close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3132

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3132
(13)
C1
6
(51) A 47J 27/04
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ПАРОВАРОЧНЫЙ АППАРАТ
(72) Авторы: Груданов В.Я., Акуленко С.В.,
Кирик И.М., Николаенко А.Н. (BY)
(73) Патентообладатель: Могилевский
технологический институт Министерства образования
РБ (BY)
(21) Номер заявки: 970275
(22) 1997.05.26
(46) 1999.12.30
(71) Заявитель: Могилевский
технологический
институт Министерства образования РБ
(BY)
(57)
Пароварочный аппарат, содержащий теплоизолированный корпус, рабочую камеру, парогенератор, электронагреватели, парораспределительный коллектор с верхней перфорированной панелью, имеющей отверстия различного диаметра, отличающийся тем, что перфорированная панель выполнена в форме квадрата, а
отверстия в перфорированной панели расположены на центральных осях условных колец, при этом количество отверстий в условных кольцах увеличивается в направлении от периферии к центру и определяется соотношением:
[
Z n = (1,618)
n −1
]
⋅Z1 ,
n = 1, 2, 3, ...,
где квадратные скобки обозначают целую часть числа;
Zn - количество отверстий перфорации в n-ом условном кольце;
Z1 - количество отверстий перфорации в 1-ом условном кольце;
n - порядковый номер условного кольца, считая от наружной стороны перфорированной пластины;
диаметры отверстий в условных кольцах уменьшаются в направлении от периферии к центру и определяются соотношением:
BY 3132 C1
dn =
d1
(1,618)n −1
,
n = 1, 2, 3, ...,
Фиг. 1
где dn - диаметр отверстий перфорации в n-ом условном кольце;
BY 3132 C1
d1 - диаметр отверстий перфорации в 1-ом условном кольце;
длина сторон условных колец в перфорированной пластине уменьшается в направлении от периферии к центру и определяется соотношением:
an =
a1
(1,272)n −1
,
n = 1, 2, 3, …...,
где an - длина стороны n-го условного кольца;
a1 - длина стороны 1-го условного кольца (длина стороны перфорированной панели).
(56)
1. SU 564855 А, МПК A 47J 27/04, 1977.
2. SU 434933 A, МПК A 47J 27/04, 1974.
3. SU 724122 А, МПК A 47J 27/04, 1980.
Изобретение относится к области теплового оборудования для предприятий пищевой промышленности и
массового питания, в частности к пароварочным аппаратам.
Известен паровой шкаф, содержащий теплоизолированный корпус, парогенератор, рабочую камеру,
электрические нагревательные элементы, установленные в зазоре между корпусом и рабочей камерой, а
также пароподводящие трубки [1].
Однако в этом аппарате ввиду отсутствия парораспределительного коллектора не обеспечивается равномерная подача пара в рабочую камеру и, как следствие, равномерный нагрев продукта, кроме того, отработанный конденсат совместно с массой воды, выделяемой из продукта в процессе тепловой обработки,
попадает в парогенератор и загрязняет воду, что сокращает срок службы электронагревателей.
Известно также устройство для варки пищевых продуктов на пару, содержащее цилиндрический теплоизолированный корпус с крышкой и расположенной в нижней части водяной ванной, над которой на валу
укреплен решетчатый диск с радиальными перегородками, образующими секторные камеры, и размещенными в них сетчатыми носителями [2].
Однако в этом устройстве не обеспечивается равномерность подвода теплоносителя к продукту из-за того, что отверстия в сетчатых носителях расположены бессистемно и коэффициент перфорации по поверхности сетчатых носителей является величиной непостоянной, ввиду чего нельзя достичь равномерной
обработки продукта, кроме того, отработанный конденсат совместно с массой воды, выделяемой из продукта
в процессе тепловой обработки, попадает в ванну и загрязняет воду.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому
изобретению является пароварочный аппарат, содержащий теплоизолированный корпус, рабочую камеру,
парогенератор, парораспределительный коллектор с верхней перфорированной панелью, имеющей отверстия различного диаметра, гофрированную пластину с отверстиями, электронагреватели, расположенные
между ними [3].
Однако в данном аппарате парораспределительный перфорированный коллектор с отверстиями различного диаметра, расположенными по концентрическим окружностям, имеет различную пропускную способность, приводящую к неравномерной подаче пара в рабочую камеру и, как следствие, неравномерному
нагреву продукта. Кроме того, имеющаяся в конструкции аппарата гофрированная пластина создает дополнительное гидравлическое сопротивление проходу пара, усложняет конструкцию и повышает металоемкость
аппарата. Также из-за отсутствия конкретных соотношений не поддаются унификации элементы конструкции аппаратов подобного типа.
