Материал: 5668

регулирования температуры воды на выходе. Теплообменником служит тонкая медная трубка диаметром 8 – 12 мм, образующая змеевик.

Рисунок 51 – Принципиальная схема бытового проточного газового водонагревателя: 1 – блок-кран; 2 – газовая горелка; 3 – змеевик; 4 – оребрённая часть змеевика; 5 – медная стенка; 6 – дымоотводящий канал; 7 – кожух; 8 – датчик пламени; 9 – запальник; 10 – кран запальника; 11 – кран горелки

В зоне топочной камеры трубка припаяна к плоской медной стенке 5 воронкообразной формы, предназначенной для увеличения поверхности нагрева, так как она работает как плоское тепловое ребро. Кроме того, стенка формирует топочный объём водонагревателя. В верхней части змеевик расположен в горизонтальной плоскости и более чем на 60 % перекрывает сечение газохода. В целях развития тепловоспринимающей поверхности змеевик выполнен с оребрением 4. В топке установлена многоколосниковая инжекционная газовая горелка 2 в блоке с запальником 9 и датчиком пламени 8. Вода и газ включаются посредством блок-крана 1, который выключает основную горелку только в том случае, если вода на входе имеет давление не ниже допустимого. Блок-кран также автоматически перекрывает подачу газа в случае падения давления воды при эксплуатации; то же самое происходит в случае аварийного загасания запальника и охлаждения датчика пламени. Энергетически конструкция совершенна, так как КПД в стационарном режиме работы составляет не менее 70 %. Не более 25 % полезной теплоты продукты сгорания газа передают в топочной камере; остальная полезная нагрузка приходится на газоход. Водонагреватели данного типа хорошо зарекомендовали себя за долгие годы эксплуатации. Серьёзными недостат-

116

ками этой конструкции являются малое проходное сечение водяного канала и, как следствие, высокая чувствительность к накипи, а также сравнительно высокая стоимость аппарата, определяемая использованием при изготовлении большого количества меди. Характерные особенности водонагревателя — большой топочный объём и малая длина газохода. Последний недостаток компенсируется развитой поверхностью теплообмена в газоходе, достигаемой в результате плотного оребрения змеевика прямоугольными медными пластинами.

11.3. Кофеварки

Современные промышленные кофеварки используют в основном циркуляционный и перколяционный способы заваривания кофе. Рабочий объём кофеварок циркуляционного типа 2 (см. рисунок 52) разделён на две зоны перфорированной мембраной 7, заканчивающейся переливной трубкой 6. Вода в результате проникает в подмембранную полость и в контакте с поверхностью электронагревателя 1 незначительно перегревается. При этом одновременно происходит насыщение слоя воды пузырьками пара, образующимися при кипении. Восходящий поток кипящей воды образует фонтан, так как плотность воды в переливной трубке 6 значительно меньше (из-за её насыщения пузырьками пара), чем в основном объёме. Поток кипящей воды попадает на слой порошка кофе, размещённый в сетчатой корзине 3, растворяет экстрактивные вещества и насыщается. В таком циркуляционном режиме кофеварка работает определённый промежуток времени, необходимый для наиболее полной экстракции кофе.

Рисунок 52 – Принципиальная схема кофеварки циркуляционного типа:

1 – электронагреватель закрытого типа; 2 – рабочий объём; 3 – сетчатая корзина с порошком кофе; 4 – крышка; 5 – отражатель; 6 – переливная трубка; 7 – перфорированная мембрана

117

Кофеварки перколяционного типа имеют различные конструктивные решения. Их разделяют в зависимости от производительности, компоновки, степени автоматизации, но в основном они реализуют конструктивную схему, представленную на рисунке 53. В соответствии с этой схемой перколяционная кофеварка состоит из двух основных элементов: водонагревателя 2 и перколяционной камеры 7. В водонагревателе вода нагревается тэнами до температуры 110 °С при давлении около 250... 300 кПа (2,5... 3 ат), т. е. не достигает температуры кипения, которая при этом давлении близка к 130 °С. После того как она поступает в ёмкость 6 с молотым кофе, порошок увлажняется и образуется гидравлический затвор. Перегретая по отношению к атмосферному давлению жидкость движется через пористый увлажнённый слой кофе. В этом слое давление воды падает с 250...300 кПа до атмосферного. При этом в момент выравнивания давления с атмосферным в одном из внутренних слоёв жидкость вскипает с активным испарением, а также газо- и воздуховыделением. В результате резко увеличивается поверхность контакта, возрастают пульсации тепловых потоков и концентрации в зоне расположения порошка, что заметно усиливает эффект экстракции веществ и раствор кофе. Как правило, даже однократная перколяция обеспечивает высококачественное приготовление кофе, но в отдельных конструкциях предусматривается и возможность многократного перколяционного взаимодействия. В последнем случае обычно достигается большая степень экстракции, но при некотором снижении органолептических показателей напитка.

