Модульный пищеварочный газовый котел емкостью 40 л (КПГСМ-40)

КПГСМ-40.dwg

Регулятор подачи первичного воздуха
Техническая характеристика
Полезная вместимость котла в л 40
Рабочее давление в пароводяной рубашке в кПа 50
Газогорелочное устройство
Трубопроводы холодной и
Пояснительная записка
Поворотное устройство
Двойной предохранительный клапан
Электроконтактный манометр
Инжекционная газовая горелка
Стенка пароводяной рубашки

котел записка.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова
«ФГБОУ ВПО РЭУ им. Г.В. Плеханова»
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»
по дисциплине оборудование предприятий общественного питания
на тему «Разработка технологического оборудования»
Модульный газовый котел емкостью 40 л
Руководитель Заремская
Задание по курсовому проектированию « Разработка технологического оборудования»
Тема проекта – Модульный газовый котел емкость 40 л.
Энергоноситель – газ Березовского месторождения
1 Давление газа в сети 1300 Па
2Коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания α=25
3Температура уходящих газов 290 С
4Атмосферное давление 100 кПа
5Давление пара в греющей камере котла 50 кПа
Время выхода на режим 085 часа
Начальная температура нагреваемой среды 8 С
Конечная температура нагреваемой среды 100С
Температура воздуха в помещении 24 С
Температура корпуса
Способ регулирования режима работы автоматика 2АРБ
Содержание графической части:
Конструкция проектируемого аппарата
Газогорелочное устройство.Содержание
Характеристика энергоносителя8
Принципиальная схема и устройство котла12
Описание автоматики безопасности и регулирования15
Тепловой расчет нестационарного режима работы аппарата18
Полезно используемая теплота 18
Потери теплоты с уходящими продуктами сгорания 18
Потери теплоты в окружающую среду наружными поверхностями аппарата 19
Потери теплоты на нагрев конструкции аппарата 21
Определение расхода газа и КПД аппарата24
Расчет инжекционных газовых горелок низкого давления25
Особенности эксплуатации27
Список использованной литераторы28
Обзор российского рынка общественного питания
После падения и стагнации в послекризисных 2009 — 2010 годах российский рынок общественного питания восстановил позитивную динамику. В2012 году оборот российских предприятий общепита вырос всопоставимых ценах на63% посравнению спредыдущим годом идостиг 1014 трлн рублей сообщается вматериалах Росстата. Динамика роста таким образом осталась практически натомже уровне— в2011 году оборот отрасли увеличился на62% составив 9033 млрд рублей.
Вдекабре прошлого года оборот общепита превысил показатель аналогичного периода 2011 года на78% достигнув 1062 млрд рублей. Натеже 78% увеличился оборот предприятий питания вчетвертом квартале 2012 года исоставил 2937 млрд рублей. Статистика ведомства учитывает оборот ресторанов кафе баров столовых при предприятиях иучреждениях атакже организаций— поставщиков продукции общественного питания.
По оценкам специалистов Discovery Research Group ежегодный прирост рынка предприятий быстрого обслуживания в целом по стране составляет около 20–30% и продолжает увеличиваться. Аналитики выделили факторы способствующие росту рынка общественного питания в России: рост благосостояния и уверенности населения запрет на продажу алкоголя рост иностранного (въездного) туризма развитие рынка торговой недвижимости улучшение инвестиционной привлекательности России для Запада. Правда есть и обратные факторы тормозящие развитие: рост арендной ставки запрет на курение в общественных местах необходимость нормативной базы общественного питания.
С мая 2010 года стали очевидны тенденции по восстановлению рынка общественного питания что для крупных сетей стало сигналом к началу географической экспансии. Так несмотря на кризис количество сетевых заведений общественного питания со II половины 2008 года по I квартал 2011 года увеличилось на 822 точки или на 148% по сравнению с докризисным уровнем.
По оценкам РБК.research в России на конец первого квартала 2011 года работали около 344 сетей общественного питания включая рестораны кафе бары fast-food кофейни и уличные киоски. Общее количество сетевых точек общественного питания на данную дату составило 6379 точек.
Наиболее активно развивающимся сегментом рынка по-прежнему является фаст-фуд. Это связано как с общей тенденцией демократизации рынка быстрого питания как и с более массовым характером данного сегмента: на сегодняшний день фаст-фуд рестораны являются наиболее популярным местом питания для многих россиян.