Задача изобретения - повышение эффективности тепловой обработки пищевых продуктов и унификация
элементов конструкции аппаратов подобного типа.
Поставленная задача достигается тем, что в пароварочном аппарате, содержащем теплоизолированный
корпус, рабочую камеру, парогенератор, электронагреватели, парораспределительный коллектор с верхней
перфорированной панелью, имеющей отверстия различного диаметра, согласно изобретению, перфорированная панель выполнена в форме квадрата, а отверстия в перфорированной панели расположены на центральных осях условных колец, при этом количество отверстий в условных кольцах увеличивается в
направлении от периферии к центру и определяется соотношением:
[
Z n = (1,618)
n −1
]
⋅Z1 ,
n = 1, 2, 3, ...,
где квадратные скобки обозначают целую часть числа;
Zn - количество отверстий перфорации в n-ом условном кольце;
Z1 - количество отверстий перфорации в 1-ом условном кольце;
2
BY 3132 C1
n - порядковый номер условного кольца, считая от наружной стороны перфорированной пластины;
диаметры отверстий в условных кольцах уменьшаются в направлении от периферии к центру и определяются соотношением:
dn =
d1
(1,618)n −1
,
n = 1, 2, 3, ...,
где dn - диаметр отверстий перфорации в n-ом условном кольце;
d1 - диаметр отверстий перфорации в 1-ом условном кольце;
длина сторон условных колец в перфорированной панели уменьшается в направлении от периферии к центру
и определяется соотношением:
an =
a1
(1,272)n −1
,
n = 1, 2, 3, ...,
где an - длина стороны n-го условного кольца;
a1 - длина стороны 1-го условного кольца (длина стороны перфорированной панели).
Выполнение перфорированной панели в форме квадрата и равномерное распределение отверстий перфорации по всей поверхности панели позволяет убрать застойные зоны по углам панели и тем самым обеспечить равномерную подачу пара по всему периметру рабочей камеры, что безусловно приведет к повышению
эффективности работы устройства.
Если перфорированную панель парораспределительного коллектора выполнить не в форме квадрата, а,
например, в форме прямоугольника, то в этом случае коэффициент перфорации по длине и ширине панели
будет разным, что приведет к неравномерной подаче теплоносителя по периметру рабочей камеры и, как
следствие, снижению эффективности работы устройства.
Определение геометрических параметров перфорации парораспределительного коллектора по выше указанным соотношениям позволяет обеспечить постоянство коэффициента перфорации панели и, тем самым,
обеспечить равномерную подачу пара в рабочую камеру и повысить эффективность тепловой обработки пищевых продуктов. Кроме того, использование этих соотношений позволяет унифицировать элементы конструкции всех аппаратов подобного типа.
[
Если Z n ≠ (1,618)
n −1
]
d1
⋅ Z 1 или d n ≠
(1,618)
n −1
или a n ≠
a1
(1,272)n −1
при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то коэффициент перфорации по поверхности
панели будет величиной непостоянной, что приведет к необоснованному увеличению местных сопротивлений, неравномерной подаче теплоносителя в рабочую камеру и, как следствие, снижению эффективности тепловой обработки пищевых продуктов.
Таким образом, только соблюдение всех отличительных признаков позволяет обеспечить равномерную
подачу теплоносителя в рабочую камеру и достичь максимальной эффективности тепловой обработки пищевых продуктов.
Кроме того, использование в математических соотношениях принципа "золотой" пропорции позволяет
упростить методику расчета геометрических параметров перфорации парораспределительного коллектора и
тем самым повысить степень унификации основных элементов конструкции аппаратов подобного типа.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана принципиально-конструктивная схема
пароварочного аппарата, вид сбоку с частичными вырезами; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Пароварочный аппарат содержит теплоизолированный корпус 1, рабочую камеру 2, под которой расположены парогенератор 3, трубчатые электронагреватели 4 и парораспределительный коллектор 5 с верхней
перфорированной панелью 6, имеющей отверстия различного диаметра. Для размещения продукта предусмотрены направляющие 7.
