Проект стационарно-электрического котла ёмкостью 190 литров

Скачать работу - Проект стационарно-электрического котла ёмкостью 190 литров

Теплотехнические и эксплуатационные показания работы пищеварочных котлов. 3.а Тепловой расчёт котла. 3.1 Тепловой баланс котла. 3.2 Расход тепла на нагрев конструкции котла. 3.3 Расход тепла на парообразование. 3.4 Расход тепла на испарение содержимого котла. 3.5 Определение потери тепла в окружающую среду. 3.6 Потери тепла шейкой котла в окружающую среду. 3.7 Потери тепла крышкой котла. 3.8 Потери тепла кожухом постамента и парогенератором котла. 3.б Расчёт трубчатых нагревательных элементов котла. 4. Спецификация. 5. Литература.

Введение.

Пищеварочные котлы относятся к пищеварочным аппаратам. Для варки каш, соусов, овощей, первых, вторых и сладких блюд, для варки мяса и бульонов применяются пищеварочные котлы. По конструкционному оформлению различают следующие виды пищеварочных котлов: 1) неподвижные 2) опрокидывающиеся 3) передвижные Пищеварочные котлы могут иметь непосредственный и косный обогрев, и работать на любом виде энергоносителя. В настоящее время выпускаются для предприятий только газовые и электрические котлы с косвенным обогревом.

Варочные сосуды пищеварочных котлов имеют вертикальные боковые стенки и круглое или прямоугольное поперечное сечение. Днища варочных сосудов могут быть плоскими,выпуклыми или вогнутыми.

Сосуды круглого поперечного сечения характеризуется диаметром D , высотой Н и высотой стенки h , а сосуды с поперечными прямоугольными сечениями длиной А , шириной B , высотой Н и высотой стенки h . 1. Техническое описание проектируемого котла: устройство. Котёл состоит из варочного сосуда, наружного котла, пространство между которыми образует пароводяную рубашку.

Наружный котёл покрыт теплоизоляцией, поверх которой закреплён кожух, выполненный из стальных листов, покрытых светлой эмалью. Котёл снабжён откидной крышкой. В нижней части варочного сосуда размещён сливной патрубок с краном, защищённым сеткой от засорения. Котёл снабжён указывающей и предохранительной арматурой: манометром электроконтактным краном уровня, наполнительной во - ронкой, двойным предохранительным клапаном, продувочным краном ( паровые ) и клапаном-турбинкой ( котлы неподвижные с герметически закрывающейся крышкой) 1.2 Двойной предохранительный клапан состоит из клапана давления и вакуумного клапана. 1.2.1 Клапан давления (паровой клапан) находится в верхней части корпуса и прижимается грузом к седлу. Он служит для предохранения пароводяной рубашки от повышения в ней давления сверх максимально допустимого. Масса груза рассчитана на максимально допустимое давления пара в рубашке котла. В случае повышения его сверх допустимой величины давление пара преодолевает давление груза и приподнимает клапан над седлом, при этом пар выходит в атмосферу. 1.2.2 Вакуумный клапан расположен в нижней части корпуса двойного клапана. Он Свободно лежит на седле и открывается при возникновении в рубашке котла вакуума.

Вакуум образуется при охлаждении котла, в результате конденсации пара, так как удельный объём последнего больше удельного объёма воды (конденсата). Поэтому конденсат занимает лишь небольшую часть пароводяной рубашки.

Клапан давления в процессе эксплуатации срабатывает редко. Это происходит, например, в тех случаях, когда по каким-либо причинам отказана автоматика регулирования теплового режима в газовых и электрических котлах, вышел из строя редукционный клапан на паропроводе, подающем пар в паровую рубашку парового котла, а также при повышении давления при работе твердотопливного котла. Пос - кольку перечисленные нарушения встречаются редко, клапан давления может в процессе длительной эксплуатации прикипеть к седлу и в нужный момент не сра – ботать. Во избежание этого в последних конструкциях двойных предохранитель – ных клапанов предусмотрен рычаг подрыва с помощью которого следует периодически поднимать клапан над седлом. Для этого рукоятку рычага необходимо повернуть вокруг своей оси, в результате чего, с помощью толкателя и вакуумного клапана поднимается клапан давления. После того как рукоятка рычага будет спущена, толкатель под действием пружины перемещается в нижнее, а рычаг в исходное положение. При этом вакуумный кла – пан под действием собственной массы и массы груза сядут на свои сёдла. 1.2.3 В корпусе двойного предохранительного клапана, кроме клапана давления и вакуумного клапана, расположен воздушный клапан. Он находится в торцевой части корпуса и служит для выпуска воздуха из пароводяной рубашки котла в пери од его разогрева.

