68.Типы электронагревательных элементов.
Электронагревательные приборы преобразуют электрическую энергию в тепловую. В зависимости от принципа действия, электронагревательные приборы делятся на три вида:
1) приборы сопротивления, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую на основании закона Джоуля-Ленца (Q = I 2 Rt, Q – количество тепла в проводнике, Дж; I – сила тока в проводнике, А; R – сопротивление проводника, Ом; t – время протекания тока через проводник);
2) индукционные, в которых энергия внешнего электромагнитного поля преобразуется в тепловую;
3) радиационные, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую, а тепловая затем преобразуется в инфракрасное излучение.
Все эти приборы имеют довольно высокий КПД (более 83%).
69.Правила технической эксплуатации судового освещения.
При использовании средств электрического освещения всех назначений запрещается:
1) применение ламп большей мощности, чем это предусмотрено конструкцией светильника, и ламп с напаянным цоколем;
2) включение светильников без колпаков и сеток, если они входят в конструкцию светильника;
3) снятие со светильников аварийного и аварийного аккумуляторного освещения ламп хотя бы на самое короткое время;
4) включение стационарных взрывозащищенных светильников при неисправности труб или кабелей, идущих к ним, и с колпаками, имеющими трещины;
5) пребывание в помещении с работающими источниками ультрафиолетового излучения (бактерицидными лампами и т. п.) свыше времени, допускаемого инструкциями по эксплуатации;
6) устройство иллюминации на наливных судах.
При выполнении работ в помещениях первой и второй категорий по степени опасности, в помещениях, где хранятся взрывчатые и легковоспламеняющиеся веществами, где возможно образование взрывоопасных смесей (при окрасочных работах, в топливных танках и др.), переносное освещение должно осуществляться только аккумуляторными взрывозащищенными фонарями.
При использовании средств электрического освещения необходимо проверять исправность:
1) аварийного аккумуляторного освещения — не реже одного раза в неделю и перед выходом в рейс; при этом все лампы должны гореть с полным накалом;
2) средств дистанционного управления наружным освещением — не реже одного раза в неделю;
3) переносных светильников — не реже одного раза в месяц и непосредственно перед использованием;
4) аварийного освещения — не реже одного раза в 6 мес.
Лампы накаливания с темным налетом на колбе и люминесцентные лампы с потемневшими концами трубки рекомендуется заменять до выхода их из строя.
При замене лампы в прожекторе следует выполнить фокусировку, где это предусмотрено конструкцией.
Перед установкой новых люминесцентных ламп, особенно находившихся на длительном хранении или подвергавшихся вибрации и ударам, рекомендуется предварительно проверить их исправность в электромастерской.
Если люминесцентная лампа не зажигается, необходимо проверить исправности контактов лампы и светильника, проверить и заменить при необходимости стартер, а в бесстартерных схемах включения проверить исправность пускорегулирующего аппарата.
Если эти меры не дали результата, следует заменить лампу.
3.8 Электрические нагревательные элементы, их классификация, характеристика и методика расчета. Способы регулирования электрической мощности электронагревателей.
Основными элементами электротепловых аппаратов являются электронагреватели, преобразующие электрическую энергию в тепловую.
1) Открытые. Проводники, которые контактируют с окружающей средой.
2) Закрытые. В которых контакт спирали с окружающей средой нарушается (конфорки электроплит, слюдопластовый нагреватель, кварцевые нагреватели).
3) Герметичные (ТЭНы, галлогеновый кварцевый излучатель).
Герметичные трубчатые электронагреватели (ТЭНы) получили наиболее широкое распространение в тепловых аппаратах, используемых на предприятиях общественного питания.
Трубчатый электронагреватель представляет собой цельнотянутую трубку, выполненную из углеродистой или нержавеющей стали, внутри которой расположена запрессованная в периклаз нихромовая спираль.
1 – спираль; 2 – стенка трубки; 3 – контактный стержень; 4 – корпус; 5 – штуцер; 6 – электроизоляция; 7 – герметик; 8 – гайка; 9 – шайба.
[Вт/м 2 ] – удельная нагрузка.
1) Определение длины заготовки:
, где Lтр-развернутая длина ТЭНа; L1-добавка на длину; k-коэффициент.
2) Активная длина элемента:
3) Удельная нагрузка на поверхности: ;
4) Ток потребляемый спиралью:
5) Электрическое сопротивление: ; ;
6) Активная длина проволоки:
, далее рассчитывают шаг спирали и число витков.
И находят удельную нагрузку на поверхности спирали, и она
Способы регулирования мощности:
Мощность можно регулировать с помощью пакетных регуляторов (применяются при температуре меньше 90 0 С, в которых регулирование мощности происходит с помощью переключения соединения проводников.
Однофазная сеть: Трехфазная сеть:
3.9.Система энергоснабжения предприятий пищевой промышленности. Система пароснабжения, ее основные элементы.
Пар для технологических нужд предприятий общественного питания может поступать по сетям от промышленных котельных, от центральных парогенераторов низкого давления, устанавливаемых в здании предприятия. Строительство выносных паровых котельных, специализированных для нужд пароснабжения технологических аппаратов, по экономическим соображениям может быть рекомендовано лишь для предприятий большой производственной мощности.
Схема пароснабжения предприятия (рис. 5.5), получающего пар для технологических нужд из собственной котельной, включает следующие основные моменты:
Парогенераторы , паропровод , паропотребляющие тепловые аппараты, конденсатопровод и питательный трубопровод с перекачивающими насосам.