По результатам социологического опроса проведенного агентством РБК.research заведения данного формата посещают чуть менее 79% россиян. Подтверждает это и то что за последние три года крупнейшие операторы рынка быстрого питания продемонстрировали крайне высокие темпы прироста.
Необходимо отметить что в докризисный период наряду с фаст-фудом высокими темпами развивался и такой сегмент рынка как кофейни. Однако кризис привел к снижению темпов прироста количества кофеен в России. Но в целом этот рынок также является перспективным.
Сегмент быстрого питания продолжал в2012 году развиваться наиболее активно: поподсчетам аналитиков «Финама» онрастет на16% вгод втовремя как весь ресторанный рынок— на11%. При этом львиная доля заведений быстрого обслуживания принадлежит международным сетевым компаниям. Так несомненными лидерами остаются Subway (500 ресторанов) McDonald's (более 330 ресторанов) а также Baskin-Robbins (более 200 точек).
Согласно данным исследований более 25% российского рынка принадлежит фастфуду немногим меньше (около 25%) – стритфуду и более 20% – кофейням. Остальную долю занимают пиццерии кафе рестораны японской кухни и другие подобные организации
12-й стал годом пришествия нароссийский рынок нескольких зарубежных ресторанных сетей. Серьезное развитие бизнеса вРоссии побуждает игроков международного рынка торопиться осваивать новые возможности.
Так совладелец «Шоколадницы» Александр Колобов совместно с«ВТБ Капиталом» развивает Burger King вРоссии асовладелец «Фуд Сервис Капитала» Михаил Зельман— сеть Wendy’s. К2017году прогнозирует «Финам» оборот фастфуда вРоссии вырастет до824 млрд рублей.
Нолидером абсолютного роста всфере общественного питания вРоссии по-прежнему остается Subway: поитогам 2012 года эта сеть второй год подряд демонстрирует лучший показатель абсолютного прироста числа заведений присоединив еще 161 новый ресторан. Вотчетный период компании удалось сохранить высокие темпы развития вМоскве (прирост составил порядка30%) атакже стать лидером роста вСанкт-Петербурге увеличив сеть нарекордные 215%.
Хотя численность населения в России и является самой высокой среди стран Восточной Европы число предприятий общественного питания например в Польше составляет 96 тысяч что почти в два раза больше чем в России – 54 тысячи в 2010 году. В западноевропейских странах таких как Испания и Италия этот показатель почти в шесть раз выше чем в России – соответственно 305 и 312 тысяч предприятий общественного питания. Таким образом российский рынок общественного питания еще далек от насыщения. По прогнозам он продолжит демонстрировать уверенный рост на него придут новые игроки. Как российские так и международные операторы рынка будут активно развиваться используя франшизу и создавая совместные предприятия. Ожидается что к концу 2015 года емкость российского рынка общественного питания достигнет 144 млрд без учета инфляции.
Московский рынок общественного питания
Российской столице по праву принадлежит самый большой региональный сегмент рынка общественного питания страны обеспечивающий примерно пятую часть всего оборота. Количество предприятий общепита в городе постоянно увеличивается. Так если в конце 80-х годов ХХ века в Москве их насчитывалось всего около 500 то сегодня число таких точек в столице более 10 000. Согласно ежеквартальному обследованию домохозяйств которое проводится Росстатом по всей территории России в Москве отмечаются самые высокие потребительские расходы на питание вне дома - 1 1516 руб. на одного члена домохозяйства.
По словам заместителя мэра в Правительстве Москвы по вопросами экономической политики Андрей Шаронов на тысячу жителей российской столицы приходится примерно 43 посадочных места в заведениях общепита что в три раза ниже чем в среднем американском городе.
Москва отстает по обеспеченности жителей предприятиями питания и от ряда российских городов. Например в Санкт-Петербурге на тысячу горожан приходится 78 посадочных мест в Екатеринбурге - 49 в Улан-Удэ - 61 место.
К концу 2015 года Правительство намерено увеличить показатель до 60 посадочных мест на тысячу жителей столицы. В этом году в Москве появится около 170 новых кафе и ресторанов.
