Анализ эффективности теплоизолирования хлебопекарной печи

Целью моей работы является анализ эффективности теплоизолирования хлебопекарной печи.
Исходя из поставленной цели, перед собой я поставил следующие задачи:
изучить современное оборудование для выпечки хлеба;
проанализировать сильные и слабые стороны хлебопекарных печей;
проанализировать теплоизоляцию печи;
выполнить необходимые расчеты.

В 1925 году был построен первый Московский хлебозавод. Всего на на пять печей, он был оснащен некоторыми видами механического оборудования: просеивательными аппаратами, машинами тестоделительными и тестомесильными, металлическими дежами.
Уже 1931 году был сооружен в Москве хлебозавод производительностью 250 тонн хлеба в сутки, который по уровню производительности и технической оснащенности намного превосходил все ранее существовавшие заводы Америки и Европы.

Конструкции печей, система обогрева и паровое увлажнение должны обеспечивать достаточный подвод теплоты и влаги для получения хлеба лучшего качества. Имеется большой спектр конструкций кондитерских и хлебопекарных печей. Основные признаки печи это
назначение печного агрегата,
способы генерации обогрева и теплоты пекарной камеры,
степень механизации печного оборудования,
тип и конфигурация пекар­ной камеры,
рабочая площадь пода.

Хлебопекарные печи классифицируются по нескольким признакам:
по технологическому назначению: это печи универсальные, применяемые для выпечки широкого ассортимента и специализированные, применяемые для выпечки специальных сортов;
по производительности: это печи очень малой производительности , применяемых для пекарен, малой производительности - площадью пода до 8м, печи средней производительности - до 25м и большой производительности - площадь свыше 25м;
по конструктивным особенностям: печи тупиковые, печи туннельные и печи ротационные;
по способу обогрева пекарной камеры: печи жаровые, печи с канальным обогревом, с рециркуляцией продуктов сгорания, печи с пароводяным обогревом, печи с электрообогревом, печи с комбинированным обогревом.

Ротационные хлебопекарные печи
Обогрев пекарной камеры ротационных печей обеспечивают ТЭНы, горячий воздух с которых сдувается вентилятором (конвекция). Пекарная камера печи рассчитана на загрузку одной или нескольких стеллажных тележек, которые могут располагаться либо на платформе (платформенное крепление), либо подвешиваться на крюк (крюковое крепление). В продолжение всего процесса выпечки тележка совершает вращательные движения — это ротация.
Подовые печи
Подовые печи могут состоять из нескольких ярусов. Некоторые производители предлагают печи с самостоятельными ярусами, то есть имеющими независимые элементы управления, парогенератор, ТЭНовые группы.

Конвекционные или стеллажные печи
На небольших производствах находят применение конвекционные печи (противни размещаются на направляющих) или стеллажные печи (противни загружаются на стеллажную тележку, которая затем закатывается в печь). Производители предлагают конвекционные печи с электромеханической или электронной программируемой панелью управления.

Таким образом, по вырабатываемому ассортименту печи можно разделить на группы:
-универсальные, на которых может выпекаться практически весь ассортимент изделий;
-для широкого ассортимента изделий, на которых можно выпекать широкий ассортимент хлеба (подового, формового и булочных изделий);
-специализированные, на которых можно выпекать только определенный ограниченный ассортимент, например бараночные печи, кондитерские или печи для национальных сортов хлеба.

СПОСОБ ОБОГРЕВА ПЕКАРНОЙ КАМЕРЫ
В печах с комбинированным (радиационным и усиленным конвективным) обогревом применяют канальный обогрев и вынужденный конвективный с циркуляцией воздушной среды в пекарной камере. В печах с конвективным обогревом изделия выпекаются в камере, в которой циркулирует при помощи вентилятора нагретый в калорифере горячий воздух.
В печах с паровым обогревом от котлов высокого давления (9 - 13 МПа) паровой котел высокого давления размещен на первом этаже, а печь - на втором. Такое размещение необходимо для обеспечения естественной циркуляции в системе обогрева теплоноситель - водяной насыщенный пар высокого давления. В пекарной камере печи размещены трубчатые радиаторы, в которые поступает пар из котла, конденсируется, выделяя теплоту, передаваемую в пекарную камеру.

В печах с электрообогревом используются различные способы преобразования электрической энергии в тепловую:
-элементы электрического сопротивления - трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы), теплота от которых передается к изделиям тепловым излучением и конвекцией;
-светлые излучатели - кварцевые лампы (ИК-излучатели), основная доля теплоты от которых передается излучением;
-генераторы высокой частоты с различной длиной волны: энергия токов высокой частоты поглощается материалом, который необходимо нагреть, и преобразуется в тепловую энергию;
-электроконтактное устройство нагрева, в котором тесто является электрическим сопротивлением и в нем электрический ток преобразуется в тепловую энергию.

Характеристика печи БН-25
Печь тоннельного типа изготовляются из металлического каркаса, обшитого листами. Печь состоит из пекарной камеры, устройства для увлажнения среды пекарной камеры, приводной и натяжной станций, сетчатого конвейера, нагревательных элементов, вентиляционной системы для удаления паровоздушной смеси, системы контрольно-измерительных приборов и автоматики.
Печь БН-25 включает в себя восемь секций длиной 1,5 м каждая. Пекарная камера печи разбита на четыре тепловые зоны. Изделия обогреваются при помощи трубчатых нагревателей.

Технические характеристики печи БН-25

Экспериментальная часть
Канальная вентиляционная система камеры печи
Вентиляция хлебопекарного цеха

Схема обогрева печи БН-25
Величина упека зависит от массы хлебобулочных изделий, от режима, от конструкции пекарной камеры и составляет 6…14 %.
Температурные кривые в печи БН-25
1- среды по показаниям приборов в печи; 2- среды записанные прибором КТИППа; 3 - поверхностных слоев теста-хлеба; 4- нижней корки;5 - центральных слоев теста-хлеба;6- мокрого термометра; 7 - относительной влажности φ; 8-точки росы.
Кинематическая схема

Фп.к.=33679,92•3,75/3,6=35083,3Вт;
Qt=35083,3/9(105-40)=59,97 Вт/(м2К)
QТ = 33679,92 /0,97= 34721,567кДж/кг
В=33679,92•375/36800(0,97-0,0058)=355,95кг/ч.
Рассчитанные величины
В топках печей возможно сжигание твердого, жидкого и газообразного топлива. В печах старой конструкции топочные газы после обогрева пекарной камеры и в некоторых случаях - водогрейных котелков уходят в атмосферу. В новых печах типа ПХС предусмотрена рециркуляция отходящих газов, что экономит топливо и повышает КПД печи. Рециркуляция горячих газов осуществляется при помощи вентиляторов ЭВР-2. Таким образом, предлагаемое техническое решения позволяет повысить точность регулирования подвода тепла в пекарную камеру и создать оптимальный температурный режим процесса выпечки хлеба и хлебобулочных изделий.

Выводы
Основными направлениями дальнейшего развития хлебопекарной отрасли является увеличение промышленного производства хлеба и булочных изделий путем реконструкции и перевооружения предприятий, расширения ассортимента, улучшения качества и повышения пищевой ценности хлеба и булочных изделий. Большое внимание уделяется совершенствованию и внедрению новой техники и новых прогрессивных технологий.
В научно - исследовательской работе рассмотрены виды печей, характеристики, их основные составляющие. Особое внимание уделено печи БН-25. Произведен анализ эффективности теплоиспользования данной печи, для чего произведены все необходимые расчеты и внесены предложения и изменения.