Лр 3 кипятильник. Отчет по лабораторной работе по дисциплине Тепловое оборудование

• Название: Отчет по лабораторной работе по дисциплине Тепловое оборудование
• Анкор: Лр 3 кипятильник
• Дата: 25.11.2022
• Размер: 492.96 Kb.
• Имя файла: Лр 3 кипятильник.docx
• Тип: Отчет; #812475

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный экономический университет» (УрГЭУ)

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Тепловое оборудование»

на тему «Изучение работы кипятильников непрерывного действия»

Институт торговли, пищевых технологий и сервиса	Студент Капустин А. Г.
Направление Технологические машины и оборудование	Группа МАПП-18
Профиль Машины и аппараты пищевых производств	Руководитель Шихалев С. В., к.т.н., доцент кафедры пищевой инженерии
Кафедра Пищевой инженерии

Дата защиты: ______________

Оценка:______________
Екатеринбург, 2021

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель работы и задачи 3

2. Теоретическая часть 4

2.2 Устройство и принцип работы кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1 5

2.3 Правила эксплуатации кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1 9

2.4 Теория расчета тепловых затрат кипятильника 9

3. Практическая часть 12

3.1 Результаты измерений 12

3.2 Расчеты 13

4. Вывод 15

1. Цель работы и задачи

Цель работы – приобретение основных знаний, необходимых для эффективной эксплуатации, расчета и конструирования кипятильников непрерывного действия.
Задачи работы:

а) изучение принципа работы и конструкций кипятильников;

б) изучение правил эксплуатации кипятильников;

в) определение тепловых затрат в процессе выработки кипятка в кипятильнике непрерывного действия.

2. Теоретическая часть

Горячая вода и кипяток в больших количествах используются для приготовления пищи, мытья посуды, стирки, влажной уборки. Для бытовых нужд используются незначительные по размерам и мощности нагревательные приборы вроде кипятильников. В промышленности размеры кипятильников могут доходить до гигантских масштабов. От водонагревателей их отличает условие обязательного кипячения воды, т.е. нагрева её до 100 град. По многим параметрам они сравнимы с электрочайниками, но объем кипятильников несравнимо больше.

Кипятильники различаются областью использования, конструкцией и принципом действия.

В зависимости от области использования кипятильники бывают:

• 
  бытовые (погружные, переносные, мобильные);
  
• 
  промышленные (заливные, проточные, гейзерного типа).
  

Бытовые кипятильники применяются в домашних условиях. Очень часто такие приборы используются для нагрева воды в кружке. Характеризуются небольшим объемом нагреваемой жидкости, малой мощностью и незначительными габаритами.

По принципу действия они могут быть:

• 
  периодического действия (наливные);
  
• 
  непрерывного действия (проточные).
  

В аппаратах непрерывного действия нагрев и разбор нагретой воды осуществляются одновременно. Такие кипятильники характеризуются большими размерами, значительной мощностью нагревательных элементов и высокой производительностью. Используются на предприятиях и в организациях общественного питания.

В аппаратах периодического действия приготовление кипятка и его разбор производятся в раздельном режиме. К данному типу нагревателей относятся простейшие типы чайников, котелков, самоваров, термопотов.

Характеризуются небольшими размерами, невысокой мощностью и малой производительностью.

В зависимости от рабочего положения кипятильники бывают:

• 
  настольные;
  
• 
  напольные;
  
• 
  настенные.
  

В зависимости от вида используемого энергоносителя водонагревательные приборы могут быть:

• 
  газовые;
  
• 
  электрические;
  
• 
  твердотопливные;
  
• 
  работающие на жидком топливе.
  

В электрических приборах нагрев жидкости происходит за счет нагревания металлических элементов при прохождении по ним электрического тока.

В газовых кипятильниках основным рабочим элементом является газовая горелка. В качестве рабочей смеси используется природный газ и другие виды газовоздушных смесей.

2.2 Устройство и принцип работы кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1

Фотография кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1 представлена на рисунках 1 и 2, принципиальная схема кипятильника непрерывного действия представлена на рисунке 3.


