Методика розрахунків основних теплотехнічних показників роботи сковороди сесм-0,2

I. Тепловий баланс для нестаціонарного режиму.

Розрахунок складових балансу

1. Тепловий баланс для нестаціонарного режиму:

Q = Q₁ + Q₅ + Q₆; кДж,

де Q₁ - корисно використане тепло, кДж;

Q₅ - втрати тепла зовнішньою поверхнею сковороди в навколишнє середовище, кДж;

Q₆ - втрати тепла на розігрів конструкції сковороди, кДж.

2. Корисно використане тепло у процесі нагріву:

Q₁ = с_ж · m_ж · (t_к – t_поч.), к Дж;

де с_ж - питома теплоємність жиру, с = 1,93 кДж/(кг·˚С);

m_ж - маса жиру в чаші сковороди, кг;

t_к, t_поч. - відповідно, кінцева та початкова температура жиру в чаші сковороди, ˚С;

3. Втрати тепла зовнішньою поверхнею сковороди у навколишнє середовище у процесі нагріву:

Q₅ = 3,6 · α · F · (t^сер._ст. – t₀) · τ, кДж,

де α - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні сковороди до навколишнього повітря, Вт/(м²·˚С), який для температури навколишніх конструкцій до 150˚С у закритих приміщеннях визначається за наближеною формулою, що враховує тепловіддачу конвекцією та випромінюванням:

α = 9,77 + 0,07 (t^сер._ст.. – t₀); Вт/(м² ·^оС);

F - загальна площа зовнішньої поверхні сковороди, м²;

t^сер._ст.. - усереднена температура зовнішньої поверхні сковороди, ˚С, яка визначається з урахуванням температури відокремлених ділянок поверхні за формулою

;˚С;

де t_ст1,…, t_ст8 – температура окремих ділянок поверхні сковороди, яка визначається як середнє арифметичне значення від температур, отриманих при замірах через 5 хв. у період нагріву:

;˚С; ...

;˚С;

n - кількість замірів, шт.;

f₁, …, f₈ - площі ділянок, в яких розташовані точки виміру температур, м²;

t₀ - температура навколишнього повітря, ˚С;

τ - тривалість нагріву, год.

4. Втрати тепла на розігрів конструкції сковороди визначаються разом з неврахованими втратами:

Q₆ = Q – Q₁ – Q₅ = 3600 · А - (Q₁ + Q₅), кДж,

де А - витрата електроенергії при нестаціонарному режимі, кВт·год.

5. Коефіцієнт корисної дії сковороди при нестаціонарному режимі:

.

6. Відсоткове співвідношення окремих складових теплового балансу:

II. Тепловий баланс для стаціонарного режиму.

Розрахунок складових балансу

1. Тепловий баланс для стаціонарного режиму:

Q’ = Q₁’ + Q₅’; кДж,

де Q₁’ – корисно використане тепло, кДж;

Q₅’ - втрати тепла зовнішньою поверхнею сковороди, кДж;

2. Корисно використане тепло:

Q₁’ = G · [c · z · (t_v – t_поч.) + (1 - z) · r · ε_r], кДж;

де G - маса напівфабрикатів кулінарних виробів, що завантажуються у чашу, кг;

с - питома теплоємкість кулінарного виробу, кДж/(кг·˚С);

z - вихід готового продукту, кг/кг:

;

m - маса готових гарячих виробів, кг;

t_v - середньооб’ємна температура виробу в кінці процесу теплової обробки, ˚С:

, ^оС;

t_к^ц, t_к^п – відповідно, кінцева температура у центрі і на поверхні (шкоринці) виробу, ˚С;

r – повна теплота пароутворення, = 2257 кДж/кг;

ε_r - коефіцієнт фазового перетворення, який показує відношення кількості випаруваної вологи до загальних втрат вологи продуктом; для смаження м’ясних виробів ε_r = 0,6...0,7; овочевих ε_r = 1.3.

2. Втрати тепла зовнішньою поверхнею сковороди у навколишнє середовище:

Q₅’ = 3,6 · α’ · F · (t^сер._ст.’ – t₀) · τ’, кДж,

де α’ - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні сковороди до навколишнього повітря:

α’ = 9,77 · 0,07· (t^сер._ст.’ – t₀), Вт/(м²·˚С);

t^сер._ст..’ - усереднена температура зовнішньої поверхні сковороди, ˚С, яка визначається з урахуванням температури відокремлених ділянок поверхні при стаціонарному режимі за формулою

, ˚С;

де t_ст1,…, t_ст8 - температура окремих ділянок поверхні сковороди при стаціонарному режимі, ˚С;

τ’ - тривалість стаціонарного режиму, год.

3. Коефіцієнт корисної дії сковороди при стаціонарному режимі:

де А’ - витрата електроенергії при стаціонарному режимі, кВт·год.

4. Відсоткове співвідношення окремих складових теплового балансу:

.

Величина дисбалансу характеризує неточність вимірів.

5. Теплова напруга поду сковороди:

, кВт/м²;

де А - витрати електроенергії при нестаціонарному режимі, кВт·год;

F_п - площа поду сковороди, м²;

τ – тривалість нестаціонарного режиму, год.

6. Питома витрати тепла на нагрів 1 кг жиру до заданої температури:

, кДж/кг.

7. Питомі витрати тепла на приготування 1 кг готової продукції :

, кДж/кг;

де А’ - витрата електроенергії при стаціонарному режимі, кВт·год.

m - маса готових гарячих виробів, кг.

Дані в комп’ютер вводяться відповідно до методики розрахунків.

Після виконання на комп’ютері розрахунків основних теплотехнічних показників роботи сковороди СЕСМ-0,2 та одержання роздруківки цих величин оформляється звіт про виконану роботу, у якому повинні бути відображені наступні питання:

1. Принципові конструктивні схеми сковорід і фритюрниць.

2. Основні характеристики апаратів даної групи, що випускаються промисловістю.

3. Правила безпечної експлуатації даного виду обладнання.

4. Заповнені таблиці 7.1 і 7.2.

5. Необхідні параметри і величини, виміряні в ході експерименту.

6. Графіки зміни температури на поверхні (шкоринці) і всередині виробу під час жаріння.

7. Роздруківка обчислень на комп’ютері величин, передбачених розрахунковою частиною роботи.

8. Аналіз отриманих експериментальних і розрахункових даних.