Воздушный клапан закрывается и открывается вручную - поворотом рукоятки-барашка. При повороте барашка по часовой стрелке, винт на котором он насажен, переворачивается вправо, в результате чего клапан через прокладку закрывает отверстие в корпусе двойного предохранительного клапана. При повороте барашка в обратную сторону, винт перемещается влево. Между торцом хвостика воздушного и отверстием в винте барашка образуется зазор, который даёт возможность клапану под давлением пара, создаваемым в пароводяной рубашке, отойти от седла, при этом воздух может выйти через специальное отверстие. 1.3 Наполнительная воронка служит для заполнения парогенератора водой и выпуска воздуха из пароводяной рубашки в начале работы котла (у котлов, предохранительный клапан, которых не имеет воздушного клапана ). Наполнительная во - ронка снабжена запорным краном, фильтрующей сеткой и крышкой. 1.4 Кран уровня установлен в пароводяной рубашке котла на высоте предельно допустимого уровня воды и служит для контроля количества воды в парогенераторе котла. 1.5 Клапан-турбинка расположен на герметически закрывающейся крышке непод – вижных котлов, работающих с небольшим избыточным давлением в варочном сосуде.

Клапан-турбинка состоит из корпуса, шпинделя с кольцом и клапаном с винтовыми канавками (турбинки). Предназначен он для предохранения варочного сосу да от повышения давления сверх 2,5 кПа и для отвода паров кипения, при повышении давления в варочном сосуде клапан поднимается и пар по винтовым канавкам через отверстия в корпусе проходит в пароотвод; турбинка при этом приводится во вращательное движение,чтобы предупредить засорение турбинки, под ней на внут-ренней стороне крышки укреплён отражатель. Для того, чтобы шпиндель с клапаном при повышении давления в варочном сосу -де не вылетел из корпуса, в последнем установлено ограничительное кольцо, удерживаемое фиксатором.

Неподвижные котлы вместительностью 100 дм 3 и более выпускаются как с герметически закрывающейся, так и со свободно лежащей крышкой; в варочном сосуде последних не создаётся избыточного давления. На крышках этих котлов клапан-тур бинка отсутствует.

Работа котла заключается в том, что при подводе тепла в парогенераторе нагрева - ется до кипения и превращается в пар. Пар поступает в пароводяную рубашку и конденсируется на стенках варочного сосуда,отдавая теплоту парообразования и нагрева их, конденсат стекает обратно в парогенератор.

Электрические котлы имеют автоматику теплового режима работы аппарата и снабжены автоматической защи - той от “ сухого холода “. 2. Правило эксплуатации и техника безопасности. Перед пуском котла проверяют наличие воды в пароводяной рубашке, для чего открывают кран уровня. Если из крана не вытекает вода, то в парогенератор добавляют кипячённую воду, открыв кран наполнителем воронки. После появления из крана воды заполнение пароводяной рубашки прекращают. При использовании кипя – чённой воды на стенках котла образуется накипь, которая ухудшает теплопередачу, удлиняет сроки варки продуктов и ускоряет выход котла из строя. В электрических котлах накипь откладывается на тэнах, сокращая срок их службы.

Наличие воздуха в рубашке котла снижает коэффициент теплоотдачи от парово – дяной смеси к стенке варочного сосуда и увеличивает время его разогрева. Перед пуском котла с герметически закрывающейся крышкой проверяют положение вен – теля на пароотводе (вентиль должен быть открыт). Варочный котёл заполняют продуктами так, чтобы уровень жидкости в нём не доходил 8- 12 см . до верхней кромки котла. У неподвижных котлов с герметически закрывающейся крышкой во избежание её перекоса и срыва резьбы болтов, послед – ние завинчивают в два приёма: сначала до соприкосновения их с крышкой,затем до отказа.

Отвинчивать болты так же нужно в два приёма: сначала ослабить их,а затем полностью отвинтить их. Если в процессе работы котла необходимо открыть герметически закрытую крышку, следует примерно за 5 минут прекратить подвод к нему теплоты. Далее надо отключить электрические котлы от электросети. После этого, поднять за кольцо кла – пан-турбинку, необходимо выпустить избыточный пар из варочного сосуда в пароотвод, а затем, отвинтив и откинув болты открыть крышку котла. После выгрузки варочный котёл промывают слабым раствором соды,причем твёрдые осадки пищи удаляют через край, а водучерез сливной кран (у неподвижных котлов). Промытый котёл оставляют открытым до полной просушки. С внешней стороны его протирают мягкой тканью.