На дальнейшее развитие рынка общественного питания в Москве оказывают влияние различные факторы которые как тормозят его расширение так и выступают катализатором его развития. В отчете рассматриваются различные факторы например рост благосостояние населения развитие туризма в Москве запрет на продажу алкоголя в ночное время; ожидание второй волны кризиса запрет на курение в общественных местах рост арендных ставок запрет на парковку в центре Москвы и прочие.
Основную долю московского рынка занимает фастфуд. Достаточно широко представлены и заведения сегмента «сasual» или демократичные рестораны. Для них характерны хороший уровень сервиса качественная кухня и сравнительно небольшие цены. В таких местах предпочитают обедать ужинать или отмечать различные мероприятия представители так называемого «среднего класса».
Однако многие заведения Москвы работают на грани рентабельности. Высокий уровень инфляции и постоянно растущая арендная плата заставляют бизнес сдерживать рост цен за счёт снижения издержек. После запрета властей на торговлю продуктами в уличных киосках ситуация с общественным питанием на московском рынке ещё более обострилась. Далеко не каждый может позволить себе ежедневное посещение ресторана или кафе поэтому возможность быстро и недорого перекусить в обеденный перерыв для многих жителей столицы стала проблемой.
По данным обзора рынка общественного питания в России в Москве действует 41% функционирующих в России сетевых заведений.
Объем рынка общественного питания в Москве по данным департамента торговли и услуг столицы вырос на два с лишним процента за 10 месяцев 2012 года. Объемы реализации услуг общественного питания за десять месяцев составили 118 миллиардов рублей с ростом уровня базисного периода 2011 года на 1021%". За прошедшие 11 месяцев столичная стационарная сеть торговли приросла на 183 объекта в питании.
Роль оборудования на предприятиях общественного питания
Важнейшими показателями современного научно-технического прогресса в области торгово-технологического оборудования являются интенсификация осуществляемых технологических процессов и их максимальная автоматизация рост единичной мощности и производительности аппаратов и тесно связанное с ним развитие технических средств контроля и систем управления.
Правильный выбор и эффективная эксплуатация технологического оборудования позволяют повысить уровень и качество обслуживания клиентов предприятий общественного питания повысить производительность труда обслуживающего персонала уменьшить потери сырья и увеличить прибыль.
Пищеварочный котел во многих случаях значительно выгоднее электрической плиты. На плите выделяемая конфоркой теплота рассеивается во все стороны горячая кастрюля активно греет окружающий воздух чему способствует и установленный сверху вентиляционный зонт. В пищеварочном котле почти вся теплота подводится остается внутри от пароводяной рубашки переходит в емкость с продуктами внешняя облицовка мало нагревается крышка герметично закрывает варочный сосуд. Косвенный обогрев с температурой 105—120ºС позволяет проводить щадящую термообработку. Поэтому в котлах молочные каши не пригорают а бульоны и после трехчасового кипения остаются ароматными и прозрачными
Важным преимуществом газового оборудования перед электрическим является возможность быстрой и точной регулировки интенсивности теплового потока. Поварам очень удобно работать если газовая плита гриль фритюрница быстро практически безынерционно переходят от интенсивного нагрева к слабому и наоборот. Также следует отметить что газ – главный альтернативный по отношению к электрической энергии энергоноситель. Основное преимущество газообразного топлива перед электричеством – дешевизна вырабатываемой теплоты. Единица теплоты полученной в результате сжигания газа в 7 13 раз дешевле чем при использовании электрической энергии.
Кроме отечественного оборудования на российском рынке широко представлены и зарубежные машины и аппараты.
В представленном курсовом проекте освещаются вопросы связанные с назначением классификацией устройством особенностями эксплуатации а также принципами расчета и конструирования оборудования.
Целью работы является разработка модульного газового пищеварочного котла емкостью 40 л.
Характеристика энергоносителя
Для работы модульного газового котла используется природный газ Березовского месторождения.
Газ – главный альтернативный по отношению к электрической энергии энергоноситель. Основное преимущество газообразного топлива перед электричеством – дешевизна вырабатываемой теплоты. Единица теплоты полученной в результате сжигания газа в 7 13 раз дешевле чем при использовании электрической энергии.
