Теплотехнический расчет проектируемой сковороды

Снижения инерционности сковород добиваются уменьшением количества промежуточного теплоносителя. Второй способ снижения инерционности сковород – замена чугуна нержавеющей сталью, т.е. уменьшение массы сковороды.

 

Сориентировавшись во всем широком спектре предложений, эффективность выбора сковороды повышается в разы, а значит, и эффективность работы предприятия общественного питания. Так как по условиям задания на курсовой проект необходимо спроектировать сковороду для массового изготовления котлет, широко используемых в социальном питании, выбираем сковороду отечественного производителя. Несмотря на огромное разнообразие сковород и жарочных поверхностей, исходя  из заданных нам параметров, а также  из актуальности и современности, принимаем за базовый вариант сковороду электрическую с косвенным обогревом (СКЭ-0,3).

 

2 Описание проектируемой  сковороды и режимов ее эксплуатации

 

2.1 Описание конструкции  сковороды

 

Аппарат СКЭ-0,3 (рис. 2.1) представляет опрокидывающийся двухстенный глубокий противень, плотно закрывающийся крышкой и имеющий косвенный обогрев, глубина противня 150 мм, толщина стенок 10–12 мм.

 

 

1 – лист нижний; 2 – щит распределительный; 3 – пакетный переключатель;

4 – панель электроуправления; 5 – терморегулятор; 6 – микропереключатель;

7 – пружина микропереключателя; 8 – тумба левая; 9 – цапфа левая; 10 – кожух противня;

11 – противень; 12 – промежуточный  теплоноситель (масло минеральное);

13 – сетка для выемки продуктов; 14 – тэн; 15 – крышка противня; 16 – цапфа правая;

17 – тумба правая; 18 – сектор; 19 – червяк; 20 – маховик; 21 – механизм  поворота;

22 – пробка сливной трубки; 23 – сборник

 

Рисунок 2.1 – Сковорода электрическая  с косвенным обогревом СКЭ-0,3

 

Чугунный противень вставлен в наружный корпус из листовой стали  таким образом, что между ними образуется герметически закрытое пространство (рубашка), в которое до определенного  уровня заливается промежуточный теплоноситель  – минеральное масло (вапор-Т), которое  представляет собой темно-коричневую, лишенную запаха вязкую жидкость. Практически  оно применяется при температурах до 280^оС. Другие масла, имеющие температуру вспышки ниже указанной, применять не разрешается. Температура нагрева минерального масла до предельно допустимой автоматически регулируется терморегулятором ТР-4К (рис. 2.2).

 

 

 

1 – шток; 2 – механизм переключения; 3 – клеммы; 4 – рычаг; 5 – лимб; 6 – панель; 7 – датчик; 8 – гайка; 9 – штуцер; 10 – термопатрон

 

Рисунок 2.2 – Конструкция терморегулятора  ТР-4К

 

Масло заливается в горловину, расположенную на верхней бортовой поверхности. Уровень масла контролируется щупом, выполненным заодно с пробкой. Для выхода воздуха, избыточного  масла или конденсата служит пароотводная трубка со сборником. Минеральное масло  сливается через сливную трубку.

Противень закрывается крышкой, вращающейся на оси, концы которой  закреплены в ушках кронштейнов, установленных на тумбах.

 

Сковорода электрическая  с косвенным обогревом СКЭ-0,3 отличается от СЭСМ-0,2 и СЭСМ-0,5 способом передачи тепла к загрузочной чаше. Тепловая энергия к поверхности чаши передается через промежуточный теплоноситель – минеральное масло. Масло нагревается с помощью 6-ти тэнов.

 

Она представляет собой чугунную чашу, геометрически  встроенную в выполненный из стали  кожух, который цапфами опирается  на чугунные тумбы. В замкнутую полость  между чашей и кожухом, называемую масляной рубашкой, через закрываемое  пробкой отверстие заливается минеральное  масло (вапор), являющееся промежуточным  теплоносителем. Масло подогревается  шестью трубчатыми электронагревателями, смонтированными на передней стенке кожуха. В заднем левом углу кожуха размещен датчик терморегулятора.

Для выхода из полости  теплоносителя нагретого воздуха  и паров служит трубка, которая  для обеспечения конденсации  паров масла свернута в спираль  и размещена под кожухом. Под  трубкой для сбора остывших паров  масла размещен маслоотстойник. Уровень  масла в кожухе контролируется щупом, укрепленным в пробке. Слив масла  из масляной рубашки осуществляется через трубу, закрытую колпачком.