Пароотвод промывают, для чего закрывают на нём вентиль, соединяющий пароотвод с патрубком для слива в канализацию, и открывают вентиль с надписью “ про – мывка “ . В процессе эксплуатации надо следить за тем, чтобы в клапане-турбинке, пароот – воде и сливном кране не скапливались остатки пищи. Перед включением электрического котла необходимо проверить надёжность соединения его корпуса с защемляющим контуром.

Медленный разогрев котла может происходить из-за выхода из строя одного или нескольких тэнов. После закипания содержимого котла, паровой вентиль поворачивают на несколько оборотов по часовой стрелке, уменьшая расход пара, с тем, чтобы в котле подерживалось слабое кипение. В процессе эксплуатации периодически проверяют исправность работы конденсатороотвода. Для этого открывают продувочный кран.Если через него вытекает конденсат, значит, клапан конденсатоотводчика засорился. Если котёл не нагревается, то это свидетельствует о прекращении подачи пара или скопления конденсата в паровой рубашке. При засорении конденсатоотводчика из него вынимают пробку для продувки и прочищают горшок.

Медленный разогрев котла может свидетельствовать о наличии воздуха в рубашке. При техническом обслуживании механик должен осмотреть котёл, а затем прове - рить в работе. До включения котла следует проверить герметичность всей запорной арматуры. При неисправности вентилей и кранов необходимо заменить прокладки вентилей и подтянуть пробки кранов. Для проверки работы предохранительного клапана стрелку на электроконтактном манометре, задающую максимальное давление, устанавливают на давлении 50 кПа.

Клапан не должен пропускать пар при давлении в рубашке менее 40 кПа.

Рукояткабарашек воздушного клапана должна легко вращаться, открывая и плотно закрывая отверстие для выпуска из пароводяной рубашки. Для проверки автоматики регулирования, стрелку, задающую максимальное давление, устанавливают на давлении 25 кПа, а задающую минимальное давление на 15 кПа. В процессе работы электроконтактный манометр должен переключаться на минимальную мощность по достижении в пароводяной рубашке максимальное давление до минимального. Во время работы котла механик проверяет исправность уплотнений крышек котла и парогенератора. Если, из под герметически закрывающейся крышки котла выхо – дит пар, значит необходимо заменить резиновую прокладку. При подтекании воды через крышку парогенератора меняют уплотнительную прокладку. Шток противо – веса крышки при каждом механическом обслуживании смазывают солидолом. Для проверки в электрических котлах работы автоматической защиты от “сухого холода” открывают кран уровня, в результате после слива некоторого количества воды (50%) нагреватели должны автоматически отключиться. Если при заполнении водой пароводяной рубашки тэны котла не выключаются, необходимо последова – тельно проверить катушки, реле и электроды системы автоматической защиты “сухого холода” и в случае обнаружения неисправности элемента схемы заменить его. При медленном нагреве котла необходимо проверить не пригорели ли предохранители на одной из фаз, или один из тэнов. 2.1 Теплотехнические и эксплуатационные показатели работы пищеварочных котлов.

Тепломеханические и эксплуатационные показатели могут быть улучшены, если усовершенствовать их конструкцию.

Основные характеристики работы котлов определяются по тепловому балансу. Для котлов, как аппаратов периодического действия тепловой баланс составляется на период их разогрева и период варки.

Работа котлов состоит из двух стадий: А) Нагрев содержимого котла до t 0 кипения жидкости. Б) Варка, когда содержимое доводится до готовности.

Тепловой расчёт котла.

Исходные данные.

Полезная ёмкость котла – 190 л . Диаметр наружного кожуха (от наружных стенок) равен, D зк = 721мм.

Диаметр наружного котла (от внутренних стенок) D нк = 700мм.

Диаметр внутреннего котла (от внутренних стенок) D вк = 640мм.

Высота постамента Н п = 250 мм . Расчётная высота наружного котла, Н нк =750мм.

Высота кожуха Н зк = 715мм.

Высота внутреннего котла Н вк =530мм.

Толщина стенки внутреннего котла = 4мм.

Толщина стенки кожуха котла = 2мм.

Толщина стенки наружного котла = 4мм.

Рабочее давление котла в пароводяной рубашке = 0,5 атм.