На предприятиях общественного питания использование газа как источника тепловой энергии позволяет автоматизировать процесс работы на тепловых аппаратах. Высокое тепловое напряжение топочного пространства способствует уменьшению габаритов тепловых аппаратов снижению удельных расходов тепловой энергии. Все эти достоинства газа делают его удобным экономичным а в некоторых случаях и незаменимым источником тепловой энергии для технологических процессов приготовления пищи на предприятиях общественного питания.
Природные горючие газы чисто газовых месторождений называются сухими. Сухие газы состоят преимущественно из метана не имеют цвета и запаха.
Состав газа Березовского месторождения:
При нормальном атмосферном давлении все члены гомологического ряда углеводородов от метана до пентана находятся в газообразном состоянии.
К физико-химическим свойствам относятся плотность вязкость влажность которые определяют главным образом условия связанные с добычей хранением и транспортированием топлива Кроме того к этой группе свойств относятся такие как теплота сгорания пределы и температура воспламенения скорость распространения пламени.
При нормальных условиях [температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. (1013 кПа)] плотность газовой смеси ρсмо определяют по формуле
где - плотность моногазов входящих в газовую смесь при нормальных условиях кгм3; — объемное содержание отдельных моногазов в смеси %.
Плотность газовой смеси по отношению к воздуху (относительная плотность газа по воздуху) при нормальных условиях определяестя по формуле
где S - относительная плотность газа по воздуху; ρв — плотность воздуха при 0°С.
Теплота сгорания газов — количество теплоты выделяющееся при полном сгорании 1 м3 газа поступающего в горелку при нормальных условиях.
Количество теплоты выделяющейся при полном сгорании 1 м3 газа взятого при нормальных условиях за вычетом теплоты конденсации и переохлаждения водяных паров содержащихся в продуктах сгорания называется низшей рабочей теплотой сгорания газа а с учетом этой теплоты — высшей .
Расчет аппаратов предприятий общественного питания производят по низшей рабочей теплоте сгорания так как конденсация водяных паров в газоходах недопустима из-за их интенсивной коррозии.
Низшая рабочая теплота сгорания газа Березовского месторождения – 35300 кДжм3.
Воспламенение горючего газа возможно только в смеси с воздухом при определенном соотношении компонентов. Воспламенение имеет нижний и верхний пределы.
Нижний предел воспламенения — минимальная концентрация горючего газа в газовоздушной смеси при которой горение уже возможно.
Верхний предел воспламенения — максимальная концентрация газа в газовоздушной смеси при которой горение еще возможно.
Зная состав горючего газа можно приближенно определить для него нижний LH и верхний LB пределы воспламеняемости по формуле
LH.B=(г1+r2 + r3+ + rn)(г1lнг1в.м + r2lнг2в.м+ г3lнг3в.м + +гпlнгnв.м)где г1 r2 r3 rn — процентное содержание по объему каждого из компонентов газовой смеси.
Верхний индекс при l означает что данная величина относится к компонентам г1 r2 r3 и т. д. газовой смеси а нижний свидетельствует о том что берется значение (по табличным данным) относящееся к какому-либо из определяемых параметров.
Температурой воспламенения называется минимальная температура в месте зажигания смеси горючего газа и воздуха достаточная для горения газовоздушной смеси.
Природный газ на предприятия общественного питания подается по газопроводам к горелкам при низком избыточном давлении не превышающем 5000 Па поэтому опасности механического разрушения системы не возникает.
К эксплуатационным характеристикам относится постоянство состава газа а следовательно теплота сгорания. Высокоэффективная работа газогорелочных устройств тепловых аппаратов и их безопасная эксплуатация неразрывно связаны со стабильным составом газового топлива. Несоблюдение этого условия снижает кпд аппаратов.
Рассматривая процессы горения газа следует от метить что газовоздушная смесь может гореть равно мерно с определенной скоростью распространения пламени при движении газовоздушной смеси или мгновенно со взрывом если газовоздушная смесь находилась в покое. Практически все горючие газы образуют с воздухом гремучие взрывчатые смеси которые взрываются от малейшей искры при этом скорость распространения пламени составляет 1000 3500 мс что значительно выше чем при обычном горении. Взрывоопасные смеси образуются при определенном процентном содержании газа в газовоздушной смеси. Взрывоопасность газа характеризуется значениями заключенными между максимальным и минимальным содержанием горючего газа в смеси с воздухом в пределах которых может произойти взрыв. Опасные концентрации возникают при утечке газа через неплотности в соединениях трещины в трубах и др. а так как все природные и многие искусственные газы легче воздуха то при утечке они поднимаются вверх и скапливаются в верхних слоях помещений.