Рис. 5.5. Схема пароснабжения предприятий общественного питания:
/ — котлы; 2 — паропровод; 3— водоотделитель; 4 — компенсатор; 5 — коллектор; 6 — обводная линия; 7 — редукционный клапан; 8 — паровой аппарат, давление в рубашке которого выше 150 кПа; 9 — запорный вентиль; 10 — конденсатоотводчик; 11—паровой аппарат, давление в рубашке которого равно 150 кПа и нйц^е; 12 — конденсатопровод; 13 — конденсатный бак; 14 — сливной трубопровод; 15 — насосы; 16 — обратные клапаны; П—трубопровод подпитки
При эксплуатации паропроводов особое внимание уделяется предотвращению потерь конденсата. Температура отводимого конденсата составляет 50. 70 °С, и его повторное использование значительно уменьшает расходы теплоты на процесс парообразования. Кроме того, при больших потерях конденсата конденсатный бак приходится пополнять водопроводной водой, что ведет к интенсивному отложению накипи на стенках парового котла. Это снижает коэффициент теплопередачи и, кроме того, требуя частой чистки котла, способствует его быстрому износу.
Паропровод служит для подачи пара от котла к пароиспользующим аппаратам. Он должен обеспечивать расчетную пропускную способность пара при заданных потерях давления.
Пар продвигается по паропроводу с большой скоростью (10. 20 м/с). Встречая на своем пути воду, которая образуется как попутный конденсат, он увлекает ее за собой. При изменении направления движения пара (что наблюдается при поворотах паропровода в арматуре или теплоиспользующих аппаратах) вода с силой, зависящей от ее скорости движения и массы, наносит удар в направлении своего первоначального
Это явление называется гидравлическим ударом и может стать причиной механического разрушения
паропровода, его элементов Или частей аппарата. Для предотвращения гидравлических ударов паропровод дренируют, используя продувочные и спускные вентили,
Водоотделитель представляет собой стальной сосуд ,обычно цилиндрической формы, устанавливаемый на паропроводе на пути движения пара от котла к потребителю. Проходя через водоотделитель, пар наталкивается на находящиеся в водоотделителе перегородки, резко меняет свое направление, благодаря чему частицы воды, имеющие большую плотность, выпадают из его потока.
Редукционные клапаны бывают : пружинные, рычажные, мембранные. В паропроводах предприятий общественного питания в качестве редукционного клапана используют пружинный клапан .
Компенсаторы используют при наличии значительной длины прямолинейных участков паропровода.
3.10 Новое направление в конструировании электроконфорок плит. Малоинерционная электроконфорка и особенности ее конструирования. Расчет основных параметров электроплит (тепловой и технический КПД, коэффициенты теплоотдачи, удельные характеристики).
На кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» Могилевского государственного университета продовольствия разработана новая конструкция малоинерционной электроконфорки для плиты типа ПЭМ0,17 (ПЭМ0,51), принципиально-конструктивная схема которой представлена на рис. 4.7.
1 — основание; 2 — вкладыш; 3 — нагревательные элементы; 4 — отражающий экран; 5 — теплоизоляция; 6 — кожух; 7 – клеммная колодка; 8 — крепежные изделия
Рис. 4.7 Принципиально-конструктивная схема электроконфорки КЭМ-0,17
Основным элементом является плитный настил, состоящий из основания 1 прямоугольной в плане формы (5303258 мм) и центрального вкладыша 2, выполненного в форме круга 289 мм. Центральный вкладыш расположен с основанием с зазором 1,5 мм и имеет в своей центральной части отверстие 5 мм. Такая конструкция плитного настила позволяет значительно уменьшить коробление его рабочей поверхности и, следовательно, существенно повысить срок его службы. В качестве нагревателей используются ТЭНы из нержавеющей стали, расположенные с воздушным зазором толщиной 8 мм с настилом. ТЭНы расположены симметрично и удерживаются с помощью опорной рамки. Тепловая изоляция выполнена из асбестового картона (КАОН-1 ГОСТ 2850-80) и отражающего экрана из полированной нержавеющей стали 12Х18Н10Т, расположенных внутри тонколистового наружного кожуха, соединенного с плитным настилом с помощью элементов крепления. Для обеспечения подвода электроэнергии в нижней части кожуха расположена клеммная колодка.
Применение взамен массивного чугунного литого корпуса тонкого стального листа позволило существенно снизить массу нагревательного устройства, а замена нихромовых спиралей, запрессованных в корпус, на ТЭНы обусловила ремонтопригодность изделия, повышение срока его службы и повысила безопасность работы и надежность в эксплуатации при повышенной тепловой эффективности. Наличие воздушного зазора между ТЭНами и плитным настилом позволяет получить равномерный нагрев рабочей поверхности конфорки, что уменьшает ее температурную деформацию и, несомненно, повышает эксплуатационные характеристики устройства.
технический КПД электроконфорки, для стационарного режима работы представляет собой отношение количества теплоты, отдаваемого через рабочую поверхность, к общему генерируемому количеству теплоты за единицу времени, иопределяется по формуле
где Q1 полезно используемое количество теплоты, Вт;
N потребляемая мощность аппарата, Вт,
N = U . I , (4.5)
где U напряжение, В;
I сила тока, А.
где суммарный коэффициент теплоотдачи, ;
F площадь рабочей поверхности электроконфорки, м 2 ;
tп средняя температура рабочей поверхности электроконфорки, о С;
tв температура окружающей среды, о С;
Где к коэффициент теплоотдачи конвекций, ;
к = 3,42 . (tп — tв) 0,25 ; (4.8)
л коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, .