Изоляция теплоизолирующего кожуха – альфольшлаковата 3.1 Тепловой баланс котла. Тепло, выделенное тэнами, расходуется на следующие статьи: Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 Где, Q 1 – тепло идущее на разогрев воды во внутреннем котле; Q 2 – тепло, израсходованное на нагревание конструкций котла; Q 3 – тепло, расходуемое на парообразование в пароводяной рубашке; Q 4 – тепло, расходуемое на испарение воды – содержимое котла; Q 5 – потери тепла наружными поверхностями котла в окружающую среду. Q 1 = CG ( t к - t н ) = 1 190 (100 – 5) = 18050 ккал. где Степлоёмкость воды = 1 ккалкгС G – ёмкость котла = 190л. t к и t н = конечная и начальная температура воды, залитой в котёл. 3.2 Расход тепла на нагрев конструкции котла. Q 2 = Q 2 м + Q 2 из Где Q 2 м – тепло идущее на нагрев металла Q 2 из -- тепло, расходуемое на нагрев изоляции кожуха. Q 2 м = С 1 G 1 ( t k t н ) Q 2 из = С 2 G 2 ( t k t н ) Где, С 1 – 0,12 ккалкг С – теплоёмкость металлоконструкции котла. G 2 – 190 – вес металлоконструкции котла. t к – 100 0 С – средняя температура нагрева металлоконструкции котла. t н – 20 0 С – начальная температура нагрева металлоконструкции котла. Q 2 м = 0,12 190 (100-20) = 22,8 80 = 1824 ккал. 3.3 Определяем расход тепла на нагревание изоляции. Q 2 из = С 2 G 2 ( t k t н ) = 0.05 2 (75 – 20) = 2,75 ккал. t к = = 75 0 С. t вн – температура частей изоляции, касающихся наружного котла. t кож - температура частей изоляции, касающихся наружного кожуха. С = 0,05 ккалкг 0 С – коэффициент теплоёмкости аппарата. t н = 20 0 С – начальная температура альфоли, равная температуре окружающей среды Тепло, израсходованное на разогрев конструкции котла. Q 2 = Q 2 м + Q 2 из = 1824 + 2,75 = 1826,75 ккал. Q 2 из – вес альфоли = 2 кг . 3.4 Расход тепла на испарение содержимого котла. а) В процессе разогрева количество б) В процессе варки количество испарившейся воды принимаем испарившейся воды принимаем по опытным данным, равным0,5% по опытным данным, равным0,5% от веса воды в котле. от веса воды в котле. М исп = М кип = 3.5 Определение потери тепла в окружающую среду.

Потери происходят с боковой поверхности кожуха, не изолированной крышки котла, крышки дна котла и парогенератора.

Отдача тепла воздуху происходит конвекцией и лучеиспусканием. - средняя расчётная температура кожуха, которая в начале равна 20 0 С, а в момент кипения 50 0 с.

Перепад температур при нагревании равен: и при кипении Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием: где, С = 4,9 коэффициент пропорциональности. Е = 0,88 коэффициент черноты эмалированной стали. t ст – температура стенки кожуха 0 С. t в - температура окружающего воздуха, 0 С. Коэффициент теплоотдачи конвекцией Средняя температура воздуха, омывающего кожух котла Из таблицы 35 [ 4] имеем: коэффициент теплопроводности для воздуха = 2,28 10 -2 ккалм ч 0 С, при t =27,5 0 C , а при температуре 35 0 С = 2,25 10 -2 ккалм ч 0 С. Соответственно коэффициент кинематической вязкости для первой температуры равен = 16,3 10 -6 м 2 с, а для второй - = 17,6 10 -6 м 2 с. Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией необходимо знать величины критериев Прандтля, Грасгофа, Нуссельта.

Критерий Прандтля ( P ) является безразмерным физическим параметром теплоносителя. Для t = 25 – 35 0 C можно принять P = 0,722. Критерий Грасгофа ( G ) является критерием кинематического подобия для процессов теплоотдачи, при свободном движении воздуха.

Критерий Нуссельта ( N u ) содержит искомую величину коэффициента теплоотдачи и является критерием теплового подобия. G = где, g = 9,81 м сек 2 – ускорение силы тяжести; = - коэффициент объёмного расширения воздуха 1 0 С t = t ст – t в – разность t стенки воздуха и кожуха, 0 С. d 3 = D 3 зк = 0,710 3 – наружный диаметр кожуха котла, м. Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией определяем критерий Нуссельта: N u = C (p C r ) n где, С = 0,135; n = 13 – коэффициент пропорциональности и показатель степени, принимаются по Л-4. N u нагр = 0,135 N u кип = 0,135 Коэффициент отдачи тепла конвекцией будет равен: 2 ч 0 С 2 ч 0 С Потери тепла в окружающую среду кожухом. 3.6 Потеря тепла шейкой котла в окружающую среду.

