Материал: 5076

9.2. Теплогенерирующие устройства, использующие теплоту влажного насыщенного пара

В тепловых аппаратах предприятий общественного питания широкое распространение получили теплогенерирующие устройства по виду обогрева пищевых продуктов и технологических сред влажным насыщенным паром: обогрев глухим паром (через разделительную стенку) и обогрев острым паром (пар непосредственно контактирует с продуктом), а по конструктивному исполнению теплогенерирующие устройства подразделяются на смежные и совмёщенные.

При глухом обогреве (через разделительную стенку) пар подаётся в греющую камеру рубашечного, трубчатого или змеевикового типов, конденсируется, отдавая, теплоту парообразования разделительной стенке, а через неё продукту или технологической среде. Теплогенерирующие устройства паровых аппаратов состоят из продувочного крана греющей камеры, подводящего паропровода с регулирующим вентилем, конденсатопровода для отвода конденсата из греющей камеры, конденсационного горшка, регулирующей и защитной арматуры.

При обогреве пищевых продуктов острым паром греющая камера совмещена с рабочей камерой. Она состоит из корпуса с размещённой в нём камерой, в которую подаётся пар, взаимодействующий с продуктом, укладываемым на перфорированный противень. Конденсат из камеры стекает в парогенератор, вода в котором нагревается тэном. Расчёт греющих камер паровых аппаратов сводится к определению поверхности нагрева (конструктивный расчёт), либо для проверки соответствия поверхности нагрева технологическому процессу (поверочный расчёт).

Перед началом работы паровых аппаратов необходимо слить конденсат из греющей камеры. Для этого необходимо открыть продувочный кран и оставить его открытым на весь пусковой период. Для эффективной работы паровых аппаратов следует удалить воздух из греющей камеры – эта операция осуществляется с помощью пара. На первой стадии разогрева открывается вентиль на паропроводе на четверть оборота, при этом пар постепенно заполняет греющую камеру и при соприкосновении с холодными стенками конденсируется. По мере прогревания аппарата поступающий пар вытесняет воздух. После появления из продувочного крана упругой струи пара его закрывают и полностью открывают вентиль на паропроводе.

Быстрое заполнение греющей камеры паром в начальный период приводит к

81

образованию избыточного количества конденсата, ухудшению теплообмена и увеличению продолжительности разогрева аппарата. Образующийся конденсат удаляется через конденсатоотводчик. Периодически необходимо проверять исправность конденсатоотводчика, открывая время от времени продувочный кран. Если из последнего идёт конденсат, это свидетельствует о неисправности конденсатоотводчика. Признаками неисправной работы конденсатоотводчика служит медленный нагрев содержимого аппарата, быстрое увеличение давления в греющей камере. В любом случае необходимо отключить аппарат, выпустить пар через байпасную линию и прочистить конденсатоотводчик.

В процессе работы необходимо постоянно следить за показаниями манометров. За 5...10 мин до окончания технологического процесса следует прекратить подачу пара и содержимое рабочего сосуда будет доведено до готовности за счёт аккумулированной теплоты, что является одним из важных мероприятий по экономии топливно-энергетических ресурсов.

9.3. Теплогенерирующие устройства, преобразующие химическую энергию сгорания топлива в тепловую

Горение топлива – это химический процесс соединения горючих компонентов с кислородом воздуха, сопровождающийся выделением теплоты.

По реакции горения топлива рассчитывается количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива, а также объём получаемых продуктов сгорания. Расчёты выполняются для определения потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания, КПД тепловых аппаратов, геометрических параметров газоходов.

Теплогенерирующие устройства, преобразующие химическую энергию сгорания топлива, имеют аналогичные конструкции, отличающиеся отдельными конструктивными элементами, которые изменяются в зависимости от вида топлива и способа его сжигания.

Все виды теплогенерирующих устройств этого типа имеют топку, трубопроводы для подачи жидкого и газообразного топлива, газоходы для удаления продуктов сгорания. Вид топлива (твёрдое, жидкое или газообразное) определяющим образом влияет на конструктивные особенности топок и их классификацию.

82

Топки подразделяются на слоевые и камерные. Слоевые предназначены для сжигания твёрдого топлива на колосниковой решётке, камерные – для сжигания жидкого и газообразного топлива .

Газовыми горелками называются устройства, предназначенные для образования газовоздушной смеси, подачи её или подачи только газа (при диффузионном сгорании) в камеру сгорания (топку) и сжигания. Рациональное сжигание горючего газа зависит в первую очередь от правильного выбора типа и конструкции газовых горелок. Газовая горелка должна обеспечивать возможность зажигания газовоздушной смеси, регулирования подачи газа и воздуха, а также гарантировать при правильной её эксплуатации тщательное перемешивание горючего газа с воздухом, устойчивое горение и полное сгорание горючего газа.