где С0 коэффициент излучения абсолютно черного тела, С0 = 5,7 Вт/м 2 K 4 ;
коэффициент излучения (для стали = 0,8, для чугуна = 0,84);
Tп абсолютная температура рабочей поверхности электроконфорки, К;
Tв абсолютная температура окружающей среды, К.
К основной характеристике электроконфорки как нагревателя закрытого типа относится удельная мощность W, которая представляет собой отношение номинальной потребляемой мощности электроконфорки к площади ее рабочей поверхности и определяется по формуле
, Вт/м 2 ,
- Классификация способов тепловой обработки пищевых продуктов и их анализ. Поверхностные и объемные способы обработки пищевых продуктов. Теплоизоляционные материалы, основные характеристики изоляции. Расчет тепловой изоляции. Нагревательные элементы и их основные характеристики.
- Сильный нагрев металлической части нагревателя. Как правило, полоса разогревается до 250-300 °С. Это приводит к появлению неприятного запаха от сгораемой пыли и шерсти домашних животных.
- В сырых и влажных помещениях электрический конвектор использовать нельзя. Попадание влаги на спираль может спровоцировать короткое замыкание внутри прибора или удар пользователя электрическим током.
- Недолговечность нагревательного элемента. От локальных перегревов в месте скопления пыли или шерсти он может попросту перегореть.
- Низкий КПД. Энергопотребление нагревательного элемента несоизмеримо с его эффективностью в плане тепловой отдачи.
- Отсутствие накопителя тепла. Как только подача электроэнергии прекращается, нагреватель моментально остывает.
- монолитный нагревательный элемент, выполненный в форме плоской панели;
- монолитный нагреватель с двумя ребрами для отвода тепла (V-образный нагревательный элемент);
- монолитный нагреватель с четырьмя ребрами теплоотвода (Х-образный нагревательный элемент).
- Классификация по виду
- Классификация по среде использования
- Классификация по конструкции
- Классификация по способу теплопередачи
- Классификация по типу нагрева
- Классификация по сфере применения
- Классификация по материалу изготовления
- Классификация электронагревателей по степени защиты от пыли и влаги
- Классификация электронагревателей по классу взрывозащиты
- Итоги
- Материал трубки.
Обычно она изготавливается из различных металлов и может выдерживать воздействие воздуха, воды, масла или химических составов. - Количество трубок.
Некоторые ТЭНы представляют собой не одну, а блок трубок, подключаемых одновременно или имеющих независимое управление. - Наличие оребрения.
Чтобы повысить эффективность работы, на трубках могут присутствовать дополнительные ребра, улучшающие рассеивание тепловой энергии. - Хомутовые (кольцевые) нагреватели . Изготавливаются в виде хомута из пластины. Внутри нее располагается нагревательная спираль с изолирующим составом. Позволяют прогревать определенные зоны трубы.
- Ленточные нагреватели . Внутри основы из гибкого стекловолокна, покрытой специальным силиконовым составом, располагается несколько нихромовых параллельных жил. Они и подвергаются непосредственному нагреву. С помощью ленты можно нагревать трубы, теплицы, ливневую канализацию и лабораторную технику.
- Карбидокремниевые нагреватели . Изготавливаются из материалов, способных выдерживать высокие температуры. Зачастую используются в муфельных печах.
- воды и жидкостей;
- воздуха и газов;
- масла и жиров;
- металлических форм;
- различных химических растворов и т. д.
- Нагреватели открытого типа. Не имеют никакой защиты, нагревающая спираль доступна извне. Такие электронагреватели обеспечивают быструю теплоотдачу, легко ремонтируются, но их устойчивость к физическим повреждениям гораздо ниже, чем у герметичных нагревателей.
- Нагреватели закрытого типа. Защита вокруг спирали присутствует, однако она не препятствует попаданию извне газов или жидкостей. У таких электронагревателей есть изоляционная защита, что увеличивает их надежность и срок эксплуатации.
- Герметичные нагреватели. Спираль находится внутри запаянной трубки, в которую не попадает вода или воздух. Они наиболее безопасны, обладают наибольшей теплопроводностью, и из-за этого наиболее распространены в производстве и в быту.
- Бытовые электронагреватели
- Металлические электронагреватели
- 0 степень — гарантия взрывозащищенности в любых условиях. Самая высокая степень защиты от взрывов, обеспеченная химическим составом оболочки. От оборудования I степени особовзрывобезопасное оборудование отличается дополнительными средствами защиты.
- I степень — обеспечивается взрывозащита в условиях нормальной работы и вероятных повреждений оборудования, определяемых условиями эксплуатации, за исключением повреждения частей оборудования, отвечающих за взрывобезопасность. Такое оборудование называется взрывобезопасным.
- II степень — защита от взрывов в нормальном режиме работы. Такое оборудование называется электрооборудованием повышенной надежности против взрыва.
Тепловой обработкой называется технологический процесс, который основывается на изменении теплового состояния (изменение температуры) продуктов и сред, участвующих в этом процессе.
По механизму передачи теплоты обрабатываемому продукту способы тепловой обработки подразделяются на поверхностные (кондуктивные), объемные и комбинированные.
Поверхностные способы имеют следующие недостатки: большая длительность процессов, существенные затраты топливно-энергетических ресурсов, высокая трудоемкость.
К основным способам тепловой обработки относятся варка и жарка.
Варка — это способ тепловой обработки пищевых продуктов в жидкой среде (вода, молоко, бульон, отвар и т. п.) или в среде влажного насыщенного водяного пара. Данный способ тепловой обработки является «щадящим» и рекомендуется к использованию в диетическом, лечебно-профилактическом и детском питании, поскольку отсутствует нежелательный перегрев поверхности пищевых продуктов.
