WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Проектуванню системи управління розcтойною шафою у міні-пекарні - Дипломна робота

Проектуванню системи управління розcтойною шафою у міні-пекарні - Дипломна робота

від багатьох параметрів поверхонь і омиваючого їх середовища, деякі з яких залежать від температури середовища і від різниці між нею і температур омиваних нею поверхонь. Дані залежності не описані математично. Конденсація вологи на поверхні тістових заготовок в процесі їх розстойки ще більше утрудняє точне знаходження коефіцієнта тепловіддачі їх поверхні.
Конденсація вологи на поверхні тістових заготовок, а також на внутрішній поверхні стінок камери розстойної шафи приводить до зменшення абсолютної і відносної вологості в камерах шафи. Для підтримки заданої відносної вологості повітря застосовується випаровування води, контрольоване проектованою системою управління. Але разом з парою в камеру розстойної шафи потрапляє додаткова енергія. Конденсацію вологи на внутрішній поверхні стінок камери розстойної шафи можна звести до мінімуму шляхом їх кращої теплоізоляції. Оскільки знайти точну кількість конденсованої на поверхні тістових заготовок вологи не представляється можливим, та точна кількість випаровуваної води і залежна від нього кількість енергії, що вноситься з парою, не піддається математичному опису. Слід врахувати, що конденсація вологи на поверхні тістових заготовок відбувається тільки в період. поки температура поверхні тістових заготовок не досягне температури точки роси для даних параметрів середовища, тобто в першій половині операції розстойки. Далі конденсація припиняється, і необхідність у випаровуванні води для зволоження повітря в розстойній шафі відпадає.
Також не є математично описуваним і коефіцієнт теплоємності вологого повітря (спов), залежний від його температури і вологості.
Таким чином, для розрахунку термодинамічних процесів в камері розстойної шафи і аналізу роботи проектованої системи управління на ЕОМ необхідно вжити заходи по забезпеченню можливості даного розрахунку, оскільки розрахунок на ЕОМ по повній математичній моделі не представляється можливим.
У зв'язку з цим нами були прийняті наступні спрощення і допущення:
" Коефіцієнти тепловіддачі розраховується по експериментальних критерійних рівняннях. Враховуючи, що температура повітря в розстойній шафі в сталому режимі роботи підтримується системою управління у встановлених межах щодо заданої температури (Тзад), то параметри повітря для знаходження критеріїв подібності беруться при незмінній температурі, рівній заданій температурі (Тзад) в камері розстойної шафи.
" Коефіцієнт теплоємності вологого повітря розраховується для заданих значень його температури і відносної вологості.
" Енергія, що вноситься з парою, не враховується. Це можливо завдяки допущенню про повну відсутність конденсації в сталому режимі роботи розстойної шафи.
" Камера розстойної шафи вважається абсолютно герметичною.
" Тиск повітря в камері шафи постійний (p=const).
" Розглядається нагрів і охолоджування термічно
тонких тіл ( ).
" Система підтримки вологи не розглядається.
2.2.2. Рівняння теплового балансу розстойної шафи
Рівняння теплового балансу розстойної шафи:
Qпов = Qтен - Qтіста - Qвіз - Qст,
де Qпов - теплота витрачається на прогрівання повітря;
Qтен - тепловий потік з поверхні ТЕНів;
Qтіста- кількість теплоти, що йде на прогрівання тіста;