Рисунок 53 – Принципиальная схема кофеварки перколяционного типа: 1 – кран подвода воды; 2 – водонагреватель; 3 – предохранительный клапан; 4 – тэны; 5 – кран подачи перегретой воды; 6 – сетчатая ёмкость с порошком кофе; 7 – перколяционная камера

118

Эксплуатация кипятильников и нагревателей заключается в следующем: перед включением в работу любого кипятильника проверяют: открытие вентиля на подводящей водопроводной трубе и заполнение кипятильника водой; по уровню воды в переливной трубе определяют правильность регулирования питательного клапана; наличие остатка воды в сборнике кипятка.

Вэлектрических кипятильниках и водонагревателях в обязательном порядке проверяют соединение корпуса аппарата с заземляющей шиной. В водонагревателях, имеющих регулятор температуры, перед пуском их в работу задают необходимые пределы температуры горячей воды. В твёрдотопливных и газовых кипятильниках проверяют тягу с помощью полоски тонкой бумаги, предварительно открыв шибер на газоходе. Если бумага втягивается в топку, то тяга имеется и кипятильник можно включать в работу.

Вгазовых кипятильниках определяют утечку газа по запаху.

Вэлектрических кипятильниках включают тумблер на пусковом устройстве. Зажигание сигнальной лампы свидетельствует о наличии напряжения и включении тэнов.

Вгазовых кипятильниках открывают кран на подводящем газопроводе и у переносного запальника, зажигают переносной запальник и вносят в камеру сгорания. Нажимают кнопку прибора автоматики, зажигают стационарный запальник, прикрывают регулятор первичного воздуха и открывают кран горелки. По цвету пламени регулируют подачу воздуха.

Втвёрдотопливных аппаратах в топку загружают дрова, разжигают и лишь после того, как они разгорятся, порциями загружают уголь. Подачу воздуха в топку регулируют по цвету и характеру пламени с помощью дверцы зольника. По мере сгорания топлива в процессе работы твёрдотопливных кипятильников его добавляют равными порциями, не допуская оголения колосниковой решётки.

При работе кипятильников регулярно отбирают кипяток. При этом первые порции сливают, так как они могут быть некипячёными. Не следует допускать переполнения сборника кипятка, признаком чего служит появление струи горячей воды из сигнальной трубки. Если потребность в кипятке отпала, то необходимо прекратить нагрев неавтоматизированного кипятильника или резко уменьшить количество подводимой к нему теплоты. Для этого у газовых кипятильников следует уменьшить подачу газа к горелке, у парового кипятильника – уменьшить вентилем подачу пара к нагревателю, а у твёрдотопливного кипятильника – прикрыть шибер на дымоходе и дверцу зольника.

119

В процессе работы кипятильников из сигнальной трубки возможно вытекание холодной воды. Это явление можно устранить, отрегулировав питательный клапан или заменив поплавок, если в нём образовалась течь, или резиновую пробку клапана. Иногда такого рода неисправность может наблюдаться при повышении давления воды в водопроводе. В этом случае вентиль на подводящем трубопроводе следует немного прикрыть.

При вытекании из водоразборного крана вместо кипятка тёплой воды следует отрегулировать питательный клапан так, чтобы уровень воды в переливной трубе на 0,06...0,08 м был ниже кромки переливной трубы. Если питательный клапан отрегулирован правильно, то появление некипячёной воды в сборнике кипятка является следствием течи в стенках питательной коробки.

При работе кипятильников контролируют полноту сгорания газа и твёрдого топлива по цвету и характеру пламени, своевременный разбор кипятка и горячей воды, так как не следует допускать перелива нагретой воды через сигнальную трубу в дренаж. Кроме того, систематически прочищают отверстия колосниковой решётки от шлака для достаточного поступления воздуха.

После окончания работы отключают подачу энергоносителя, сливают кипяток из сборника кипятка и протирают наружную поверхность аппарата сухой ветошью.

11.4. Технико-эксплуатационные показатели работы кипятильников и водонагревателей

Работа кипятильников и водонагревателей характеризуется нормальной теоретической и действительной (технической) производительностью, удельной производительностью, удельным расходом энергоносителя, коэффициентом полезного действия аппарата (кпд), напряжением поверхности нагрева, металлоёмкостью.

Производительность кипятильников и водонагревателей, при прочих равных условиях, зависит от температуры воды, поступающей в нагревательное устройство, и от температуры её закипания, которая, в свою очередь, зависит от барометрического давления. В связи с этим при определении производительности водогрейных устройств введены понятия: нормальный кипяток и нормальная производительность, одновременно являющаяся и теоретической производительностью.

120