Принципиальная схема и устройство котла
а - внешний вид; б – схема устройства; в – сечение парогенератора; 1 – дымовая труба; 2 – пароводяная рубашка; 3 – варочный сосуд; 4 – кран заливочной воронки; 5 – крышка; 6 – контрольный кран уровня; 7 – штурвал поворотного механизма; 8 – смотровое окно; 9 – ножки; 10 – кран газовой горелки; 11 – короб для розжига; 12 – блок основных инжекционных газовых горелок; 13 – вспомогательная горелка; 14 – топочная камера; 15 – теплоноситель; 16 – карманы парогенератора; 17 – тепловая изоляция; 18 – газоходы.
Наружный корпус газового секционного модульного котла КПГСМ-40 теплоизолирован и облицован плоскими панелями образующими параллелепипед. Газовый котел имеет цилиндрический варочный сосуд с полусферическим днищем вместимостью 40 л.
Промежуточным теплоносителем служит влажный насыщенный водяной пар. При постоянном давлении в паровой рубашке на стенке варочного сосуда обеспечивается изотермическое поле так как изобарный процесс для влажного насыщенного пара одновременно является и изотермическим. Греющий пар заполняет герметичный объем образованный дополнительной стенкой охватывающей варочный сосуд и в нижней части соединенной с парогенератором. Пространство между этой стенкой и варочным сосудом – паровая рубашка. В рубашке поддерживается избыточное давление 50 кПа. В рубашку заливается кипяченая вода для снижения образования накипи.
Котел помимо внутреннего цилиндрического варочного сосуда и наружного корпуса включает в себя малоемкий парогенератор который выполнен в виде двух цилиндрических карманов разной высоты.
Наружные стенки цилиндрических карманов образуют топку и два кольцевых газохода. Наружная стенка второго газохода не экранирована. Газоходы снизу закрыты торцевой стенкой.
Под топкой в специальном цилиндрическом кожухе установлены горелка с кольцевой насадкой и запальник. Кожух плотно прилегает к топке исключая возможность подсоса воздуха. Для подвода к горелке вторичного воздуха в днище кожуха имеются специальные отверстия. В пространстве между задней стенкой и облицовачным листом установлен вертикальный дымоход прямоугольного сечения обеспечивающий верхний отвод продуктов сгорания.
Опрокидывающийся котел КПГ-40 устанавливается на постаменте с кронштейнами с правой стороны которых смонтирована червячная передача служащая для опрокидывания варочного сосуда при сливе жидкости. Для отключения горелок при опрокидывании котла служит скоба закрепленная на его корпусе. При опрокидывании котла скоба поворачивается и открывает датчик положения после чего блок автоматики срабатывает и прекращает поступление газа в горелку.
Автоматика безопасности: комплексная пневмоимпульсная система газовой автоматики безопасности и регулирования 2АРБ.
)Контрольно-измерительная арматура: Манометр предназначен для измерения в процессе работы давления в паровой рубашке котла. Кран уровня размещается в пароводяной рубашке котла на линии предельно допустимого уровня воды и служит для контроля количества воды в парогенераторе. Наполнительная воронка предназначена для заполнения парогенератора. Наполнительная воронка снабжена запорным краном фильтрующей сеткой и крышкой.
)Предохранительная арматура:
При варке продуктов в пищеварочных котлах давление пара в паровой рубашке избыточное а при выключении пищеварочных котлов и охлаждении паровой рубашки в результате конденсации пара давление в паровой рубашке резко понижается до значений значительно меньших атмосферного. В этом случае наружная стенка рубашки испытывает либо внутреннее давление и работает на разрыв либо внешнее давление атмосферного воздуха и работает на смятие в результате чего она может деформироваться из-за потери устойчивости. Во избежание этого рубашку оснащают двойным предохранительным клапаном. Он состоит из двух клапанов — парового и вакуумного расположенных в общем корпусе. Паровой клапан помещается в верхней части корпуса и прижимается к седлу грузом. При повышении давления в греющей рубашке сверх допустимой величины пар преодолевая массу груза приподнимает клапан над седлом и начинает выходить в атмосферу. Вакуумный клапан помещается в нижней части корпуса в гнезде. Он открывается под давлением наружного воздуха когда в рубашке образуется вакуум (давление становится ниже атмосферного). Воздух проникая через открытый клапан в рубашку выравнивает давление. Вакуум в рубашке образуется при охлаждении котла в результате конденсации пара поскольку удельный объем последнего больше удельного объема воды (конденсата).