Жарка — это способ тепловой обработки пищевых продуктов при непосредственном соприкосновении их с греющей средой или греющей поверхностью при температуре, обеспечивающей образование на поверхности продуктов корочки. Существуют несколько разновидностей жарки: жарка основным способом, жарка во фритюре, жарка в паровоздушных средах, выпечка.
При жарке основным способом продукт нагревается за счет теплоты, передаваемой от нагретой поверхности с которой соприкасается продукт. Жарочная поверхность, как правило, смазывается небольшим количеством жира (5-10% от массы обрабатываемого продукта), который ввиду плохой теплопроводности выполняет роль ограничителя температуры и обеспечивает равномерное распределение ее на жарочной поверхности. В процессе жарки нагретый жир, обладающий пониженной вязкостью, проникает в наружные слои обжариваемых изделий, обеспечивая создание специфического вкуса и аромата.
При жарке во фритюре продукт нагревается за счет теплоты, передаваемой от нагретого жира, со всех сторон окружающего обрабатываемый продукт. Масса используемого жира в 4-5 раз превышает массу обрабатываемых изделий, что приводит к образованию равномерно окрашенной корочки по всей поверхности обрабатываемых продуктов.
При жарке в паровоздушных средах продукт нагревается за счет теплоты, передаваемой от нагретого воздуха, перегретого водяного пара или их смеси.
Выпечка является разновидностью жарки и представляет собой совокупность гидротермических процессов тепловой обработки тестовых заготовок. В процессе выпечки образуется готовое изделие, отличное от заготовки объемом, внешним видом, структурой и вкусом.
Способы тепловой обработки
а) в воде при атм. давлении
Котлы, пароварочные аппараты, пароконвектоматы
б) в воде при давлении > атм. давлении
Автоклав, сковороды, вакуумаппарат
Сковороды, жаровни и т.п.
в) воздух, паровоздушная смесь
Жарочные пекарные шкафы, печи, термокамеры и пароконвектоматы
Объемные способы тепловой обработки пищевых продуктов. Объемные способы нагрева продуктов основываются на взаимодействии продукта (и прежде всего содержащейся в его структуре свободной воды) с электромагнитным полем. Электромагнитные волны от генератора излучения проникают в продукт на значительную глубину и частично или полностью поглощаются в нем. При этом электромагнитная энергия превращается в теплоту, что вызывает нагрев продукта. Затем теплота и влага выделяются из продукта, т. е. поток теплоты и поток влаги совпадают по направлению.
Отмеченное явление существенно снижает влияние теплопроводности продуктов, что вызывает их медленный темп нагрева при поверхностных способах тепловой обработки.
Сверхвысокочастотный (СВЧ) нагрев. Пищевые продукты по своим электрическим свойствам представляют собой неидеальные диэлектрики, в которых при наложении внешнего электрического поля возникают токи проводимости и токи смещения. Токи проводимости создаются свободными электрическими зарядами (преимущественно ионами), перемещающимися по всему объему диэлектрика. Токи смещения создаются связанными зарядами, способными перемещаться лишь на незначительные расстояния; смещение этих зарядов под действием внешнего электрического поля называется поляризацией диэлектрика.
Важнейшей особенностью СВЧ-нагрева является возможность достижения высокого темпа нагрева продуктов при применении генераторов (магнетронов, ламп бегущей волны и др.), создающих СВЧ-поля большой напряженности. Излучения проникают глубоко в продукт и поглощаются, находящейся в продукте свободной влагой. При этом энергия электромагнитных волн преобразуется в тепловую. Продукт греется сразу и по всему объему.
Таким образом, основное преимущество СВЧ-нагрева — высокая скорость нагрева. Однако ему присущи и недостатки — отсутствие корочки на поверхности продукта и, как правило, естественный цвет сырого продукта.
Тепловая изоляция – это слой материала, уменьшающий тепловые потери в окружающую среду. Температура наружных стенок аппарата, покрытых тепловой изоляцией, не превышает 60 0 С для варочных аппаратов и 70 0 С для жарочных, что исключает возможность ожогов.
Основные требования к теплоизоляционным материалам: низкий коэф. теплопроводности, теплостойкость и влагостойкость. Кроме того, тепловая изоляция д/б недорогостоящей, доступной, долговечной, прочной и сохранять форму долгое время.
В качестве изоляционных материалов служат вещества различного минерального происхождения (щебень, глина, гипс и т.п.), растительного (торф, бумага, солома и т.п.), животного (шерсть, шелк и др.).
Для изоляции стенок тепловых аппаратов наиболее широко применяются мятая альфоль, перлит, шлаковата, Стеклова в разных сочетаниях, а также с воздушными прослойками и без них. Толщина слоя изоляции горячих поверхностей аппаратов и паропроводов в пределах от 30 до 100 мм.
Кол-во теплоты, которую отдает единица площади поверхности тепловой изоляции за единицу времени, опр-ся по уравнению:
где q1– тепловой поток от наружной поверхности тепловой изоляции, Вт/м 2
– коэф. теплоотдачи от наружной поверхности тепловой изоляции к воздуху, Вт/м 2 *К.
tнар– температура наружной поверхности теплоизоляционного слоя, равная температуре наружной стенки теплового аппарата, 0 С
tокр– температура окружающего воздуха, 0 С.
