Визначення геометричних розмірів апаратів

 

варочні посудини котлів для приготування їжі (внутрішні резер­вуари), як правило, мають циліндричну форму і можуть виготовля­тись з плоским, опуклим і увігнутим днищами. (рис. 1)

 

 

Рис. 1. Форми варочних посудин котлів для приготування їжі:

а – плоске дно;

б – опукле дно;

в – увігнуте дно

Розміри посудини для варіння визначаються діаметром Д_вн, висотою Н_вн, висотою заповнення продуктом Н₁, висотою стрілки h_вн (опуклість, увігнутість дна). Виходячи з конструктивних і експлу­атаційних даних, відношення приймають звичайно в межах 0,3÷1,2, а відношення – в межах 0,05÷0,1.

Схема котла з основними позначеннями показана на рис. 2. Коефіцієнт заповнення η_зап. Може змінюватися в межах від 0,8 до 0,9.

Діаметр посудини для варіння і висоту рівня продукту в ньому з достатньою точністю можна визначити за формулами:

для варочних резервуарів з плоским дном:

 

,

 

де V – об’єм посудини для варіння, м³;

 

 

 

Рис. 2. Розрахункова схема електричного котла, призначеного для варіння продуктів

 

Д_п – діаметр покришки;

Д_к – діаметр кожуха;

Д_з – діаметр зовнішнього котла;

Д_вн – діаметр посудини для варіння;

Н_{заг .}– загальна висота апарата;

h_оп – висота опуклої кришки;

h_вн – висота увігнутості посудини для варіння;

h_з – висота випуклості зовнішньої посудини;

а_п – довжина парогенератора;

h_{пар .} – висота парогенератора;

h – висота постаменту;

Н_вн – висота посудини для варіння продуктів

 

з опуклим дном:

 

_, Н₁=η_зап

 

з увігнутим дном:

 

 

 

Розміри зовнішнього котла визначають, задаючи попередньо його діаметр Д_з , який повинен бути більший від діаметра посудини для варіння на 0,1 м, для того, щоб між посудиною для варіння і зовнішнім котлом утворився простір, що і є сорочкою для проміжного теплоносія.

 

Д_з = Д_вн +0,1 м, h_з= Д_з ∙К₁

 

h_вн = Д_вн. ∙К₁

Діаметр теплоізолювального кожуха Д_к дорівнює:

 

Д_к=Д_з+2δ_із.

Враховуючи, що для зручності обслуговування загальна висота котла не повинна бути більшою 1,2 м і враховуючи сферичну кришку з h_n=h_вн, визначаємо висоту постаменту h

 

h = 1,2-Н₃ - h.

 

Товщину стінок внутрішнього резервуара та зовнішнього котла можна розраховувати за формулою, яка найбільш підходить для розрахунку товщини стінок зварної циліндричної посудини, що використовує при роботі внутрішній тиск:

 

 

,

 

де δ – мінімальна товщина посудини. м;

Р – надлишковий тиск а апараті, Па;

Д_з – діаметр зовнішньої посудини, м;

G_{доп .} – допустима напруга, Па;

С – добавка на корозію (0,002 м);

f – коефіцієнт запасу міцності.

Залежно від типу зварного шва і умов роботи апарату прий­мається 0,4÷0,8.

Допустиму напругу G_доп для сталі Ст 3 по межі міцності можна прийняти 146 10⁶ Па.

Таблиця 1

 

Показники	Розмірність	Величина	Примітка
Тиск у варочній посудині	кПа (ати)		Котел працює без надлишкового тиску у варочній посудині
Коефіцієнт заповнен­ня варочної посудини	-	0,82	Для того, щоб вода, роз­ширившись при нагрі­ванні, не переливалась через кромку варочної посудини, її заповню­ють на 80-90% У розрахунок прийма­ється коефіцієнт запов­нення ηзап = 0,82 (82%)
Максимальна кіль­кість води у варо­чній посудині W при прийнятому ηзап	кг
Варочна посудина циліндричної форми з увігнутим дном: К К1	– –	0,8 0,05	Варочна посудина виповнена із листової нержавіючої сталі товщиною δвн=2 мм
Зазор між стінками варочної посудини і зовнішнього котла δруб	м	0,05	По конструктивним розумінням
Кришка варочної по судини одинарна, сферична опукла			Кришка виконана із листової нержавіючої сталі, товщиною δкр – 2 мм
Зовнішній котел циліндричний	–	–	Виконаний із вуглеце­вої сталі δ = 3 мм
Кожух	–	–	Виконаний з водневого металу, покритою світ­лою емаллю; товщина листа δк = 0,5 мм
Температура зовнішньої поверхні котла	°С		Згідно з вимогами ГОСТ 16997–77
Збітковий тиск Р в пароводяній сорочці	кПа (ати)	40 (0,4)	Згідно з ГОСТ 16997–77
Кількість води, що випарувалася при нестаціонарному режимі роботи, Δ W	кг		При закритій кришці в період розігрівання випа­ровується незначна кіль­кість води, цю кількість можна прирівняти до нуля
Час роботи котла при стаціонарному режимі τстац	ч	1,0
Кількість води, що випарувалася при стаціонарному режимі роботи, Δ W1	кг	0,82*
Час розігрівання котла τроз	ч	1,083
Температура на кришці котла при стаціонарному режимі роботи	°С		На основі експеримен-тальних даних
Температура повітря в приміщенні τпов	°С
Розміри парогенератора: довжина a п ширина b п висота h п	мм мм мм		За аналогією з апаратом, що серійно випуска-ється
Каркас і арматура котла Постамент	% від маси варильної посудини
Початкова температура води tвп	°С
Температура кипіння води в варильній посудині tвк	°С
Теплота пароутворення r	кДж/кг	2257,5	При атмосферному тиску