Qвіз - кількість теплоти, що йде на прогрівання візків;
Qст - втрата тепла через стінки.
Розпишемо всі складові цього рівняння.
2.2.3. Теплота, що витрачається на прогрівання повітря
може бути описана як:
Qпов = cпов mпов (dTпов / dt),
звідки:
,
де dTпов/dt - швидкість зміни температури повітря.
cпов - теплоємність повітря:
cпов = (св + сп dв/1000),
де св - теплоємність сухого повітря, при температурі 40 С :
св = 1005 Дж/(кг гр);
сп - теплоємність перегрітої пари:
сп = 2000 Дж/(кг гр);
dп - вологовміст повітря, при температурі 40 С і відносної вологості 75% воно рівне:
dп = 36,9 г/кг;
Таким чином:
cпов= (1005+2000 36,9/1000) =1079 Дж/(кг гр);
mпов - маса повітря в розстойній шафі;
mпов = пов Vпов,
де пов - густина вологого повітря в камері розстойної шафи, при температурі 40 С і відносної вологості 75%:
пов= 1,11 кг/м3;
Vпов - об'єм повітря в камері розтойної шафи:
Vпов = 2,5 м3;
Таким чином:
mпов = 1,11 2,5 = 2,775 кг;
2.2.4. Тепловий потік з поверхні ТЕНів
описується за допомогою рівняння конвективної теплопередачі:
Qтен = Ктен (Ттен - Тпов),
де Ттен - температура ТЕНів;
Тпов - температура циркулюючого повітря.
Ктен - коефіцієнт, розрахований по формулі:
Ктен = тен Sтен,
де Sтен - площа поверхні ТЕНів:
Sтен = lтен dтен,
де lтен = 2 м - довжина ТЕНів;
dтен = 0,008 м - діаметр ТЕНів,
Звідки:
Sтен = 2 0,008 = 0,0503 м2;
тен - коефіцієнт тепловіддачі ТЕНів.
Даний коефіцієнт розраховується по критерійному рівнянню:
Nu = 0,238 Ref 0,6,
де Ref - число Рейнольдса, обчислюване:
Ref = dтен / ,
де - швидкість потоку повітря:
= 5 м/с
dтен - діаметр ТЕНів - їх визначальний розмір:
dтен = 0,008 м;
- коефіцієнт кінематичної в'язкості, для повітря при температурі 40 С :
= 16,96 10-6 м2/с.
Таким чином:
Ref = 5 0,008 / 16,96 10-6 = 2358,5
Отже:
Nu = 0,238 2358,50,6 = 25,13,
Звідки:
тен = Nu / dтен,
де - коефіцієнт теплопровідності повітря, при температурі 40 С:
= 2,76 10-2 Вт/(м гр),
Значить:
тен = 25,13 2,76 10-2 / 0,008 = 86,7 Вт/(м2 гр).
Таким чином:
Ктен = 86,7 0,0503 = 4,358 Вт/гр
і
Qтен = 4,358 (Ттен - Тпов).
При цьому, надлишки енергії ТЕНів йдуть на зміну їх температури:
,
де dT/dt - швидкість зміни температури ТЕНів;
Ртен - потужність ТЕНів.
Pтен = 2500 Вт
Обгрунтування вибору такої потужності ТЕНів приведене в розділі 6
Qтен - тепловий потік з поверхні ТЕНів;
cтен - теплоємність матеріалу ТЕНів:
cтен = 470 Дж/(кг гр);
mтен - маса ТЕНів:
mтен = тен lтен dтен2 / 4,
де lтен = 2 м - довжина ТЕНів;
dтен = 0,008 м - діаметр ТЕНів,
тен = 7100 кг/м3;
Звідки:
mтен = 7100 2 (0,008)2 / 4 = 0,714 кг.
У зв'язку з тим, що в процесі розстойки необхідно підтримувати задану температуру, ТЕНи включені тільки поки температура повітря в камері шафи менша заданої. Як тільки температура повітря перевищує задану межу на величину допустимого відхилення, система управління подає сигнал на відключення ТЕНів. При цьому Ртен = 0. При падінні температуриза нижню межу система управління подає сигнал на включення ТЕНів.
При цьому Ртен = Ртен зад, де Ртен зад - номінальна потужність ТЕНов.
2.2.5. Тепловий потік, одержуваний тістовими заготовками
Тепловий потік, одержуваний тістовими заготовками і використовуваний для їх прогрівання, може бути описаний формулою конвективного теплообміну:
Qтіста = Ктіста (Тпов - Ттіста),
Ктіста = тіста Sтіста,
де Sтіста - площа поверхні тістових
Loading...

 
 

Цікаве