4.Теплогенерирующие устройства

Яв-ся основными узлами тепловых ап., а их конструкция опред-ся видом исп-го энергоносителя. В них происходит преобразование хим-ой или элек-ой энергии в тепловую. Основной частью элек-го теплоап. яв-ся электронагревательные(ЭН) элементы. В ЭН исп-ся 1 из основных св-в электрических теплоносителей: способность нагревать проводники. Проводники тока, исп-ые в НЭ делятся на:

- металлические

-неметаллические

-жидкостные

К не Ме отн-ся графит и т.д.

К жидкостным – электролит.

Наиболее широкое применение находят Ме проводники, изгот-ые из различных сплавов.

По конструктивному оформ-ю дел-ся на 3 гр.:

-открытые

- закрытые

- герметичные

Открытый ЭН предст-ет собой Ме спираль, помещенную в керамические бусы, или уложенную в канавки керамические нагревательные приборы. Передача теплоты от спирали к нагрев-ой среде происходит излучением. В тепл. ап.ОП этот тип ЭН практически не применяется из-за повышенной электро- и пожароопасности.

Закрытые электронагреватели

ЭН представляют собой спирали, запрессованные в электроизоляционную теплопроводящую массу, помещенные в корпус. Корпус предох-ет спираль от мех-их повреждений, прямого попадания влаги и прод-ов, но не защищает от доступа воздуха.

Нагреватели закрытого типа прим-ся в конфорках электроплит, электросковородах, жарочных плоскостях, контактов электрогриля и могут иметь прямоугольную или круглую форму раб. пов-ти. Они более надежны и долговечны чем открытые, но чувствительны к длительным перегревам.

Герметичный трубчатый электронагреватель (ТЭН) представляет собой цельнотянутую медную трубку (1), внутри кт расположена спираль (3), запрес-ая в наполнитель, не проводящий электрический ток – переклаз (4)(окись магния) концы спирали соединены с выводными контактными стержнями (2 и 7), служащие для присоединения к электрической цепи. Для исключения попадания внутрь трубки влаги и снижение диэлектрических св-в периклаза, концы трубки закр-ся и заделываются термостойким лаком ( герметиком-5)

В зависимости от назначения и места установки, ТЭНы имеют различные форму, длину, диаметр и конфигурацию.

ТЭНы предназначены для работы в жидких средах или герметично закрытых объемах, снабжаются штуцерами для крепления панели теплообменника. Для увеличения поверхности теплообменника, трубку тэна иногда оребряют. Такой ребристый эн наз-ют РЭН. В зависимости от условий теплообмена м/у пов-ю тэна и окр. средой, их выпускают в след-их осовных исполнениях:

-для нагрева воздуха (в грилях, в жарочных шкафах и т.д.)

- для нагрева воды (кипятильники, электроварки)

- для нагрева масла и пищ-ых жиров (во фритюре)

В зависимости от агрессивности нагреваемой среды Ме и температурного режима теплообменника, трубки тэнов изгот-ся из материалов: медь, латунь, нержавеющая жарочная сталь, углеродистая сталь.

Тэны в тепловых ап. устанавливаются индивидуально или блоками. При установке блоками, возможно регулирование мощности ап. за счет изменения схемы вкл. нагревателя.

По сравнению с открытыми и закрытыми эн, тэны обладают преимуществами: более продолжительный срок службы, компактность, экономичность, возможность использовать в различных средах, малая тепловая инерция, большая мех-ая прочность и срок службы.

Недостатки: сложность изготовления, непригодность ремонту.

5.Конфорки-металлические эн. это устройство для электроплит ОП, предст-ая собой греющую пов-ть определенных размеров.

Классификация

1.По типу использования эн:

- открытый

- закрытый

- герметичного исполнения

2. по способу осуществления технологического процесса:

- для тепловой обработки в наплитной посуде

- непосредственной жарки

-поддерживании пищи в гор. состоянии

3. по форме:

- прямоугольные

- квадратные

-круглые

4. по способу передачи теплоты изделию

- кондуктивного нагрева

- ИК нагрева

- индукционного нагрева

5. по массе

- инерционный

-малоинерционный

- безинерционный

6. размеры конфорок зависят от:

-типа плиты

- параметров наплитной посуды

- кол-ва одновременно подвергающихся обработки изделий

В кач-ве материала корпуса конфорки обычно исп-ют чугун, его преимущества: малая стоимость, высокая мех-ая прочность и теплопроводность, возможность выдерживать высокие Т и не вступать в р-ии с окр. средой и изоляцией.

Недостатки: чугун яв-ся хрупким материалом, плохо выдерживающий тепловые деформации, возникающие за счет неравномерности нагрева.

Основные характеристики комфорок:

1.Относительная удельная поверхностная мощность:

ω_отн= , где Р_к- мощность конфорки

F_к- площадь ее рабочей пов-ти.

2.Технический коэф-т полезного действия:

η= Q_р-кол-во энергии, выделяемой с рабочей пов-ти

Q_з- вся затраченная энергия, не <70%

1. Номинальная (макс) мощность комфорки. Для комфорок ПОП от 0,5-0,55

2. Температура РП комфорки. За нее принимается среднеарифметическое значение Т установившейся на ее пов-ти (чз 90 мин после вкл.), кт определяется ее технологическими значениями.