На панели электрооборудования  смонтированы основные электроприборы и аппараты: терморегулятор, магнитный  пускатель, пакетный выключатель. У  основания левой трубы расположен болт заземления. Для опрокидывания  чаши служит поворотный механизм, который  состоит из сектора, закрепленного  на правой цапфе, и червяка, насаженного  на валик, который оканчивается маховиком  с рукояткой.

Крышка чаши свободно насажена на ось и легко принимает вертикальное положение.

Сковорода облицована алюминиевыми анодированными листами, оклеенными с обратной стороны теплоизолирующим материалом.

Автоматическая  защита ТЭНов от «сухого хода» обеспечивает отключение сковороды при опрокидывании ее чаши и понижении уровня минерального масла в рубашке. Защита осуществляется с помощью плоской пружины, воздействующей на кнопку микропереключателя. Тепловой режим регулируется терморегулятором. При этом заданная температура минерального масла, а следовательно, и температура жарочной поверхности поддерживаются автоматически. Необходимая температура нагрева устанавливается лимбом терморегулятора (устанавливать лимб на температуру свыше 280^оС категорически запрещается, так как масло в масляной рубашке может перегреться и вспыхнуть).

Жарку продуктов  основным способом осуществляют следующим  образом. Поворотом рукоятки переключателя  включают сковороду. Через 20… 25 мин  внутреннюю (рабочую) поверхность смазывают  пищевым жиром и укладывают на ее дно полуфабрикаты. При необходимости  сковороду накрывают крышкой. При  жарке продуктов во фритюре чашу заполняют жиром не больше чем  на половину ее вместимости. Затем поворотом  рукоятки переключателя включают сковороду  на полную мощность. По достижении жиром температуры 160…170^оС чашу загружают продуктом.

Сковороду устанавливают  по уровню так, чтобы ось обеих  цапф располагалась горизонтально.

 

2.2 Описание электрической схемы сковороды

 

Электрическая схема  сковороды СКЭ-0,3 представлена на рисунке 2.3.

 

 

Q – выключатель пакетный; F – предохранитель сетевой; B – терморегулятор;

S – выключатель конечный; К – пускатель магнитный; Н – лампочка сигнальная;

Е1…Е6 – тэны; Х1 и Х2 – клеммные разъемы

 

Рисунок 2.3 – Принципиальная электрическая  схема сковороды СКЭ-0,3

 

Включение и выключение сковороды осуществляется поворотом  пакетного выключателя Q. При включении электрический ток проходит через катушку магнитного пускателя К контакты которого, замыкаясь, подают питание на ТЭНы Е1… Е6. При этом загорается сигнальная лампа Н, которая гаснет при достижении заданной температуры, установленной лимбом терморегулятора. Терморегулятор автоматически поддерживает заданную температуру за счет замыкания и размыкания контакта В и соответственно включения и отключения ТЭНов. В случае опрокидывания чаши (отклонения от горизонтального положения) или снижения уровня минерального масла в рубашке контакт конечного выключателя S размыкается и отключает магнитный пускатель К, который своими контактами отключает ТЭНы.

Промышленностью выпускаются сковороды, рассчитанные на напряжение 380 В; при подключении сковороды к сети 220 В на клеммных щитках Х1 и Х2 следует поменять положение перемычек.

 

2.3 Эксплуатация  сковороды

 

До включения в работу сковороды проверяют надежность заземления и механизма опрокидывания, а также санитарное состояние  загрузочной чаши и удобство пользования  откидной крышкой (крышка должна легко  откидываться и фиксироваться в  любом положении).

Лимб терморегулятора  устанавливают на нужную температуру  и нажимают кнопку «ВКЛ», при этом загораются сигнальная лампочка.

Перед включением сковороды  заливают в чашу необходимое количество жира. Не следует включать аппарат  или оставлять его включенным после окончания жарки, если в  чаше нет жира. Несоблюдение этого  требования может привести к обгоранию  чаши, а также к преждевременному выходу из строя нагревательных элементов.

По окончанию работы сковороду  отключают нажатием на красную кнопку «СТОП», при этом гаснет сигнальная лампа. Ручку датчика реле температуры  переводят в положение «ОТКЛ» и разгружают сковороду. При разгрузке  чашу опрокидывают осторожно, без рывков, предварительно отключив аппарат от сети.

После остывания сковороды  чашу очищают от остатков продукта. Пригоревшие к поду частицы продукта соскабливают деревянным скребком. При  этом поверхность ее не рекомендуется  промывать водой. Чашу надо опрокинуть и дать жиру стечь. В случае необходимости  чашу промывают горячей водой  и на некоторое время оставляют  открытой для просушки, а затем  смазывают пищевым жиром.