Коэф. теплоотдачи с достаточной степенью точности м/б определен по эмперическому соотношению:
Тепловой поток, проводимый слоем тепловой изоляции определяется по уравнению теплопроводности через плоскую стенку:
где – коэф. теплопроводности материала тепловой изоляции, Вт/(м*К)
– толщина слоя изоляции, м
tвн– максимальная температура внутреннего слоя тепловой изоляции, 0 С.
Приравняв тепловые потоки q1 = q2, получим:
Нагревательные элементы подразделяются: на электрические нагревательные приборы, газовые горелки, жидкотопливные форсунки, устройства для сжигания твердого топлива, паровые теплообменники.
Электрические нагревательные элементы получили наибольшее распространение в качестве греющих элементов тепловых аппаратов предприятий общественного питания, т.к. они компактны, способны выделять необходимую теплоту; просты, надежны и удобны в регулировании технолог. режимов; у них высокий КПД и т.д. В зависимости от способа трансформирования электрической энергии в тепловую электрические нагревательные элементы подразделяются на электронагреватели сопративления, электродные нагреватели, ИК-генераторы, лазерные генераторы, СВЧ-генераторы и индукционные нагреватели.
Газовые горелки– устройства, обеспечивающие качественное сжигание горючего газа с целью получения и распределения тепловой энергии. В общественном питании эксплуатируются горелки, работающие на низком избыточном давлении газа (до 2000 Па). Процесс горения газа возможен при образовании газовоздушной смеси с концентрацией в пределах воспламенения. Газовые горелки делятся: на диффузионные, кинетические, горелки инфракрасного излучения и горелки с принудительной подачей газа и воздуха.
Жидкотопливные форсунки предназначены для сжигания жидкого топлива. Процесс сжигания жидкого топлива аналогичен процессу сжигания газа, но не требует предварительного распыливания и газификации (испарения) жидкости. В зависимости от способа распыливания топлива жидкотопливные форсунки подразделяют на механические, паровые, воздушные и испарительные.
Для сжигания твердого топлива используют специальные теплообменные устройства– топочные камеры, которые подразделяются в зависимости от формы на цилиндрические, коробчатые (в форме параллелепипеда) и щелевые.
3.12 Пароварочные аппараты. Устройство, принцип действия, правила эксплуатации. Парожарочный аппарат. Назначение, устройство, принцип действия. Особенности тепловой обработки пищевых продуктов в среде перегретого пара.
Пароварочный аппарат АПЭСМ – 2. Аппарат представляет собой шкаф, состоящий из двух секций и подставки. В каждой секции есть две обособленные варочные камеры, в которых на съемных уголках устанавливается посуда — перфорированные и неперфорированные сотейники со съемными крышками. Рабочие камеры закрываются дверцами, снабженными ручками-запорами. В основании расположен парогенератор с четырьмя тэнами и питательный бачок с поплавковым клапаном, соединенный с парогенератором и линейным водопроводом. Образующийся при обработке продуктов конденсат собирается на дне камеры и отводится по трубопроводу в канализацию. Для слива воды в парогенераторе предусмотрен сливной патрубок с вентилем, присоединенный к трубопроводу, отводящему конденсат в канализацию. Для регулирования количества пара, подаваемого в отдельные рабочие камеры аппарата, в каждой из них предусмотрена заслонка с выдвижной ручкой.
1 — вентиль на сливном трубопроводе; 2 — тэны; 3 —парогенератор; 4 —ножки; 5 —дверца камеры; 6—вентиль на парогенераторе; 7 —замок; 8 — основание; 9 — пульт управления; 10 — болт заземления; II — кожух клеммника тэнов; 12 — питательный бачок; 13- датчик системы автоматики зашиты от сухого хода; 14 — паропровод; 15 — сотейник перфорированный; 16 — съемный угольник дли установки посулы; 17 — варочная камера; 18 — сотейник перфорированный; 19 — колпак (верхняя крышка); 20 — трубопровод для отвода конденсата в канализацию; 21 —лампы сигнальные; 22 — выключатель; 23 — переключатель
Паровой жарочный шкаф содержит несущий каркас ], отделенный тепловой изоляцией 2 от теплоизолированного корпуса 3; рабочую камеру 4, установленную с зазором относительно корпуса 3 и нагревательные элементы 5 (на схеме указаны трубчатые электронагреватели, но возможно применение любых типов — пластинчатых, трубчатых, пленочных и др.), размещенные на передней стенке рабочей камеры 4. В рабочей камере 4 размещается сетчатая емкость 6 для продуктов. Под рабочей камерой 4 расположен парогенератор 7 с нагревательными элементами 8, который снабжен пароподво-дящим патрубком 9 и соединен по принципу сообщающихся сосудов с питателем 10 с помощью переливной трубки П. Вода в питатель подается из водопровода через трубопровод 12, а ее уровень в питателе регулируется поплавковым регулятором 13. Аппарат снабжен дополнительной цилиндрической вертикальной перегородкой 14, установленной в зазоре с образованием канала для подвода пара 15 и канала для его перегрева 16 перед входом в рабочую камеру. Перегородка установлена на стержневых опорах 17. Рабочая камера снабжена крышкой 18, оборудованной смотровым окном 19 и патрубком 20 с регулируемой шиберной заслонкой для отвода излишнего пара в местный вентиляционный отсос.
Образующийся при обработке продуктов конденсат удаляется из рабочей камеры 4 через конденсатопровод 21. Регулирование работы нагревательных элементов 5 осуществляется при помощи подсоединенных клеммных колодок 22 через щит управления 23.
Площади поперечных сечений каналов 15 и 16 равны между собой и равны площади пароподводящего патрубка 9.