Перфорированная панель 6 выполнена в форме квадрата и разделена на условные кольца, а отверстия в
перфорированной панели расположены на центральных осях условных колец, при этом количество отверстий в условных кольцах увеличивается в направлении от периферии к центру и связано между собой соотношением:
(1)
n −1
Z n = (1,618) ⋅ Z 1 , n = 1, 2, 3, ...,
[
]
где квадратные скобки обозначают целую часть числа;
Zn - количество отверстий перфорации в n-ом условном кольце;
Z1 - количество отверстий перфорации в 1-ом условном кольце;
n - порядковый номер условного кольца, считая от наружной стороны перфорированной пластины;
диаметры отверстий в условных кольцах уменьшаются в направлении от периферии к центру и связаны
между собой соотношением:
3
BY 3132 C1
dn =
d1
(1,618)n −1
,
n = 1, 2, 3, ...,
(2)
где dn - диаметр отверстий перфорации в n-ом условном кольце;
d1 - диаметр отверстий перфорации в 1-ом условном кольце;
длина сторон условных колец в перфорированной пластине уменьшается в направлении от периферии к центру и связаны между собой соотношением:
an =
a1
(1,272)n −1
,
n = 1, 2, 3, ...,
(3)
где an - длина стороны n-го условного кольца;
a1 - длина стороны 1-го условного кольца (длина стороны перфорированной панели).
Размеры перфорированной панели парораспределительного коллектора равны размерам рабочей камеры
аппарата. Отверстия в перфорированной панели выполнены с отворотами, чтобы в образовавшиеся впадины
мог стекать конденсат и влага, выделяемая из продукта. Перфорированная панель ложится на парораспределительный коллектор отворотами вверх.
Количество и диаметр отверстий в первом условном кольце панели (т.е. Z1 и d1) рекомендуется принимать равным одному из чисел математического ряда Фибоначчи, т.к. этот ряд наилучшим образом вписывается в принцип "золотой" пропорции и соотношения (1)-(3) будут выполнятся наиболее точно.
Аппарат подключается к источнику электрической энергии и к водопроводной сети (на рисунках не показаны).
Пароварочный аппарат работает следующим образом. При включении аппарата нагреваются трубчатые
электронагреватели 4, парогенератор 3 начинает вырабатывать насыщенный пар, который попадает в парораспределительный коллектор 5 и, омывая трубчатые электронагреватели, нагревается до требуемой температуры. Затем перегретый пар равномерно распределяется по периметру рабочей камеры, проходя через
отверстия верхней перфорированной панели 6. Конденсируясь, пар отдает теплоту продукту, а конденсат и
влага, выделяемая из продукта, стекает во впадины перфорированной панели и вновь превращается в пар.
Предложенный пароварочный аппарат сокращает время приготовления продукта, улучшает качество готовых изделий, сокращает расход энергии на приготовление продукта, т.е. выгодно отличается эффективностью тепловой обработки.
Для подтверждения вышеизложенного приведем конкретные примеры расчета параметров перфорации
парораспределительного коллектора.
Пример 1.
Начальные условия: размер перфорированной панели 500х500 мм.
Диаметр отверстий на первом условном кольце d1=21 мм.
Количество отверстий на первом условном кольце Z1=8 шт.
При расчетах ограничимся пятью рядами отверстий.
1. Определяем количество отверстий перфорации условных колец:
Z1=8 шт.;
Z2=[(1,618)2-1⋅Z1]=[(1,168)1⋅8]=13 шт.;
Z3=[(1,618)3-1⋅Z1]=[(1,168)2⋅8]=21 шт.;
Z4=[(1,618)4-1⋅Z1]=[(1,168)3⋅8]=34 шт.;
Z5=[(1,618)5-1⋅Z1]=[(1,168)4⋅8]=55 шт.
2. Определяем диаметры отверстий перфоррации условных колец:
d 1 = 21 мм ;
d2 =
d3 =
d4 =
d1
2 −1
=
3 −1
=
(1,618)
d1
(1,618)
d1
(1,618)
4 −1
=
21
(1,618)
1
21
(1,618)
2
21
(1,618)
3
= 13 мм;
= 8 мм;
= 5 мм;
4
BY 3132 C1
d1
d5 =
(1,618)
5 −1
21
=
(1,618)
= 3 мм .
4
3. Определяем длины сторон условных колец:
a 1 = 500 мм;
a1
a2 =
2 −1
=
3 −1
=
(1,272)
a1
a3 =
(1,272)
a1
a4 =
4 −1
=
5 −1
=
(1,272)
a1
a5 =
(1,272)
a1
a6 =
(1,272)
6 −1
500
1
= 393 мм;
2
= 309 мм;
(1,272)
500
(1,272)
500
3
= 243 мм;
4
= 191 мм;
(1,272)
500
(1,272)
500
=
(1,272)
5
= 150 мм.