Работа горелки считается устойчивой, если длительное горение газа происходит без отрыва и проскока пламени. Отрыв пламени происходит при увеличении давления газа в сети и при избытке воздуха. Проскок пламени имеет место при резком понижении давления газа в сети. В этом случае пламя проскакивает внутрь смесительной трубки и горит у сопла. Скорость процесса горения, высота и форма пламени зависят от способа и скорости перемешивания горючего газа с воздухом: диффузионный (внешнее смешение), диффузионнокинетический (частичное предварительное смешение) и кинетический (полное предварительное смешение).

Наивысшая температура пламени (до 1500 °С) и наименьшая длина его достигаются при полном предварительном смешении горючего газа с воздухом.

Газовые горелки классифицируются по следующим признакам: способу подачи воздуха, номинальному давлению газа и воздуха, теплоте сгорания газа, номинальной тепловой мощности, длине факела (калибру) и методу стабилизации (созданию устойчивости) факела.

По способу подачи воздуха различают горелки внешнего смешения – горелки с подачей воздуха из окружающей среды и смешения газа с воздухом в камере сгорания за счёт разрежения в ней и конвекции. Такие горелки называются диффузионными. Длина факела пламени и его свечение в диффузионных горелках достигают наибольшей величины.

83

По номинальному давлению газа различают горелки низкого (до 5 кПа), среднего (от 5 до 100 кПа) и высокого (свыше 100 кПа) давления, соответственно номинальное давление воздуха подразделяют на низкое (до 1 кПа), среднее (от 1 до 3 кПа) и высокое (свыше 3 кПа).

Ваппаратах, применяемых на предприятиях общественного питания, используются в основном инжекционные газовые горелки низкого давления с частичным предварительным смешением газа с воздухом.

Горючие газы токсичны и в определённых концентрациях в воздухе взрывоопасны. Токсическое воздействие на организм человека возможно как за счёт действия собственно газа, так и продуктов его сгорания, поэтому необходимо строго соблюдать правила эксплуатации газовых горелок.

Перед началом работы газовых горелок проветривают помещение. Если в воздухе ощущается запах газа, необходимо отключить подачу газа и вызвать специальную службу. Для розжига горелок следует использовать только, переносной или стационарный запальник. При правильной эксплуатации горение происходит устойчиво без явлений отрыва и проскока пламени. При нормальной работе горелки пламя должно быть почти прозрачным с отчётливо выраженным голубовато-зеленоватым ядром в середине факела.

Вслучае значительного избытка воздуха пламя резко укорачивается, становится почти бесцветным, имеет расплывчатое ядро, горение происходит с потрескиванием. При недостатке воздуха пламя удлиняется, появляются жёлтые коптящие языки, свидетельствующие о неполном сгорании газа.

У горелок большой производительности перед включением следует закрыть регулятор воздуха, в противном случае произойдёт хлопок (взрыв смеси внутри горелки). Хлопок может нарушить герметичность соединений.

Впроцессе работы аппарата следует через смотровое окно периодически проверять работу горелки. При выключении аппарата вначале закрывают кран перед горелкой, а затем на спуске газопровода к аппарату.

Категорически запрещается искать утечку газа с помощью огня, так как это может вызвать взрыв. Искать утечку газа можно только путём нанесения на предполагаемые места утечки мыльной воды. К работе с газовыми аппаратами допускаются только лица, обученные безопасным методам работы и имеющие удостоверения о сдаче техминимума в соответствии с существующим законоположением.

84

9.4. Теплогенерирующие устройства для преобразования электрической энергии в тепловую

Основными элементами электротепловых аппаратов являются электронагреватели, преобразующие электрическую энергию в тепловую. При этом используется свойство проводников нагреваться при прохождении через них электрического тока.

Классификация электронагревателей. Электронагреватели можно разделить на три группы – преобразующие электрическую, энергию в тепловую, преобразующие электрическую энергию в электромагнитные колебания, которые непосредственно в пищевых продуктах превращаются в тепловую (СВЧ- и ИК-нагрев), и электронагреватели, преобразующие электрическую энергию в электромагнитные колебания металлических поверхностей (индукционный нагрев).

По виду проводника электронагреватели подразделяются на проводники с металлическим сопротивлением, с неметаллическим сопротивлением и жидкостные.

К проводникам с неметаллическим сопротивлением относятся уголь, графит, карборунд и др.

К жидкостным проводникам относятся электролиты (водный раствор соды), в том числе вода (практически не применяется в настоящее время).

Электронагреватели с металлическим сопротивлением по конструктивному оформлению делятся на открытые, закрытые (с доступом воздуха) и герметически закрытые (без доступа воздуха).

Деление электронагревателей на три группы условное и зависит от среды, в которую они помещены. Так, электронагреватели с металлическим сопротивлением при работе в воздушной среде излучают электромагнитные колебания и поэтому одновременно являются и ИК-генераторами. В жидкой среде и при контактном нагреве теплота в основном передаётся конвекцией и теплопроводностью, поэтому в данном случае электронагреватели с металлическим сопротивлением относятся к первой группе.

85