Котел пищеварочный электрический емкостью 250 дм3

    Поверхность крышки и верхней горизонтальной поверхности котла определяется приблизительно как площадь круга

                                                                                (23)

    Начальная температура ограждений принимается  равной температуре воздуха в  помещении

                                                 

    Коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан  соответственно для стационарного  и нестационарного режимов, при  этом средняя температура    i-того элемента ограждения за период разогрева определяется как среднеарифметическая начальной и конечной :

    

    

     ; 

     ;

    

    

    По  формулам (20) и (21) находим  и :

      

    где

    

    где 

    Потери  теплоты дном котла незначительны, и ими можно пренебречь. Потери на разогрев конструкции определяется по формуле (24), используя данные таблицы 4:

                                                                                        (24)

    Таблица 4 – Вспомогательные величины для  расчета

 

     По  формуле (24) определяем

       

     Потери  теплоты на разогрев постамента не учитываются из-за их незначительной величины.

     3.1.3. Расчет минимальной поверхности  нагрева варочного котла.

     Для определения минимальной поверхности  нагрева варочного котла следует  определить количество теплоты, которое  должно быть передано через поверхность  нагрева за время 

       

     Коэффициент теплоотдачи для случая передачи теплоты от паровоздушной смеси  к воде приблизительно равен К = 2900 Вт/(м²ּ˚С).

     Время разогрева 

     Среднеарифметическая  разность температур определяется по формуле:

     

     Количество  теплоты, переданное через поверхность  нагрева, равно

               (25)

     Необходимая площадь нагрева:

                                                                                    (26)

     Фактическая поверхность нагрева:

                                                                (27)

т. е. больше необходимой.

     Расход  теплоты на нестационарный режим  работы котла равен, см. формулу (14):

       

Расход  теплоты на стационарный режим работы котла равен, см. формулу (15):

     

     Коэффициент полезного действия котла при  нестационарном режиме работы по формуле (25):

                                                                       (28)

     Удельные металлоемкость и расход теплоты, определяемые по формулам соответственно равны:

                                                                        (29)

     Мощность  нагревательных элементов при нестационарном и стационарном режимах работы электрического котла соответственно составит, см. формулы (30) и (31):

                                                                                     (30)

                                                                                     (31)

     Соотношение мощности электрического котла при  нестационарном и стационарном режимах  равно

 

     Учитывая  мощность тэнов, принимаем максимальную мощность кВт, а минимальную кВт. В этом случае время разогрева составит

                                                         (32)

     Электрические пищеварочные котлы присоединяются к трехфазной сети, поэтому с точки  зрения равномерной нагрузки фаз  тэны целесообразно устанавливать  в количестве, кратном трем.

     Для рассчитываемого котла максимальную мощность Р целесообразно принять равной 28,1 кВт (при параллельно включенных трех тэнах по 6 кВт каждый), а минимальную Р — равной 3,7 кВт (два последовательно соединенных тэна, один тэн отключен). В этом случае соотношение мощности котла при нестационарном и стационарном режимах:

3.2. Расчет  нагревательных элементов котла  КПЭ-250С 

     3.2.1. Исходные данные для расчета  нагревательных элементов

     Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности Р, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки и поверхности спирали W_n.

     Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате и их количество определяем из технической характеристики аппарата.

     Мощность  ТЭНа Р, Вт, определяем из соотношения: 

                                                                                            (33)

где ΣΡ - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

     n - количество ТЭНов, шт.

     Напряжение  электрической сети U, В, определяем из технической

характеристики  аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.

     Принимаем и .

     Исходные  данные сводим в таблицу (см. таблицу 5).

     Таблица 5 - Исходные данные для расчета ТЭНа

 
 
 
 
 
 
 

    3.2.2. Расчетная схема 

    Эскиз ТЭНа с указанием расчетных параметров показан на рисунке 6 

     

   Рисунок 6 – Схема к расчету ТЭНа

     а - параметры трубки; б - параметры  спирали.

     3.2.3. Порядок расчета

     Расчет  ТЭНа выполняем в три этапа:

     - определение размеров трубки;

     - расчет размеров проволоки;

     - нахождение размеров спирали.

    3.2.3.1.Определяем  длину активной части трубки  ТЭНа l_a, м, по формуле

                                                                                 (34)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

где D_Т – диаметр трубки ТЭНа. Диаметр трубки принимают в пределах  D_Т = 0,006.. .0,016 м.

     3.2.3.2. Рассчитываем длину активной  части трубки ТЭНа до опрессовки , м, из соотношения

                                                                                              (35)                                                                                                      

где γ  –  коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, γ=1,15.

     3.2.3.3. Находим полную развернутую длину  трубки после опрессовки L_Т, м, по формуле

                                                                                   (36)                                                                                        

     где L_П - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м (=5см).

     3.2.3.4. Находим сопротивление проволоки  ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения

                                                                                   (37)                                                                            

а сопротивление  проволоки ТЭНа до опрессовки R_О O_М, из выражения

                                                                                      (38)                                                       

     где α_R - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки, α_R = 1,3.

     3.2.3.5. Рассчитываем удельное сопротивление  проволоки при рабочей температуре, ρ_t, Ом ◦м, по формуле:

     

      =1,25◦10 Ом◦м,                                                                                   (39)                                           

где р₂₀ - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20°С,   Ом • м;

     α - температурный коэффициент, учитывающий  изменение удельного