Рисунок 1 – Фотография кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1 (главный вид).


Рисунок 2 – Фотография кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1 (вид сверху).



1 – труба подачи холодной воды; 2 — кипятильный резервуар; 3 — тэны;

4 — сборник кипятка; 5 — электрод нижнего уровня; 6 — переливная труба;

7 — электрод верхнего уровня; 8 – клапан регулятора уровня воды;

9 — питательная коробка; 10 — отражатель; 11 — отверстие; 12 — поплавок; 13 – электрод «сухого хода»; 14 — питательная труба; 15 — сигнальная труба;

16 – кран отбора кипятка; 17 — корпус; 18 — фланец; 19 — заглушка.

Рисунок 3 – Принципиальная схема кипятильника непрерывного действия
Работа кипятильников непрерывного действия основана на принципе сообщающихся сосудов: одним сосудом служит питательная коробка, другим — кипятильный резервуар. Вода из водопровода или водонапорной емкости (в ж/д транспорте) поступает через клапан 8 регулятора уровня в питательную коробку 9. Поплавок 12 регулятора автоматически поддерживает заданный уровень воды в сообщающихся сосудах. Из питательной коробки по питательной трубе 14 вода подается в нижнюю часть кипятильного резервуара 2, где, нагреваясь, поднимается вверх, закипает и по переливной трубе 6 пузырьками пара перебрасывается в сборник кипятка 4, из которого может сразу отбираться через отборный кран 16. Над переливной трубой 6 устанавливается отражатель 10, направляющий выбрасываемые порции воды в сборник кипятка.

После перебрасывания порции кипятка в сборник уровни воды в переливной трубе и питательной коробке понижаются. В результате поплавок 12 опускается и питательный клапан 8 открывает отверстие для прохода воды из трубы 1 в питательную коробку. После выравнивания уровня воды в питательной коробке и в переливной трубе поплавок поднимется, и клапан 8 закроет отверстие для входа воды из водопровода.

На дне питательной коробки установлен электрод «сухого хода» 13, который предотвращает включение тэнов при отсутствии воды. В сборнике кипятка установлен электрод нижнего уровня 5, включающий тэны после отбора кипятка, и электрод верхнего уровня 7, отключающий их при заполнении объема сборника кипятка (при отсутствии его отбора).

При переполнении сборника кипятка (в случае выхода из строя электрода верхнего уровня 7) излишек его через отверстие 11 переливается в питательную коробку. В случае переполнения и питательной коробки излишек воды по сигнальной (переливной) трубе 15 сбрасывается в дренаж. Такой же сброс излишка воды (холодной) происходит в случае нарушения нормальной работы клапана 8 регулятора уровня.

Работу системы защиты и контроля уровней воды и кипятка в аппарате обеспечивает блок управления аппаратом. Роль теплоизоляции между корпусом и кипятильным резервуаром выполняет воздушный зазор.

2.3 Правила эксплуатации кипятильника непрерывного действия КНЭ-50м1

Работа по монтажу и пуску должна производиться специалистами-монтажниками, имеющими удостоверение на право производить монтаж электроустановок. К обслуживанию кипятильника допускаются лица, прошедшие технический минимум по правилам эксплуатации и уходу за электрооборудованием. При работе на кипятильнике, в дополнение к общим правилам, соблюдаются следующие правила безопасности:

• 
  перед включением кипятильника проверьте наличие заземления;
  
• 
  не открывайте крышку сборника кипятка при работающем кипятильнике во избежание ожога паром или кипятком;
  
• 
  при открывании крана для отбора кипятка соблюдайте осторожность.
  

Все работы по техническому обслуживанию и ремонту производить при полном отключении кипятильника от сети и в остывшем состоянии.

Запрещается мыть струёй воды.

2.4 Теория расчета тепловых затрат кипятильника

Для определения эффективности работы кипятильника необходимо найти наибольшие затраты теплоты как стационарного режима его работы; тепловую мощность; удельный расход теплоты на единицу готовой продукции, удельный расход энергии на единицу готовой продукции и коэффициент полезного действия.