— корпус; 2 — золотник парового клапана; 3 - грузовая втулка; 4 — крышка; 5— рубашка котла; 6 — золотник вакуумного клапана; 7 — седло вакуумного клапана
Описание автоматики безопасности и регулирования
Автоматика газовых технологических аппаратов должна обеспечивать безопасность их эксплуатации и регулирование теплового режима. Объектами контроля безопасности эксплуатации являются: наличие пламени запальной свечи наличие тяги в дымоходе геометрическое положение аппарата.
Комбинированная автоматика регулирования и безопасности (2АРБ) разработана лабораторией газового оборудования и автоматики ВНИИторгмаша. По линии защиты автоматика является многоканальной т. е. контролирует пламя тягу положение аппарата и не имеет электрических цепей. Поэтому она более совершенна чем описанные выше системы Автоматика имеет индекс 2АРБ-1 (2) где начальная цифра 2 свидетельствует о наличии двойного блока а последние цифры означают: 1 - присоединительная резьба 05" 2—1".
Назначение системы – поддержание режима «тихого кипения» в котле и отключение горелок при аварийном прекращении подачи газа.
Принципиальная схема автоматики безопасности и регулирования 2АРБ
а — общий вид блока АРБ; б — стационарный запальник с датчиком пламени; в — принципиальная схема: 1— основная горелка; 2— металлический стержень (датчик пламени); 3 — стационарный запальник; 4 15 — газовые краны; 5 — блок регулирования АР; 6 9 12 17 25 — внутренние каналы для прохода газа; 7 18 19 — сопла; 8 14 — клапаны; 10 — канал для подачи газа при срабатывании блока АР; 11 — винт-игла (регулятор нижней ступени мощности); 13 — канал подачи газа из газопровода; 16 — пусковая кнопка; 20 — корпус блока-отсекателя АБ; 21 — линия эвакуации; 22 — кнопка аварийного отключения системы; 23 31 35 — заслонки; 24 32 — пружины; 26 34 — дроссели; 27 29 33 — импульсные трубки; 30 — мембрана; 36 — клапан датчика пламени
Автоматика АРБ состоит из двух последовательно включенных блоков: АБ и АР. Первый из них выполняет функции автоматики безопасности а второй (АР) — регулирование мощности.
Принцип действия как первого так и второго блока одинаков: в случае создания в надмембранной полости реле-инвертора Д (и соответственно Д') сетевого давления главный клапан-отсекатель блока открыт.
Работа первого блока управления ничем не отличаются от работы блока АБ. Второй блок управляется с помощью датчика давления пневматического типа соединенного с рубашкой пищеварочного котла. Чувствительным элементом датчика давления является герметичная мембрана соединенная штоком с клапаном датчика. Этот клапан подпружинен и герметизирует в исходном положении над- мембранную полость Д' реле-инвертора второго блока (блок АР).
В случае в данной полости создается повышенное сетевое давление и клапан-отсекатель этого блока открыт что предопределяет максимальную мощность газовых горелок. Если в процессе разогрева котла в его рубашке давление пара повысится настолько что усиление на мембрану датчика давления превысит усилие сжатия пружины то клапан датчика переместится влево и откроется отверстие соединяющее надмембранную полость Д' второго блока с атмосферой. В этом случае клапан-отсекатель второго блока будет закрыт.
Полного загасания горелок при этом не произойдет так как при закрытом клапане второго блока-отсекателя АР газ поступает к горелкам через пусковой канал второго блока (вместо клапана он оснащен иглой — регулировочным винтом) обеспечивая тем самым малую ступень мощности.
Если эта мощность меньше необходимой то давление в рубашке котла уменьшается а следовательно уменьшается и усилие на мембрану датчика давления; клапан датчика давления переместится вправо и перекроет отверстие сообщающее надмембранную полость реле-инвертора второго блока Д' с атмосферой. Давление в этой полости повысится откроется основной клапан второго блока (АР) и горелки будут работать на полной мощности.