Белые эмалированные облицовки  моют теплой мыльной водой, протирают  насуха мягкой тканью.

При эксплуатации сковороды  с косвенным обогревом необходимо так же соблюдать следующие правила.

Минеральное масло вапор  нельзя нагревать выше 260^оС.

В минеральном масле не должно содержаться воды, так как  создается опасность выплескивания  масла при температуре выше 100^оС за счет давления, создаваемого в рубашке парами воды. Минеральное масло обезвоживают, медленно нагревая в течение 1 часа до температуры 100^оС и выдерживая при этой же температуре еще в течение 1 часа. После этого в течение 1 часа масло медленно нагревают до 200^оС и вновь выдерживая при этой же температуре еще в течение 1 часа. Подготовленное таким образом масло  хранят до использования в герметически закрытой посуде.

Перед тем как залить масло  в рубашку, его целесообразно  еще раз нагреть до 200^оС, при этом оно становится менее вязким.

В процесе эксплуатации сковороды  с косвенным обогревом следят за тем, чтобы трубка, предназначенная  для выхода воздуха и паров  теплоносителя из рубашки, была открыта, а под ней находился сборник  конденсата.

 

 

Таблица 2.1 – Возможные неисправности  сковороды и способы их устранения

Неисправности	Возможные причины	Способы устранения
Чаша сковороды не нагревается  при включении на любую ступень  нагрева.	Перегорели плавкие предохранители, нарушен контакт в электроцепи Вышел из строя пакетный переключатель.	Проверить электроцепь, заменить перегоревший предохранитель   Заменить пакетный переключатель.
Слабый нагрев чаши при включении  нагревателей на сильную ступень  нагрева	Неправильно подсоединена электропроводка  к пакетному переключателю	Подсоединить электропроводку к  пакетному переключателю согласно требованиям заводской инструкции
Температура противня отклоняется от заданных пределов	Неисправен терморегулятор	Отремонтировать или заменить терморегулятор
Маховик механизма опрокидывания  чаши сковороды туго вращается	Отсутствует смазка в цапфах чаши или в червячном механизме опрокидывания чаши	Добавить несколько капель машинного  масла в сверления опор чаши. Смазать  червячный механизм опрокидывания  чаши густой смазкой (тавотом, солидолом). Отремонтировать механизм опрокидывания  чаши
Крышка сковороды не фиксируется  в любом наклонном положении	Нарушена регулировка натяжения  пружин, уравновешивающих крышку	Отрегулировать натяжение пружин, расположенных в левом и правом кожухах оси крышки; регулирование пружин произвести путем поворота оси, с которой они жестко связаны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Теплотехнический  расчет проектируемой сковороды

 

3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности сковороды 

 

Схема определения площадей теплоотдающих поверхностей и схема  температур в различных точках конструкции  сковороды изображены на     рисунке 3.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

Рисунок 3.1 - Схема определения площадей теплоотдающих поверхностей (а) и схема температур в различных точках конструкции сковороды (б)     

3.1.1 Исходные  данные проектируемого аппарата

 

Таблица 3.1 – Исходные данные сковороды СКЭ-0,3

Наименование  параметра	Условное обозначение параметра	Значение параметра
Начальная температура элементов сковороды, промежуточного теплоносителя (минерального масла), жира для жарки, оС		18
Начальная температура продукта (котлеты), оС		20
Температура окружающей среды (воздуха), оС		18
Конечная  температура боковой облицовки и дна сковороды, оС		40
Конечная  температура крышки сковороды, оС		60
Конечная температура  наружной поверхности теплоизоляции, оС		50
Конечная температура  внутренней поверхности теплоизоляции, оС		180
Конечная температура  промежуточного теплоносителя (минерального масла), оС		210
Конечная температура  жира для жарки, оС		160
Конечная  температура корочки котлеты, оС		135
Конечная  температура центра котлеты, оС		85
Масса полуфабриката (котлеты), кг		0,095
Масса выхода готовой продукции (котлеты), кг		0,075
Размеры котлет: длина, м	а	0,12
ширина, м	b	0,05
Площадь жарочной поверхности, м2	S	0,3
Длина корпуса, м	А	0,69
Ширина  корпуса, м	В	0,69
Высота  корпуса, м	Н	0,49
Длина крышки, м	С	0,75
Ширина  крышки, м	D	0,75
Продолжительность разогрева  сковороды (продолжительность нестационарного  режима), с		2400
Продолжительность жарки  котлет (продолжительность стационарного  режима), с		600
Номинальная мощность сковороды, Вт		9 ∙ 103
Масса сковороды, кг	M	290