4. Определяем коэффициенты перфорации условных колец:
K1 =
=
(Z
1
K2 =
K3 =
K4 =
K5 =
F отверстий
F кольца
=
(Z
⋅ π ⋅ d 2n ) / 4
=
a 2n − a 2n +1
n
⋅ π ⋅ d 12 ) / 4 8 ⋅ 212 ⋅ 3,14 / 4
=
= 0,029;
a 12 − a 22
5002 − 3932
(Z
2
)
=
13 ⋅ 132 ⋅ 3,14 / 4
= 0,029;
3932 − 3092
)
=
21 ⋅ 8 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,029;
3092 − 2432
)
=
34 ⋅ 5 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,029;
2432 − 1912
)
=
⋅ π ⋅ d 22 / 4
a 22 − a 32
(Z
3
⋅ π ⋅ d 32 / 4
a 32 − a 24
(Z
4
⋅ π ⋅ d 24 / 4
a −a
2
4
(Z
5
2
5
⋅ π ⋅ d 52 / 4
a 52 − a 62
55 ⋅ 3 2 ⋅ 3,14 / 4
1912 − 1502
= 0,028.
Из расчетов следует, что K1=K2=K3=K4=K5, т.е. пропускная способность всех условных колец перфорированной панели одинаковая. В этом случае имеет место равномерное распределение пара по периметру рабочей камеры, что способствует повышению эффективности тепловой обработки пищевых продуктов.
Если же мы нарушим хотя бы одно из указанных выше соотношений, то пропускная способность по поверхности перфорированной панели будет разная, что приведет к снижению эффективности работы устройства.
Покажем это на примерах.
Пример 2.
Принимаем Zn= [(1,4)n-1⋅Z1] при соблюдении всех остальных отличительных признаков.
Тогда: Z1= 8 шт.;
Z2=[(1,4)1⋅8]=11 шт.;
Z3=[(1,4)2⋅8]=15 шт.;
Z4=[(1,4)3⋅8]=22 шт.;
Z5=[(1,4)4⋅8]=31 шт.;
5
BY 3132 C1
K1 =
8 ⋅ 212 ⋅ 3,14 / 4
= 0,029;
5002 − 3932
K2 =
11 ⋅ 132 ⋅ 3,14 / 4
= 0,024;
3932 − 3092
K3 =
15 ⋅ 8 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,021;
3092 − 2432
K4 =
22 ⋅ 5 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,019;
2432 − 1912
31 ⋅ 3 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,016.
1912 − 1502
Из расчетов следует, что K1≠K2≠K3≠K4≠K5, что делает пропускную способность условных колец перфорированной панели неодинаковой. Это приводит к снижению эффективности тепловой обработки продуктов.
Пример 3.
d1
при соблюдении всех остальных отличительных признаков.
Принимаем d n =
(1,618)n −1
K5 =
Тогда: d 1 = 21 мм;
21
d2 =
(1,8)
d3 =
(1,8)
1
21
2
21
d4 =
(1,8)
d5 =
(1,8)
= 11,6 мм;
= 6,5 мм;
3
= 3,6 мм;
4
= 2 мм.
21
K1 =
8 ⋅ 212 ⋅ 3,14 / 4
= 0,029;
5002 − 3932
K2 =
13 ⋅ 11,6 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,023;
393 2 − 309 2
K3 =
21 ⋅ 6,5 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,019;
3092 − 2432
K4 =
34 ⋅ 3,6 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,015;
2432 − 1912
K5 =
55 ⋅ 2 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,012.
1912 − 1502
В этом случае также K1≠K2≠K3≠K4≠K5.
6
BY 3132 C1
Пример 4.
Принимаем a n =
a1
(1,5)n −1
при соблюдении всех остальных отличительных признаков.
Тогда: a 1 = 500 мм;
a2 =
a3 =
a4 =
a5 =
a6 =
K1 =
500
(1,5)1
500
(1,5)
2
500
(1,5)
3
500
(1,5)
4
500
(1,5)
5
= 333мм.;
= 222 мм;
= 148 мм;
= 99 мм;
= 65 мм;
8 ⋅ 212 ⋅ 3,14 / 4
= 0,02;
5002 − 3332
13 ⋅ 13 2 ⋅ 3,14 / 4
K2 =
= 0,028;
333 2 − 222 2
K3 =
21 ⋅ 8 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,039;
2222 − 1482
K4 =
34 ⋅ 5 2 ⋅ 3,14 / 4
= 0,056;
1482 − 992
55 ⋅ 3 2 ⋅ 3,14 / 4
K5 =
= 0,07.
99 2 − 65 2
И этом случае K1≠K2≠K3≠K4≠K5.
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
170 Кб
Теги
by3132, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа