Обработка результатов эксперимента и основные расчётные уравнения.

К основным эксплуатационным показателям работы жарочных шкафов относятся: удельная энергоемкость, время разогрева, производительность, коэффициент полезного действия, удельный расход электроэнергии, коэффициент использования аппарата.

Основные технологические и эксплуатационные показатели работы шкафа определяются по следующим соотношениям и формулам.

6.1. Мощность, потребляемая камерой, при работе на различных ступенях нагрева.

                                , кВт                                              (1-1)

   где P_АI, - фазовая мощность на i-той степени нагрева, кВт.

6.2. Удельная энергоемкость или тепловое напряжение рабочей камеры.

 

                                                                                        (1-2)

где Р_макс - максимальная мощность, потребляемая камерой, кВт; V_k – объем жарочной камеры, м³.

6.3. Производительность камеры шкафа в каждом конкретном случае может быть определена

                      , кг/час                  (1-3)

где m_пp - масса продукта после тепловой обработки, кг; τ_п- время подоборота равное сумме времени загрузки τ₃, тепловой обработки τ_р и выгрузки τ_в продукта , С.

6.4. В общем виде производительность камеры зависит от коэффициента загрузки

                           ,                                        (1-4)

где а - фактическая загрузка, кг (шт); а_ном- номинальная загрузка, кг (шт). При загрузке штучных изделий

                                  ,                                 (1-5)

где n - количество противней в камере; S-, - площадь противня, м²;

L • В - соответственно длина и ширина противня, м; S_изд - площадь изделия, м²;

d_пр- средний диаметр клубня, м; К_тр - коэффициент использования площади противня; составляет для различных изделий значение от 0,4 до 1,0.

6.6. Расчет производительности камеры шкафа для различных значений К_з может быть произведен по формуле

 

                        , кг/час                      (1-6)

 

6.7. Основной теплотехнический характеристикой является коэффициент полезного действия, определяемый в шкафах для стационарного режима работы

                                                                                  (1-7)

где Q"₁ - полезное тепло-расход тепла на обработку продукта, Дж; О^” _затр -затраченное тепло, Дж.

6.8. Общий расход тепла за период тепловой обработки продуктов в стационарном режиме составляет

                , Дж              (1-8)

где Q"i - расход тепла на обработку продукта, Дж; ΣQ"_пот - потери тепла, Дж; О"_5н - потери тепла от наружных поверхностей камеры, Дж; Q_5в - потери тепла на вентиляцию камеры, Дж; О"_6тр - потери тепла на нагрев транспортных устройств (противней), Дж.

6.8.1. Расход тепла на обработку продукта, Дж.

                  ,                 (1-9)

 

где m₀ - масса продукта до тепловой обработки, кг; С_пр –удельная теплоемкость продукта, Дж/кг • град' ( для картофеля С_пр=3600 Дж/кг • град); t_пр, t_с - соответственно конечная и начальная температура продукта, °С; m_k - масса корочки в изделии, кг (для картофеля m_k=0,1m₀); C_k - удельная теплоемкость корки, Дж/г • град (для сухого вещества С = 1670 Дж/кг • град); t_k - температура корочки, °С; ΔW - упек - количество влаги, испарившейся при тепловой обработке, кг,

                                        ,                                   (1-10)

r - удельная теплота парообразования, Дж/кг (при t_p=250°C, r=1,9 • 10⁶ Дж/кг).

6.8.2. Потери тепла от наружных поверхностей камеры

                            , Дж,                             (1-11)

 

где F_CT - общая площадь наружной поверхности камеры, м²; α_ст – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности в окружающую среду, Вт/м² • град

                   , Вт/м²•град;                      (1-12)

t_ст - температура наружной поверхности камеры при стационарном режиме, °С; t_B - температура окружающего воздуха, °С; τ"=τ_р - продолжительность стационарного режима, равная времени тепловой обработки продукта, С.

6.8.3. Потери тепла на нагрев вентиляционного воздуха в камере происходят при открывании дверцы и через вентиляционное отверстие.

                             ,                               (1-13)

где V_k – объем жарочной камеры, м³; n_в - кратность вентиляции, 1/час, (n_в=8-ИО1/час); С_в - объемная теплоемкость воздуха, Дж/м³- град (С_в=1260 Дж/м³• град); t_p - рабочая температура в камере, °С; τ" - время стационарного ,режима, час.

6.8.4. Расход тепла на нагрев транспортных устройств (противней).

           ,                            (1-14)

где М_тр - масса противня, кг; С_тр - удельная теплоемкость материала (стали) противня, Дж/кг•град (С_тр=460 Дж/кг • град); t_k^тp, t_н^тp - Соответственно конечная и начальная температура противня, °С (t_k^тр = 150°C, t_н^тр = t_в).

6.9. Расчет КПД камеры для известного технологического процесса при различных значениях коэффициента загрузки Кз может быть произведен по формуле

                                                  (1-15)

где а_н - номинальная загрузка камеры, шт; n - количество используемых противней.

6.10. Удельный расход электроэнергии, характеризует уровень совершенства аппарата, правильность его эксплуатации, уровень организации производств

                           , кВтч/кг                            (1-16)

где А - общий расход электроэнергии за определенный промежуток времени(цикл, смена), кВтч; m_пр  количество продукции, произведенной за рассматриваемый промежуток времени, кг; А' - расход электроэнергии на разогрев камеры , кВтч.

                                                                                      (1-17)

Р', τ’ - соответственно мощность, потребляемая камерой в режиме разогрева, и время разогрева, кВт/час.

 А” - расход электроэнергии в стационарном режиме, кВтчас.

                                   , кВтч,                                 (1-18)

где О"_затр - общий расход тепла в стационарном режиме, Дж.

6.11. Расчет удельного расхода электроэнергии для известного технологического процесса в камере жарочного шкафа при различных значениях коэффициента загрузки К, может быть произведен по формуле

            , кВт•ч/кг     (1-19)

где а_н - номинальная загрузка камеры, шт; n - количество используемых противней.

6.12. Коэффициент использования камеры (шкафа) – К_и характеризует степень использования аппарата во времени.

                          ,                  (1-20)

где τ₁- продолжительность технологически необходимых временных интервалов, час; τ- продолжительность рабочей смены (занятия), час; τ’ - время разогрева, час; τ_п - время подоборота, час.

 

6.13. При постоянной загрузке камеры K_з =const

 

                           ,                                    (1-21)

где N - количество подоборотов в смену.

6.14. Расчет удельного расхода электроэнергии для известного технологического процесса в камере при K_з = сonst для различных значений коэффициента использования может быть произведен по формуле

                               , кВтч/кг                                (1-22)

 где А', А" - расход электроэнергии соответственно на разогрев камеры и работу в стационарном режиме, кВтчас.