Для исключения влияния давления во втором блоке (АР) на канал защиты первого (АБ) установлен дроссель между полостью Д и каналом защиты.
Благодаря этому дросселю при срабатывании датчика давления и установлении в полости Д' атмосферного давления в канале защиты давление остается сетевым и клапан-отсекатель первого блока остается открытым.
Итак при срабатывании автоматики АРБ возможны следующие варианты перераспределения давления:
в полостях Д и Д' давление атмосферное. Клапаны-отсекатели двух блоков в этом случае закрыты газ к газовым горелкам не поступает; такой вариант возможен либо в допусковом положении либо при срабатывании канала защиты на отключение при работе горелок на малой ступени мощности;
в полости Д давление атмосферное а в полости Д' — сетевое; в этом случае клапан-отсекатель второго блока открыт но закрыт клапан-отсекатель первого блока и полностью перекрыто поступление газа к газовым горелкам; это положение соответствует случаю срабатывания на отключение первого блока в результате разгерметизации одного из датчиков безопасности в тот момент когда горелки работали на полной мощности и внезапно загасли;
в полости Д давление сетевое а в полости Д' — атмосферное; в этом случае клапан-отсекатель первого блока открыт а второго блока закрыт; беспрепятственно преодолев первый блок газ идет к горелкам через пусковой канал второго блока; сечение пускового канала невелико и горелки работают на малой ступени мощности; такой режим будет достигнут в момент срабатывания датчика давления на разгерметизацию при закипании жидкости.
Тепловой расчет нестационарного режима работы аппарата
Тепловой баланс газового пищеварочного котла в период разогрева (нестационарный режим) выражается следующим равенством:
- подведенная к аппарату теплота кДж;
- полезно используемая теплота кДж;
- потери теплоты с уходящими продуктами сгорания кДж;
- потери теплоты в окружающую среду наружными поверхностями аппарата кДж;
- расход теплоты на нагрев конструкции аппарата и нагрев воды в пароводяной рубашке кДж.
Полезно используемая теплота
- масса нагреваемой воды кг
- теплоемкость воды кДж(кгК)
- конечная и начальная температуры воды заливаемой в котел °С
Потери теплоты с уходящими продуктами сгорания
- расход газа (определяется из теплового баланса при нестационарном режиме) м3
- энтальпия уходящих продуктов сгорания кДж м3
- энтальпия воздуха кДж м3
)Теоретический объем воздуха для полного сгорания 1 м3 газа
- процентное содержание по объему горючих компонентов газа %.
)Действительный расход воздуха
- коэффициент избытка воздуха =25
)Объем трехатомных газов в продуктах сгорания
)Объем двухатомных газов в продуктах сгорания
Действительный объем двухатомных газов в продуктах сгорания
)Объем водяных паров в продуктах сгорания
Действительный объем водяных паров в продуктах сгорания
)Энтальпия продуктов сгорания газа
- объемные теплоемкости соответствующих газов кДж( м3К)
- теплоемкость воздуха при кДж( м3К)
- температура воздуха в помещении
Потери теплоты в окружающую среду наружными поверхностями аппарата
- потери через обечайку кДж;
- потери через крышку кДж;
- потери через дно кДж.
Так как потери через дно аппарата незначительны то принимаем
- коэффициент теплоотдачи Вт(м2К);
- наружная поверхность элемента ограждения м2;
- средняя температура наружной поверхности элемента ограждения за время разогрева °С;
- температура окружающей среды °С;
- время разогрева аппарата с.
)Потери через корпус
- конечная температура наружной поверхности элемента °С
)Потери через крышку
- коэффициент теплоотдачи конвекцией Вт(м2К);
- коэффициент теплоотдачи излучением Вт(м2К);
- степень черноты полного нормального излучения поверхности
Так как материал крышки – нержавеющая сталь (окисленная при 600°С) то
- коэффициент излучения абсолютно черного тела Вт(м2К4)
Потери теплоты на нагрев конструкции аппарата
- масса металлических конструкций аппарата кг
- теплоемкость металла элементов аппарата кДж(кгК)
- конечная и начальная температура металлических конструкций °С
- масса воды в пароводяной рубашке аппарата кг
- конечная и начальная температура воды в пароводяной рубашке аппарата °С
Масса металлических конструкций определяется по формуле:
- масса варочного сосуда кг
- масса парогенератора кг.
