基于热交换原理设计早餐热源共享器.pdf

liI{I2l；llI!l5圃 2。；0。16iN。O；_。．15。。。．。．。。。。。． 工 业 技 术 DOI：10．16660／j．CIIki．1674-098X．2016．15．052 基于热交换原理设计早餐热源共享器 卢阳 (山东青岛第二中学 山东青岛 266061) 摘 要：对于大部分上班族和住校学生来说，早晨的时间很紧张，几乎没有时间做早饭．吃早饭。但营养学家说 早“餐是三餐中 最重要的一顿——必须吃好。”在短时阃内烹饪早餐，满足早餐需要的蛋白质，脂肪，碳水化合物等营养成分，最常见的早餐食品 有鸡蛋，牛奶、谷物等基于热交换原理，研制设计 三“分钟十一碗开水”搞定早餐的热源共事器，充分利用热能转换，解决学生和 上班族早晨在短时间内加热多种早餐的问题，探作简便易行。 关键词：热交换原理 热量计算 热交换装置 中图分类号：TE96 文献标识码：A 文章编号：1674—098x(2016)05(c)一0052一o2 对于大部分上班族和住校学生来说 ，早晨 的时 间很紧 2 热传递过程中的热量计算 张，几乎没有时 间做早饭、吃早饭。但营养学家说 “早餐是三 2．1体积计算 餐中最重要 的一顿 必须吃好。”在短 时间内烹饪早餐，满 首先 ，根据方便面碗 的外观尺寸计算一碗方便面所容纳 足早餐需要的蛋 白质、脂肪、碳水化合物等营养成分，最常 的水 的体积： 见的早餐食品有鸡蛋、牛奶、谷物等。问题是：(1)牛奶不能高 V=ⅡR H=3．14X6X6X10=1130．4 cm 温加热；(2)当天煮鸡 蛋时 间太长，提前煮好 的鸡蛋、不能用 如果碗中充满水，水的质量M7k=1．13kg。 微波炉加热 (容易爆炸)；(3)早餐的谷物食品最好有盐 ，但 2．2释放和转化热能计算 是烹饪比较麻烦 ；(4)对于在校学生来说 ，没有烹饪条件 ，只 接着我们计算方便面中的水由95℃降至50℃所释放的 有开水能用；(5)泡一碗方便面来解决，短时间可以泡好，但 热量： 是方便面太烫，等它慢慢凉，又太费时间。 Q释放=C水XM水×△T水=4．2X1000×1．13×(95—50) 基于热交换原理研制的早餐热源共享器，利用热能转 = 213．57kJ 换 ，“三分钟+l碗开水”可以解决如上问题，使早餐既营养 设方便面中的热量转化为其他食品热量过程 中热转化 丰富、品种 多样 ，又节省时间。 率为40％，这其中包括热辐射损失和参与交换液体吸收热量 损失，转化出的热量为： 1设计方案 Q转化 Q释放XT1 213．57X0．4 85．42kJ 利用物理课上学的热交换原理，设计一套热交换装置， 2．3吸收热能计算 将方便面的热量迅速交换出来，用于加热其他食品，例如，袋 计算牛奶和鸡蛋由室温15℃加热至45℃所需热量Q奶， 装奶、鸡蛋等食品，即 “三分钟十一碗开水”搞定早餐利器。 这里设牛奶比热容与水的比热容相同，即Q =Q ，则一袋奶 热交换装置设计为两部分：装置一为热提取器，作用是 的质量为0．25kg(半斤)，M扔=0．25kg,计算加热一袋奶所 将方便面碗的热量迅速 交换 出来 ，装置二为加热器，用于加 需要的热量 ： 热其他食品，例如袋装奶 、鸡蛋等食品。