Варочный котёл

Содержание

ВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВАРОЧНЫХ КОТЛОВ

1.1 Теоретические основы варки продуктов

1.2 Назначение и классификация варочных котлов

1.3 Современные конструкции варочных котлов

1.4 Патентная проработка варочного котла

1.5 Техническое (технико-экономическое) обоснование проекта

1.6 Цель и задачи курсовой работы

2. ОПИСАНИЕ ВАРОЧНОГО КОТЛА

2.1. Краткая характеристика

2.2. Конструкция и принцип действия

2.3 Описание разрабатываемых узлов

2.3.1 Двойной предохранительный клапан 19 2.3.2 Клапан – турбинка

2.4. Описание детали. Тэн

3. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЁТЫ

3.1. Конструкторские расчеты

3.2. Теплотехнические расчеты

3.3. Энергетические расчеты

4. МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И НАЛАДКА

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение

Варка — один из основных видов тепловой обработки пищевых продуктов. Это процесс гидротермической обработки, заключающийся в нагреве вещества в жидкой среде.

Основная технологическая машина для производства– варочный котел.

В первой главе был проведен анализ современного состояния варочных котлов, на основе которого была сформулирована цель и задачи курсовой работы.

Вторая глава содержит описание варочного котла: его краткую характеристику, конструкцию и устройство, а также описание рассматриваемого узла и его основных деталей.

В третьей главе был произведен конструкционный и тепловой расчет машины, а так же энергетический с выбором тэнов.

В четвертой главе рассматривался монтаж и демонтаж конструкций.

В пятой главе ознакомились с техникой безопасности производства и в частности варочного котла.

Анализ современного состояния варочных котлов

1.1 Теоретические основы варки продуктов

Варочное оборудование широко используют не только в горячих цехах предприятий общественного питания, но и на предприятиях мясной, молочной и консервной промышленности. Варка — один из основных видов тепловой обработки пищевых продуктов. Это процесс гидротермической обработки, заключающийся в нагреве вещества в жидкой среде. Такой средой могут служить вода, бульон, молоко, соус, сок, сироп и влажный насыщенный пар.

Теплотехническая особенность процесса варки характеризуется ограничением температуры греющей среды, а, следовательно, и температуры поверхностного слоя продукта, температурой кипения жидкости, однозначно определяемой давлением в рабочем объеме аппарата.

Поскольку при варке продукт нагревается влажной средой, то даже при сколь угодно большом тепловом потоке исключаются перегрев поверхности продукта, а следовательно, и испарение влага. При этом создаются оптимальные условия для поверхностного нагрева пищевого продукта, так как влажный внутренний слой характеризуется максимальным коэффициентом теплопроводности.

Поскольку температуры поверхности продукта и греющей сред близки к температуре кипения, то перепад температур между ними невелик. Это обусловливает «мягкий» нагрев пищевого проекта, который в отличие от «жесткого» (при большом перепаде температур) обеспечивает минимальные тепловые разрушения исходного сырья высокую пищевую ценность готового продукта.

От интенсивности энергоподвода, определяющей активность кипения греющей среды, часто зависит качество вареного изделия. Как правило, активное кипение, характеризующееся интенсивным парообразованием, ухудшает органолептические свойства.

В зависимости от того, в жидкой среде или во влажном паре нагревается пищевой продукт, получают вареное изделие с различными органолептическими свойствами.

Варка в большом объеме воды характеризуется более высокой разностью концентраций, чем варка на пару, так как в последнем случае при его конденсации на поверхности продукта образуется тончайшая конденсатная пленка, которая быстро насыщается выделяющимися веществами.

По этой причине варка на пару предопределяет меньшие потери массы продукта и более высокую пищевую ценность кулинарных изделий.

Повысить скорость варки практически можно, только увеличив температуру кипения, а, следовательно, и давление в рабочем объеме аппарата (принцип автоклавирования). Однако возрастание температуры еще в большей степени ускоряет термические разрушения продукта и, как правило, ухудшает качество изделия.

Чтобы исключить данный отрицательный результат, необходимо при варке ограничить перепад температур между греющей и нагреваемой средами в период кипения до 10... 12 °С и тем самым ограничить удельный тепловой поток через греющую поверхность, В рубашечных тепловых аппаратах это достигается тем, что давление в рубашке поддерживается на уровне.