• выход готовой продукции увеличивается на 2.5. 6%;
• продолжительность тепловой обработки сокращается на 10 -15%, что приводит к увеличению подооборота;
• формоустойчивость увеличивается на 3,5%, что приводит к повышению потребительских качеств;
• влажность готовых изделий увеличивается на 10. 12%;
• пористость увеличивается на 3%, что приводит к увеличению степени усвоения хлеба;
• удельный объем увеличивается на 23,5%.
Тепло перегрева пара мало по сравнению с его теплотой конденсации, а объем, пара на единицу отдаваемого тепла значительно больше, чем для насыщенного пара, что приводит к увеличению диаметра паропроводов.
Ввиду того что тепло перегрева относительно мало, коэффициенты теплоотдачи от перегретого пара значительно ниже, чем от насыщенного, перегрев пара требует дополнительных затрат, перегретый водяной пар редко применяют в качестве нагревающего агента. Иногда используют небольшой перегрев его для компенсации тепловых потерь в подводящих паропроводах.
Типы нагревательных элементов в конвекторах: какой лучше?
Внешне электрические конвекторы мало чем отличаются друг от друга. При этом стоимость сопоставимых по мощности моделей может отличаться в разы. Все дело в типе нагревательного элемента, установленного в конкретной модели. Какие нагревательные элементы используются в электрических конвекторах, и чем они отличаются друг от друга?Разберем в этом материале.
Игольчатый нагревательный элемент
По нынешним меркам конструкция игольчатого нагревательного элемента выглядит довольно устаревшей. Немудрено: появилась она в составе электрических конвекторов в середине 1950-х годов. Элемент представляет собой диэлектрическое основание, изготовленное из электротехнического картона или текстолита. В его перфорированные отверстия заправлена тонкая нихромовая полоса или проволока.
Проволока, имеющая высокое электрическое сопротивление, заправляется в отверстия основания зигзагами. В результате с обеих сторон конструкции образуются «стежки» нагревательной полосы, формой напоминающие иглы. За такой способ укладки нагревательной полосы данный тип получил название игольчатый.
Данный тип нагревателя может называться и иначе. В переводе с английского stich означает стежок, поэтому такие нагревательные элементы еще называют стич-нагревателями.
Поверхность проволоки или полосы стич-нагревателя покрывают тонким слоем высокотемпературного изоляционного лака. Это защищает от коротких замыканий между соседними «иглами». А заодно позволяет гарантированно получить необходимую мощность нагревательного элемента.
Игольчатые нагревательные элементы дешевы и мгновенно нагреваются до рабочей температуры. На этом преимущества заканчиваются, и далее следуют одни лишь недостатки. Они, в основном, вызваны архаичностью конструкции.
ТЭН
Конструкцию трубчатого электронагревателя (ТЭН) изобрели более 160 лет назад. Патент на изобретение принадлежит американцу Джорджу Симпсону, который получил его в 1859 году.
ТЭН представляет собой трубку из углеродистой или нержавеющей стали. Внутри нее располагается токопроводящая нить, изготовленная, как правило, из нихрома (сплава никеля с хромом) или фехраля (сплава железа, хрома и алюминия). Нить обладает высоким удельным сопротивлением. Чтобы исключить прямой контакт нити со стенками трубки, полость последней заполняют диэлектрическим изолятором с высокой теплопроводностью. Как правило, его изготавливают из периклаза (окись магния в кристаллическом виде). После заполнения внутреннего объема трубки изолятор спрессовывается.
Получается довольно прочная монолитная конструкция, которая нагревается при протекании электрического тока по спирали ТЭНа. Трубчатый нагреватель имеет большую поверхность нагрева, чем игольчатый. Это положительно сказывается на его характеристиках.
Для увеличения площади теплосъема на трубке устанавливают алюминиевые пластины. Они имеют значительно большую площадь поверхности, чем сама трубка корпуса нагревательного элемента. Решение простое, но действенное. Эффективность обогрева увеличивается: воздух, проходя внутри электрического конвектора, контактирует с горячей поверхностью значительно большей площади.
За счет дополнительных ребер повышается общий КПД нагревательного элемента. Конвекторы с ТЭН можно использовать в помещениях с повышенной влажностью, поскольку конструкция элемента герметична. Температура элемента редко превышает 120-150 °С, что делает его относительно безопасным.
Единственным существенным недостатком является шум во время работы. Дело в том, что сталь и алюминий с разной скоростью расширяются при изменении температуры. Это вызывает характерные щелчки при нагреве и остывании элемента. Днем это, может, еще не сильно мешает. А вот в ночное время это может стать серьезной проблемой. Особенно для людей, имеющих чуткий сон.
Монолитный нагревательный элемент
Монолитные нагревательные элементы — логическое развитие технологии ТЭНов с дополнительными ребрами для отвода тепла. Они лишены главного недостатка своих предшественников — шума во время работы.
Конструкция монолитного нагревателя содержит все тот же ТЭН, однако заключенный не в стальную трубку, а в монолитный алюминиевый корпус с ребрами. Форма нагревательного элемента может быть любой: она зависит в большей степени от конструкции электрического конвектора и технологических особенностей изготовления нагревателей. Наибольшее распространение получили:
Большая площадь поверхности нагревателя обеспечивает высокие КПД и энергоэффективность. Стоит помнить, что у элемента невысокая температура нагрева: она редко превышает 120 ° С. Это делает приборы безопасными. На ребрах элемента не горит пыль, исключены локальные перегревы.
Монолитные нагревательные элементы — самые долговечные. Многие производители уверяют, что срок службы элементов составляет 20-25 лет.
