним покриттям. Ст. 10, Ст. 20 з захисним покриттям.	11 10 4 3 10 4 2,2 10 4

Довжина активної частини трубки тена після опресовування L _a вибирається залежно від розмірів, форми і схеми розміщення тенів в зоні нагріву або за формулою
, (3.2.3.)
де D - зовнішній діаметр трубки тена, м.
Довжина активної частини тена до запресовування L _а1 складає
, (3.2.4.)
де g - коефіцієнт подовження трубки після обпресування, приймається рівним 1,15.
Повна довжина трубки тена після опресовування L _повн становить
(3.2.5.)
де L _{n ОЛН-довжина} пасивних решт трубки тена, приймається в межах 0,04-0,05 м.
Електричний опір дроту тена після опресовування становить
, (3.2.6.)
де U - напруга мережі, В.
Опір дроту тена до запресовування становить
R _o = _R ∙ a _r,              (3.2.7.)
де a _r .- коефіцієнт зміни електричного опору дроту в результаті обпресування, приймається рівним 1,3.
Знаючи R _o, можна обчислити діаметр і довжину дроту спіралі, користуючись відомими залежностями:
, (3.2.8.)
де d - діаметр дроту, м; приймається в межах від 0,0004 до 0,001 м ;
S-перетин дроту, м ^2;
l - довжина дроту опору (активна), м.
Довжина дроту тена згідно з формулою 3.2.9. буде дорівнює
, (3.2.9.)
де d - прийнятий діаметр дроту, м;
ρ-питомий опір дроту при робочій температурі, що визначається за формулою, Ом × м ²
r = ρ ₂₀ [1 + а (t -20)], (3.2.10.)
де ρ _{20-питомий} опір дроту при 20 ° С; за таблицею 3.1.;
а-температурний коефіцієнт опору; приймається за таблицею 3.1.
Таблиця 3.1.

Марка сплаву	Питомий опір, при 20 0 С, Ом ∙ м	Температурний коефіцієнт опору, 1 / 0 З	Допустима температура, 0 С
			гранична	робоча
Х15н60 Х20н80 Х13Ю4 0Х27Ю5А	(1,06 ... 1,16) 10 -6 (1,03 ... 1,13) 10 -6 (1,18 ... 1,34) 10 -6 (1,37 ... 1,47) 10 -6	0,17 ∙ 10 -3 0,15 ∙ 10 -3 0,15 ∙ 10 -3 0,15 ∙ 10 -3	1000 1100 1000 1300	950 1050 900 1250

Довжина одного витка спіралі в середньому складе
l _в = 1,07 p (d _ст + d), м, (3.2.11.)
де 1,07-коефіцієнт, що враховує пружинного спіралі при навивці;
d _ст - діаметр стрижня для навивки спіралі.
Число витків спіралі складе
, (3.2.12.)
Відстань між витками дорівнює
, (3.2.13.)
Для нормального відведення тепла від спіралі необхідно, щоб відстань між витками перевищувало діаметр дроту спіралі в два-три рази. Однак чим більше відстань між витками, тим кращі умови роботи спіралі і тим вона довговічніше.
Перетворюючи формулу 3.2.13., Одержимо коефіцієнт кроку спіралі
, (3.2.14.)
Потрібне кількість дроту для одного елемента з урахуванням навивання на кінці контактних стрижнів по 20 витків складе.
, (3.2.15.)
= 7275,62 кДж/900с = 8,1 кВт
= 8,1 кВт / 6 = 1,35 кВт
W = ^11. 10 ^{4 Вт.} М ²
; D = P / L _а W П
Знайдемо ширину тена: ^(0,5-2. 0,05) / 11 = 0,036 м
R = 0,018 м
L = 0,25-0,05-0,018 = 0,185 м
= ^2. 0,182 ^+3,14. 0,018 = 0,421 м
L _а = L _{n ОЛН} - 2 L _n = ^0,412-2. 0,05 = 0,321 м
D = P / L _а W П = 1,35 кВт / 0,321 ^{м. 11.} 10 ⁴ м ^2. 3,14 = 0,012 м = 12см
= 0,321 м / 1,15 = 0,279 м
= (220) ² В/1496, 7Вт = 32,34 Ом
R _o = _R ∙ a _r, = ^1,3. 32,34 = 42,042 Ом
;                  
r = ρ ₂₀ [1 + а (t -20)] = ^1,34. 10 ^{-6 Ом.} м (1 ^+0,15. 10-3 (1000 ⁰ С-20 ⁰ С)) =
^1,537. 10 ^-6 Ом.м
= 42,042 ^{Ом. 3,14. (0,4.} 10 ^{-3) 2} м/4/1, ^537. 10 ^{-6 Ом.} М = 3,44 м
d _внут. = D-2 = 12мм-2 = 10мм
d _ст = 10мм / 2 = 5мм
l _в = 1,07 p (d _ст + d) = ^1,07. 3,14 (0,005 ^+0,5. 10 ^-3) = 0,018 м
= 3,44 ^м/18. 10 ^-3 м = 191вітка
= ^{0,321-191. 0,4.} 10 ^-3 / 191 = 0,00128 м = 1,28 мм
= 0,321 ^{м/191. 0,4.} 10 ^-3 м = 4,2
= 3,37 м ^{+2. 20. 18.} 10 ^-3 м = 4,09 м

Висновок
У ході виконання курсового проектування, користуючись даними варіанту, був складений тепловий баланс макароноварки в період розігріву, що складається з корисно використовуваного тепла, втрат тепла зовнішніми поверхнями обладнання в навколишнє середовище, тепла, що витрачається на нагрівання конструкції макароноварки.
На основі отриманих результатів по тепловому балансу було зроблено розрахунок продуктивності макароноварки і розрахунок трубчастих електронагрівачів.
На основі проведених розрахунків було розроблено креслення конфігурації і розташування електронагрівальних елементів обладнання і зображений електронагрівальний елемент у розрізі із зазначенням конструктивних елементів.

Література
1. Вишелесскій О.М. Теплове обладнання підприємств громадського харчування - М.: Економіка, 1976.-399 с.
2. Литвина Л.С., Фролова З.С. Теплове обладнання підприємств громадського харчування - М.,: Економіка, 1987.-248 с.
3. Дорохін В.О. Теплове обладнання підприємств громадського харчування .- Київ, 1987 р .
4. Бєлобородов В.В., Гордон Л.І. Теплове обладнання підприємств громадського харчування - М.,: Економіка, 1983, - 303.
5. Гінзбург А.С. Теплофізичні характеристики харчових продуктів-М.; Економіка, 1983, -303.
6. Литвина Л.С, Фролова З.С. Теплове обладнання підприємств громадського харчування. М.: «Економіка», 1969, - 311с.