1.4 Патентная проработка варочного котла

Варочный котел относится к устройствам для приготовления пищи и может быть использован на предприятиях общественного питания и консервных заводах. Данная упрощенная конструкция варочного котла позволяет повысить его надежность. Варочный котел содержит корпус, варочную емкость с паровой рубашкой, нагреватели. Нагреватели выполнены в виде токопроводящих пластин с децентрализовано расположенными на них саморегулируемыми полупроводниковыми позисторами, закрепленными на внешней стороне дна корпуса варочного котла. Позисторы к дну корпуса прижаты пластинами с помощью пружинных крепежных изделий. Описание к изобретению «Варочный котел» представлено в приложении 1.

1.5 Техническое (технико-экономическое) обоснование проекта

Варочные котлы с непосредственным обогревом очень просты по устройству и эксплуатации, но имеют существенные недостатки: низкий КПД, очень сложно регулировать тепловой режим, так как теплообмен между теплоносителем и термически обрабатываемой средой происходит через разделительную стенку, поверхность которой является активной поверхностью нагрева, и поскольку температура пламени и топочных газов высокая, то возможно пригорание продуктов к дну варочного сосуда. Наиболее прогрессивным способом обогрева варочных котлов является косвенный обогрев. При нем исключается возможность местного пригорания продуктов.

Твердотопливные варочные котлы просты по конструкции и работают, как правило, на местном топливе. Но они имеют ряд недостатков:

• из-за больших потерь тепла с отходящими газами они обладают низким КПД;

• в процессе его эксплуатации трудно регулировать тепловой режим, поэтому высокая температура стенок котла приводит к пригоранию продуктов;

• при использовании твердого топлива, особенно угля, очень трудно поддерживать надлежащие санитарно-гигиенические условия;

• для обслуживания такого оборудования требуются специальные работники;

• необходимы транспортные средства для перевозки;

• необходимы склады для хранения топлива;

• повышенная по сравнению с другим оборудованием опасность пожара.

Газовые варочные котлы по сравнению с твердотопливными имеют больший КПД, кроме тепла на предприятиях общественного питания позволяет автоматически регулировать степень нагрева аппаратов при приготовлении блюд, быстро включать и выключать тепловые аппараты, дает возможность децентрализовать технологический процесс приготовления пищи, широко внедрять автоматику в процессы производства и достаточно точно учитывать расход газообразного топлива при помощи газовых счетчиков.

Однако газ, как топливо обладает отрицательными свойствами. Основное из них — способность горючих газов к образованию взрывоопасной смеси с воздухом. Кроме того, некоторые компоненты искусственных газов, а также продукты неполного сгорания газов токсичны. Неправильная эксплуатация варочных котлов с газовым обогревом может привести к пожарам и отравлениям.

По сравнению с другими котлами, наименьшая удельная металлоемкость, у котлов, работающих на паре (если сравнивать газовые, электрические, твердотопливные и паровые пищеварочные котлы одинаковой емкости). Но оборудование с паровым обогревом целесообразно использовать на промышленных предприятиях с котельными установками.

На предприятиях широко применяются варочные котлы с электрическим обогревом, так как этот вид энергии обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии. К числу преимуществ относятся: сравнительно легкое преобразование электрической энергии в тепловую, быстрая и экономичная передача энергии на далекие расстояния, возможность точного учета, ее расхода, простота и надежность управления электротепловыми аппаратами, хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, относительно высокий КПД оборудования.

Так КПД твердотопливных тепловых аппаратов составляет 1827%, газового оборудования около 4070%, а электрических — около 50%. Варочные котлы с электрическим обогревом обладают рядом существенных преимуществ, основными из которых являются:

• быстрота включения и выхода на номинальную мощность;

• возможность выделения большой тепловой мощности в малом объеме и достижения высокого уровня температуры;

• простота регулирования температурного режима при высокой степени равномерности нагрева;

• возможность герметизации рабочего объема, а следовательно, создания в нем избыточного давления, вакуума или защитной атмосферы;

• компактность электрических нагревателей;

• удобство механизации и автоматизации работы;

• улучшение условий труда;

• высокая экологическая чистота.

1.6 Цель и задачи курсовой работы

Целью данной курсовой работы является расчет и конструирование варочного котла типа «Вулкан».

Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:

- анализ конструктивных и технологических особенностей варочного котла;

- процесс сборки

- проведение инженерных расчетов: характеристик котла, выбор тэнов и энергетический расчет, выбор теплоизолирующего материала, расчет теплового баланса котла для стационарного и нестационарного режимов, расчет поверхности нагрева котла, расчет удельной металлоемкости и удельного расхода тепла;

- графически представить общий вид варочного котла, два основных узла, а так же детали варочного котла.

2.2 Конструкция и принцип действия

2.2.1 Конструкция варочного котла

Разрабатываемый котел имеет вместимость варочного сосуда 600литров. Форма корпуса цилиндрическая

Котел представляет собой сварную конструкцию, состоящую из цилиндрического варочного сосуда с вогнутым днищем, наружного котла, покрытого теплоизоляцией и облицовкой.