Микатермический нагревательный элемент
Микатермические нагревательные элементы сильно отличаются от других типов обогревательных элементов. Игольчатый, трубчатый и монолитный нагреватели обеспечивают конвекционный нагрев воздуха в помещении, то микатермический создает тепло в большей степени благодаря инфракрасному излучению.
80 % тепла генерируется инфракрасными волнами, а оставшиеся 20 % — за счет конвекционного нагрева. Более подробно о принципах инфракрасного нагрева можно прочитать в этой статье.
Вот так устроен микатермический нагревательный элемент.
По сути, это сендвич-панель из пяти слоев. Центральный слой представлен пластиной из никеля, являющейся нагревательным элементом всей конструкции. С обеих сторон она покрыта оксидами олова, цинка и железа. Назначение этих слоев — электрическая изоляция центрального нагревательного элемента и «организация» потока направленного инфракрасного излучения.
В качестве наружных слоев «сендвича» выступает специальная слюда толщиной 0,03 мм. Это хороший проводник и излучатель инфракрасных волн, который быстро нагревается до 200 ° С. Чтобы обезопасить пользователей от случайного прикосновения, микатермический элемент в обязательном порядке защищается решеткой. При этом температура корпуса конвектора редко превышает 60 °С.
Электрические конвекторы с микатермическим элементом считаются самыми экономичными. На обогрев помещения затрачивается меньше всего электроэнергии. Однако следует учитывать, что инфракрасное излучение нагревает не воздух, а объекты и предметы, находящиеся на его пути.
В целях безопасности не стоит приближать электрический конвектор на расстоянии менее 0,5 м к предметам интерьера.
С увеличением расстояния до обогревателя снижается и его эффективность. Прибором с микатермическими элементами довольно сложно обогреть помещение большой площади.
Выводы
От типа установленного нагревательного элемента зависят эффективность конвектора, его энергопотребление, долговечность и безопасность. Производители электрических конвекторов не всегда указывают в характеристиках к прибору тип установленного нагревательного элемента. Даже несмотря на то, что этот параметр является ключевым.
Чтобы наверняка определить тип установленного в приборе нагревателя, достаточно заглянуть в его вентиляционные отверстия для забора воздуха. Они, как правило, располагаются в нижней части корпуса.
Простое действие позволит сделать осознанный выбор конвектора, убережет от возможных неприятностей и неожиданных «сюрпризов» при его эксплуатации.
Классификации ТЭН и нагревательных элементов
Существует множество различных классификаций нагревательных элементов. Подробная информация о каждом типе классификации.
18 мая 2022
Оглавление
Электронагреватели — приборы, способные преобразовывать электрическую энергию в тепловую. Они могут иметь разную форму и принцип действия, но при этом всегда выполняют одну и ту же функцию. При выборе электронагревателя следует убедиться, что он подходит для выполнения технической задачи. Чтобы не ошибиться необходимо изучить все существующие типы нагревательных элементов оборудования, рассмотрев каждый вид классификации в отдельности.
Что такое классификация электронагревателей? Классификация нагревателей — это система их группировки по общему признаку, к примеру, материалу, из которого они изготовлены, классу защиты от внешних воздействий или типу нагрева. О каждой классификации, которая используется на момент публикации статьи, будет рассказано далее.
Классификация нагревателей по виду
Трубчатые нагревательные элементы, или ТЭНы
Такие нагреватели состоят из трубки, внутри которой находится нагревательный элемент в виде спирали из нихрома Х20Н80 или фехралей Х23Ю5. Спираль изолирована от трубки специальным материалом (периклазом), и с помощью контактного стержня подключается к электрической сети.
Классификация трубчатых электронагревателей — ТЭН:
Прочие нагревательные элементы
Потребности быта и производства невозможно решить даже с учетом обилия форм трубчатых электронагревателей. Именно поэтому были изобретены нагреватели других видов. Перечислим некоторые из них:
Классификация по среде использования
Электрические нагреватели могут применяться для нагрева самых разных сред. Их можно использовать, чтобы повысить температуру:
В зависимости от типа прогреваемой среды подбирается корпус нагревателя, чтобы он был способен выдерживать возможное внешнее разрушающее воздействие.
Классификация нагревательных элементов по конструкции
Все нагреватели можно разделить на три основных типа, руководствуясь данным параметром:
Классификация электронагревателей по способу теплопередачи
Существует три способа, с помощью которых электронагреватели различных форм могут передавать тепло во внешнюю среду:
Конвекция — это такой вид передачи тепла, при котором тепловая энергия переносится за счет движения потоков нагреваемого вещества. Самый простой пример конвекции — это то, как слои нагретого воздуха поднимаются вверх, тем самым передавая тепло более холодным слоям в процессе своего движения.
Если естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, можно прибегнуть к искусственной конвекции: например, добавить возможность более активного перемешивания слоев воздуха с помощью насоса или движущихся лопастей. Такой способ теплопередачи используется в воздушных ТЭНах.
Если конвекционный тип передачи тепла используется в воздушных средах, то теплопроводный используется для нагрева твердых материалов, жидкостей и газов. В этом случае имеет место непосредственный нагрев среды за счет контакта нагревателя и нагреваемого материала.
При этом способе передача тепла от одного тела другому осуществляется за счет электромагнитных колебаний. При этом ни жидкие, ни газообразные, ни твердые среды в передаче тепла не участвуют.
Такой способ передачи энергии чаще всего используется в сушильных установках, которые снабжены инфракрасным электронагревателем.
Классификация по типу нагрева
При прямом нагреве тепло передается непосредственно от электронагревателя к среде, температуру которой нужно повысить.