Масса отдельного элемента:
- объем материала элемента конструкции м3
- плотность материала кг м3
В качестве материала используется нержавеющая сталь кг м3
Объем материала элемента конструкции:
- площадь элемента конструкции м2
- толщина элемента конструкции м. Принимаем м
)Вода в пароводяной рубашке
Над парогенератором:
Внутри парогенератора:
Определение расхода газа и КПД аппарата
Расход газа при нестационарном режиме работы:
Часовой расход газа аппаратом:
- время разогрева аппарата мин
Коэффициент полезного действия аппарата:
Расчет инжекционных газовых горелок низкого давления
Номинальное давление газа перед соплом горелки
Па (давление газа в сети)
- номинальный расход газа горелкой м3ч
- средняя скорость истечения газа из сопла мс
где - коэффициент расхода определяемый конфигурацией сопла - плотность газовой смеси кгм3. кгм3
Для сопла канального типа (при ).
- объемный коэффициент инжекции м3 м3
- плотность воздуха кгм3.
Диаметр конфузора и диффузора
Длина горловины смесителя конфузора и диффузора
мм ; где =30° - угол схода конфузора
мм ; где =6° - угол расширения диффузора.
Число отверстий в насадке для выхода газовоздушной смеси
- суммарная площадь отверстий для выхода газовоздушной смеси м2
- площадь одного отверстия м2
- скорость выхода газовоздушной смеси обеспечивающее нормальное горение смеси без отрыва пламени мс
При = 0004 м и коэффициенте первичного воздуха мс
Расстояние между центрами отверстий S=11 мм
Длина коллектора насадки
Глубина отверстий 6 мм.
Особенности эксплуатации
Помещение с газовым котлом тщательно проветривают. Включают систему вытяжной вентиляции. С помощью полоски тонкой бумаги поднесенной к смотровому окну убеждаются в наличии тяги за аппаратом включаемым в работу. Регулирование тяги за аппаратом производится в результате перемещения регулирующей заслонки.
Открывают кран наполнительной воронки и контрольный кран уровня. После наполнения водой пароводяной рубашки кран уровня закрывают. Заполняют варочный котел продуктами.
Открывают кран переносного запальника воспламеняют его факел и с его помощью воспламеняют стационарный запальник. После срабатывания системы газовой автоматики безопасности на запуск открывают кран газовой горелки. Устанавливают регулятор первичного воздуха в положения обеспечивающее устойчивый факел бесшумный без желтизны с отсутствием отрыва и проскока факела.
После закипания воды в рубашке и выходе пара непрерывной струей закрывают кран наполнительной воронки.
Безопасность эксплуатации горелок обеспечивается качественным сжигание газа без химического недожога и правильным способом выключения горелок исключающим хлопок. Для этого необходимо предварительно полностью закрыть регулятор первичного воздуха и перевести горелку на диффузионный режим горения. Автоматическое отключение подачи газа к горелке при ее аварийном загасании осуществляется с помощью системы газовой автоматики.
При эксплуатации варочного оборудования наибольшую опасность представляет ожог паром. Ожог можно получить при открывании крышек или дверей рабочих камер а также при срабатывании предохранительных клапанов соприкосновении персонала с нагретыми стенками тепловых аппаратов. Последняя опасность сведена до минимума за счет использования качественной тепловой изоляции.
Список использованной литераторы
Руководство к выполнению курсового проектирования по оборудованию предприятий общественного питания (Раздел «Газовое оборудование») сост.: Н.А.Заремская С.Д.Луценко. – М.: ГОУ ВПО «РЭУ им. Г.В.Плеханова» 2010г.-32с
Оборудование предприятий общественного питания: в 3ч. Ч. 2. Тепловое оборудование: учебник для студ. высш. учеб. заведений В. П. Кирпичников М. И. Ботов. – М.: Издательский центр «Академия» 2010. – 496с.
А.Н.Вышелесский «Тепловое оборудование предприятий общественного питания» - М.: Издательство «Экономика» 1976г. – 399с.