Боковая поверхность шейки котла и боковой части крышки равна: F ш = 0,84 м 2 За период нагревания от комнатной температуры до кипения t шейки в среднем будет равна: 0 С. Период температуры между температурой шейки и воздуха в первом случае равен-- t = 60 - 20 = 40 0 С, а в период кипения - t = 100 - 20 = 80 0 С. Расчётная температура воздуха, омывающего шейку котла, равна в период нагревания: Коэффициент теплоотдачи лучеиспускания от шейки котла: Коэффициент теплоотдачи конвекции от шейки котла. При нагревании шейки = 2,28 10 -2 ккалм ч 0 С = 17,6 10 -6 м 2 с , а критерий Прандтля P r = 0,722, = 31 При кипении указанные величины будут соответственно равны: = 2,41 10 -2 ккалм ч 0 С = 19,6 10 -6 м 2 сек = P r = 0,722. Потери тепла от шейки котла лучеиспусканием: Потери тепла от шейки котла конвекцией: Потери тепла в окружающую среду: 3.7 Потери тепла крышкой котла: Поверхность Д зк крышки: По опытным данным t крышки при кипении содержимого равна 95 0 С, в период нагревания t возросла с 20 0 C до 95 0 С. Среднюю t можно принять равной половине суммы этих температур Перепад температуры между t крышки и воздуха равен Счётная t воздуха , омывающая крышку, равна Для периода кипения перепад температуры Определим коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием от крышки: Определяем коэффициент теплоотдачи конвекции от крышки. При нагревании имеем: = 2,28 10 -2 ккалм ч С, = 17,6 10 -6 м 2 сек P r = 0,722; = -2 , = 19,6 10 -6 ; = P r =0,722. Определяем потери тепла крышкой лучеиспусканием: Определяем потери тепла крышкой конвекции теплообмена: Потери тепла в окружающую среду крышкой: 3.8 Потери тепла кожухом постамента и парогенератором котла.

Боковая поверхность постамента: F n =3,14 Д n H n = 3,14 1,2 0,25 = 0,94 Поверхность дна и парогенератора котла. F d = Ввиду быстрого нагревания воды в парогенераторе, нагревание постамента счи -таем происходящим быстро, поэтому ведём один общий расчёт для разогревания и кипения: Температура стенки парогенератора и нижней части котла принимается равной t n = 108 0 C Перепад температуры между температурой стенки и воздуха, равен Коэффициент лучеиспускания парогенератора: Коэффициент теплоотдачи конвекцией. Для этого случая коэффициент теплопро - водности воздуха равен = 2,38 10 -2 ккалм чС, коэффициент кинематической вязкости воздуха = 20,1 10 -6 м 2 сек, а критерий Прандтля P r = 0,722; = вначале критерий Грасгофа: G r P r = 21,2 10 8 0,722 = 15,17 10 8 N u = 0,135 Имея эти данные, определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией: Потеря тепла от парогенератора происходит в основном на пол и в стороны на постамент и его облицовки. Q л = а Q к = а Учитывая затруднённость теплопередачи от парогенератора, закрытого облицовкой постамента по опытным данным, вводим коэффициент 0,16 тогда потери тепла составят: Q 5 = Q л + Q k = (808 + 616,5) 0,16 = 227,92 Общее кол-во тепла, расходуемого на потери в окружающую среду кожухом, шей – кой крышки и постаментом равно: Сводка результатов теплового расчёта:

Расход тепла	Разогрев Ккалчас	Варка ккалчас
Нагрев воды	Q 1	209000	--------
Нагрев конструкции	Q 2	2014 ,75	--------
Парообразование	Q 3	1016 ,8	--------
Испарение	Q 4	594	17 82
Потери тепла	Q 5	682 , 72	1305

25208,22 3087 Необходимая мощность электронагревателей котла, при разогреве в течение 1 часа: Время разогрева – 1 час = 60 мин.

Мощность, находимая для поддержания тихого кипения содержимого котла равна: Принимаем 12 трубчатых нагревателей в генераторе котла, тогда мощность каждого будет равна: 29 12 = 2,42 кВт. Расчёт трубчатых нагревательных элементов котла.

оценка для нотариуса в Липецке
оценка недвижимости цена в Брянске
агентство оценка в Смоленске