Косвенный тип нагрева подразумевает вторичную теплоотдачу: электронагреватель не контактирует со средой напрямую: либо электронагреватель защищен дополнительным материалом, либо продукт нагрева находится в емкости, которая и подвергается повышению температуры.
Классификация по сфере применения
Как правило, такие нагреватели отличаются меньшими мощностями и более простой конструкцией.
Характеризуются большими мощностями, а также многообразием форм, размеров и материалов.
Классификация по материалу изготовления
Самыми распространенными материалами для изготовления электронагревателей являются:
Особенность нержавеющей стали — устойчивость к коррозии. Такие нагреватели способны выдерживать агрессивное воздействие внешней среды. Кроме того, нержавеющая сталь легко поддается сварке: сварные швы отличаются повышенной прочностью. За счет того, что нержавеющая сталь не вступает в реакцию с водой, нагреватели из этого материала находят активное применение в быту.
Углеродистая сталь отлично выдерживает большие нагрузки. Она отлично подвергается резке и сварке, но практически не сопротивляется коррозии. Поэтому для того, чтобы повысить срок службы нагревателя из углеродистой стали при работе в активной среде, сталь может быть подвергнута легированию — то есть усилению хромом, железом или никелем.
Также устойчива к воздействию воды, но реагирует на присутствие в воде электролитов, например, отрицательно заряженных ионов хлора. Обладает высокой пластичностью и теплоотдачей. Кроме того, у меди есть очень слабые обеззараживающие свойства.
Главные преимущества алюминиевых нагревателей — легкость, герметичность и механическая прочность. Они не так устойчивы к нагрузкам, как нагреватели из углеродистой стали, но способны долго служить и выдерживать длительные статические нагрузки.
Для раствора слабых кислот и щелочей используется нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, для более концентрированных активных сред — химически устойчивая сталь 10Х17Н13М2. Кроме того, для концентрированных щелочей и кислот используются медь, свинец и тантал. Свинец используется, если электронагреватель воздействует с плавиковой, серной и фосфорной кислотой, а титан марок ВТ1-0 и ПТ1-М выдерживает работу в «царской водке» (смеси концентрированных азотной (HNO3) и соляной кислот, взятых в пропорции 1:3), а также чистой азотной кислоте.
Неметаллические нагреватели обладают рядом характеристик, которые выгодно отличают их металлических: они негорючие, обладают низкой гигроскопичностью и адгезией. Изготавливаются из следующих материалов:
Силикон отличается высокой теплоотдачей. Он выдерживает широкий температурный диапазон. Кроме того, силикон эластичен, что позволяет создавать гибкие нагреватели. Так как этот материал отлично проводит тепло, оно равномерно распределяется по всей поверхности нагревателя без зон перегрева. Он химически и термически устойчив, имеет минимальную массу, безопасен и нетоксичен.
Керамические нагреватели не выделяют токсичных соединений. Керамика не окисляется, зато очень быстро нагревается и хорошо отдает тепло, обеспечивая от 90% теплоотдачи.
Главный недостаток миканита — повышенная хрупкость. К его достоинствам можно отнести высокую термостойкость, способность отдавать тепло равномерно по всей рабочей поверхности, гибкость и длительный срок службы. Миканит позволяет создавать особо тонкие электронагреватели.
Благодаря своей пластичности фторопласт напоминает парафин или некоторые виды полиэтиленов. Он абсолютно устойчив к воздействию кислот, высоких температур, влаги и ультрафиолета. Фторпласт химически и биологически нейтрален, что делает его безопасным для окружающей среды и человека. Повредить его можно только расплавленными щелочными солями металлов или трехфтористым хлором. Именно поэтому нагреватели для фторопласта идеально подходят для гальванических ванн.
Классификация электронагревателей по степени защиты от пыли и влаги
Степень защиты оборудования от пыли и влаги определяется системой IP (Ingress Protection Rating). Эта система содержит в себе код защищенности корпуса от влаги и повреждений различными предметами. Индекс IP соответствует данным ГОСТ 14254-96.
Формат индекса IP выглядит следующим образом: IP20, где 2 и 0 — цифры, которые обозначают пылезащиту и влагозащиту соответственно. Если на месте цифры вы видите букву «Х», значит, защита не нормируется. Нулем обозначается отсутствие защиты. Помимо цифр, индекс IP может дополняться двумя буквами, расположенными после цифр. Эти буквы обозначают защиту при доступе к опасным частям оборудования (первая буква) и вспомогательную информацию об испытаниях (вторая буква).
Основными вариантами степеней защиты у электронагревателей являются IP 20, 55, 65.
Классификация электронагревателей по классу взрывозащиты
Существует три класса взрывозащиты нагревательных элементов:
Итоги
Классификация трубчатых электронагревателей отражает множество их характеристик: форму, материал, рабочую среду, тип контакта с ней, вид и характер нагрева. Эти характеристики особым образом сокращаются и передаются с помощью маркировки. Они помогают техническим специалистам быстро сориентироваться в многообразии видов приборов, чтобы выбрать электронагреватель, идеально соответствующий потребностям производства или техники, в которую он будет установлен.
В том случае, если вы столкнулись с необходимостью изготовить электронагреватель на заказ, вы можете обратиться к специалистам производственной компании «Марион», которые с радостью окажут вам квалифицированную помощь в выборе нужного товара, либо в изготовлении электронагревателя на заказ по вашим параметрам.
Специалисты ПК «Марион» могут проконсультировать вас как по вопросам выбора трубчатого электронагревателя, так и по особенностям его подключения.
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.