Замкнутое пространство между варочным сосудом и наружным котлом служит пароводяной рубашкой котла.

К дну наружного корпуса приварена стальная коробка прямоугольной формы — парогенератор, внутри которого находятся шесть тэнов, кран уровня воды и электрод защиты «сухого хода».

Сверху варочный сосуд котла закрывается откидной крышкой, имеющей пружинный противовес, облегчающий подъем и удержание ее в открытом положении. Плотное прилегание крышки к варочному сосуду обеспечивает резиновая теплостойкая прокладка, уложенная по кольцевому пазу.

Для слива жидкости из варочного сосуда установлен сливной кран с сеткой. На котле установлена контрольно-измерительная и предохранительная арматура, которая служит для контроля и регулирует величину давления пара в пароводяной рубашке.

На котле установлены: электроконтактный манометр, кран уровня, двойной предохранительный клапан и наполнительная воронка с запорным краном.

Манометр установлен для измерения давления в пароводяной рубашке котла. На котлах устанавливается электромагнитный манометр, с помощью которого можно автоматически устанавливать уровень давления в пароводяной рубашке и осуществлять управление тепловым режимом.

В таком манометре установлено три стрелки. Одна подвижная и две неподвижные, которые перемещаются при помощи специального ключа.

Подвижная стрелка постоянно показывает давление в пароводяной рубашке котла. Неподвижные стрелки перед началом работы устанавливаются на верхний и нижний предел давления пара в рубашке.

При включении парогенератора в работу, давление пара в пароводяной рубашке начинает возрастать, и при достижении верхнего заданного уровня давления подвижная стрелка совпадает с неподвижной, замыкаются их контакты, и котел автоматически переключается на 1/6 его мощности.

Давление в пароводяной рубашке начинает снижаться и при совпадении подвижной стрелки с нижней неподвижной, котел снова переключается на максимальную мощность. Таким образом, работа котла автоматически поддерживается в нужном заданном режиме работы.

Двойной предохранительный клапан состоит из двух клапанов — парового и вакуумного, — которые служат для аварийного сброса пара из пароводяной рубашки, когда давление возрастет свыше 0,05 МПА (0,5 кгс/см), и устранения разрежения в ней после окончания работы котла.

2.2.2 Принцип действия варочного котла

Рабочая камера обогревается паром, образующимся в парогенераторе: при подводе тепла вода в парогенераторе нагревается до кипения и превращается в пар. Пар поступает в пароводяную рубашку и конденсируется на стенках варочного сосуда, отдавая теплоту парообразования и нагревая их, и в виде конденсата стекает обратно в парогенератор.

При повышении давления в пароводяной рубашке котла сверх допустимой величины пар через паровой колпак начинает выходить в атмосферу. Вакуумный клапан открывается под давлением наружного воздуха, когда в рубашке образуется вакуум. Вакуум в рубашке котла образуется при охлаждении котла в результате конденсации пара, так как удельный объем пара больше удельного объема воды (конденсата).

Кран уровня устанавливается в парогенераторе котла и контролирует верхний уровень воды, а нижний уровень контролирует электрод «сухого хода».

Наполнительная воронка с запорным краном предназначена для заполнения парогенератора дистиллированной или кипяченой водой. Она установлена в верхней части котла и имеет фильтрующую сетку с крышкой.

К котлу подведен трубопровод горячего и холодного водоснабжения, которые соединяются в одну поворотную трубу, заканчивающуюся краном с патрубком.

Рядом с котлом на стене устанавливается станция управления, которая представляет собой металлический ящик, внутри которого размещены клеммный щиток, два магнитных пускателя, кнопки «Пуск» и «Стоп», сигнальные лампы, реле, плавкие предохранители, переключатель режима работы котла, тумблеры с надписью «Автоматическая работа» и «Разогрев».

Клеммный щиток служит для соединения всех приборов станции управления к электросети. Магнитные пускатели и кнопки включают и выключают тэны котла, а плавкие предохранители защищают электрические цепи от короткого замыкания. Сигнальные лампы служат для контроля подключения котла к электросети и режим его работы. С помощью тумблеров включают требуемый режим работы котла.

Котел работает в двух режимах. В первом режиме котел работает сначала на полной мощности, а затем после повышения давления в рубашке да заднего верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/9 мощности). После понижения давления до нижнего заданного предела котел вновь включается на полную мощность. Во втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагревательные элементы полностью отключаются. Доведение до готовности продукта осуществляется за счет аккумулированного тепла.