Количество теплоты, затраченное при стационарном режиме работы кипятильника, , Дж, определяется по формуле:

(2.1)

где – количество полезно используемой теплоты при стационарном режиме, Дж;

– количество теплоты, теряемое наружными поверхностями кипятильника в окружающую среду при стационарном режиме, Дж.
Количество полезно используемой теплоты, , Дж, определяется по формуле:

(2.2)

где – действительная производительность кипятильника, кг/ч;

– теплоемкость воды, Дж/(кг °С); принять с = 4187 Дж/(кг °С).
Действительная производительность кипятильника, , кг/ч, является исходным параметром и задается преподавателем.

Количество теплоты, теряемое наружными поверхностями кипятильника в окружающую среду при стационарном режиме, , Дж, определяется по формуле:

(2.3)

где , – соответственно площади крышки и боковой поверхности кипятильника, м²;

, – коэффициенты теплоотдачи от крышки и боковой поверхности кипятильника, .
Площадь крышки кипятильника ,м², определяется по формуле:

(2.4)

Площадь боковой поверхности кипятильника , м², определяется по формуле:

(2.5)

Коэффициенты теплоотдачи от наружных поверхностей, соответственно, и , определяются по формулам:

(2.6)

(2.7)

Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса , Вт, определяется по формуле:

(2.8)

Расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме, , Дж/кг, определяется по формуле:

(2.9)

Коэффициент полезного действия при стационарном режиме, , определяется по формуле:

(2.10)

3. Практическая часть

3.1 Результаты измерений

В ходе выполнения лабораторной работы для расчета необходимых величин были зафиксированы и занесены в таблицу 1 показания термопар и размеры кипятильника

Таблица 3.1 – Показания термопар и размеры кипятильника

Наименование параметра	Условное обозначение параметра	Значение параметра
Начальная температура элементов плиты, воды в варочном сосуде, ˚С		20
Температура окружающей среды (воздуха), °С		20
Конечная температура крышки кипятильника, °С		50
Конечная температура боковой облицовки, °С		30
Температура воды в питательной коробке, °С		10
Конечная температура воды в сборнике кипятка, °С		80
Конечная температура воды в кипятильном сосуде, °С		100
Продолжительность разогрева котла (продолжительность нестационарного режима), с		720
Продолжительность варки (продолжительность стационарного режима), с		360
Диаметр крышки кипятильника, м		0,3
Высота корпуса кипятильника, м		0,65

Продолжение таблицы 3.1

Наименование параметра	Условное обозначение параметра	Значение параметра
Диаметр сборника кипятка, м		0,175
Глубина сборника кипятка, м		0,305
Диаметр перекидной трубки, м		0,025
Высота перекидной трубки, м		0,278
Нормальная производительность кипятильника, кг/ч		50
Номинальная мощность кипятильника, Вт		6000
Масса кипятильника, кг		19

3.2 Расчеты

Рассчитаем количество полезно используемой теплоты, , Дж, согласно формуле (2.1):

Рассчитаем площадь крышки кипятильника ,м², согласно формуле (2.4):


Рассчитаем площадь боковой поверхности кипятильника , м², согласно формуле (2.5):

Рассчитаем коэффициенты теплоотдачи от наружных поверхностей, соответственно, и , согласно формулам (2.6) и (2.7):


Рассчитаем количество теплоты, теряемое наружными поверхностями кипятильника в окружающую среду при стационарном режиме, , Дж, согласно формуле (2.3):

Рассчитаем количество теплоты, затраченное при стационарном режиме работы кипятильника, , Дж, согласно формуле (2.1):

Рассчитаем мощность, затраченную на проведение заданного технологического процесса , Вт, согласно формуле (2.8):


Рассчитаем расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме, , Дж/кг, согласно формуле (2.9):

Рассчитаем коэффициент полезного действия при стационарном режиме, , согласно формуле (2.10):

4. Вывод

В результате выполнения данной работы был изучен кипятильник непрерывного действия электрический КНЭ – 50м1, а именно: его конструкция, принцип работы и правила эксплуатации. Также были проведены расчеты тепловых затраты в процессе выработки кипятка.