Устройство конфорок различного типа

1.Инерционные комфорки:

а)Открытого типа конвективного нагрева. В конфорках данного типа керамические изоляторы с пропускающей чз них нагревательные спирали, вставляются в пазы чугунного корпуса со стороны, противоположной жарочной пов-ти. Изоляторы и спираль закрывается экранизирующим листом и теплоизоляцией. Корпус данной конфорки имеет большую массу. Обычно в этих конфорках исп-ся 2 спирали, а их расположение в корпусе осуществляется таким способом, чтобы обеспечить относительно равномерный нагрев РП при вкл. 1ой спирали.

б)Прямоугольные и круглые конфорки закрытого типа кондуктивного нагрева сос-т из чугунного корпуса, в пазах кт в электроизоляционной массе запрессованы спирали (у прямоугольных 4 спирали, у круглых 2). Спирали чаще всего изгот-т из нихрома. Для уменьшения потерь теплоты, нижней стороне конфорки электроизоляционный слой зак-т листом альфоли и кожухом, имеющая тепловую изоляцию в виде асбестового листа. Электроизоляционная масса (переклаз в смеси с шамотом и огнеупорной глины), наход-ся мд спиралью и корпусом обладает высоким элек-им сопротивлением, что поз-ет располагать спирали на расстоянии от 1,5 до 2 ммм от корпуса.

2.Малоинерционные конфорки с залитыми тэнами. Они представляют собой чугунный корпус круглой или прям-ой формы, в кт залиты тэны. Форма тэна может быть разнообразной, а их выводные концы могут располагаться в различных частях корпуса.

Преимущества: конфорок: увеличение срока службы корпуса за счет большей жесткости, чему способствует армирование корпуса тэнами, в рез-те уменьшается возможность возникновения трещин, а в случае их образования, конфорка продолжает работать до выхода из строя тэнов.

-уменьшение металлоемкости и как следствие снижение мощности при разогреве.

- упрощение технологии изготовления, благодаря сокращению др конструкции.

4.Безынерционные конфорки- конфорки с ИК- излучателями (прям. и круглые) в кач-ве нагревателя в них исп-ся кварцевые и силитовые (излучатели, генераторы) совместно с отражателем. РП конфорки изг-ся из материалов, прозрачных для ИК излучения или непрозрачную, но имеющую малую массу.

ИК-излучатели.

Классификация электрических генераторов ИК-излучений

1.По геометрическим параметрам генераторы излучения делятся:

- точечные

-линейные

- плоские

2. по конструктивному исполнению

-открытые (спираль в воздухе)

- герметичные (без допуска воздуха)

3. в кач-ве материала теле накала исп-ся:

-вольфрам

-нихром

- силитовые стержни и др жарочные материалы и сплавы.

4. в кач-ве материалов защитной оболочки исп-ся

-сталь

-кварцевое стекло

-керамику

В зависимости от длины волны и Т нагрева изл-ли условно делятся на светлые и темные. Источником лучей могут служить тела, нагретые до Т 450-360С.

Светлые ИК-излучатели нагреваются до такой Т, при кт они испускают видимое (световое) излучение Т 750-3040. Длина волны 0,76-2,6мкм. К ним относятся СЭНЫ, трубчатые кварцевые генераторы с вольфрамовой или нихромовой спирали, в негерметизированной кварцевой трубке, а также зеркальные сушилки лампы.

1.СЭНы- изгот-ся из полупроводниковых материалов, обладающих высоким электрическим сопротивлением. Одним из таких материалов яв-ся силит- смесь карбида кремния с добавлением кристаллического углерода.

СЭНы имеют форму цилин-го стержня, переменного или постоянного сечения. Для понижения элек-го напряжения и обеспечения надежного контакта, концы СЭНов покрывают окисью кремния с алюминием.

Преимущества:

-низкая стоимость

- малая инерционность

- большой срок службы

- стабильность энерг-их характеристик

- простота обслуживания

Недостатки:- малая мех-ая прочность

- окисление материала нагревателя в среде вод-го пара

- снижение срока службы с этой связи на 25-30%

Для повышения эф-ти работы СЭНов их помещают в трубки из кварцевого стекла, обладающего высокой термостойкостью и высокой проницаемостью для ИК лучей, что обеспечивает срок службы до 3000ч.

2.Трубчатый кварцевый генератор с вольфрамовой спиралью - работает в диапазоне Т 2100-2500С. Вольфрамовая спираль закреплена на молибденовых фиксаторах (держателях) и находится в кварцевой вакуумной трубке, закаленной аргоном с добавлением паров йода. Концы спирали крепятся к молибденовым вводам. Срок службы генератора 5000ч. Основная доля излучения энергии 95%, генерируется в пределах от 0,8 до 2,4 мкм. Инерционный период 0,6 сек. Наибольшее распространение в ап. ПОП, получил кварцевый генератор типа КИ-220-1000 с мощностью 1000 Вт.

3. Трубчатые кварцевые генераторы открытого типа с нихромовой спиралью в негерметизированной кварцевой трубки работает в диапазоне Т спирали 700-1100С. Труба может быть диаметром от 12-16мм и длиной 0,38-2м. материал трубки практически полностью пропускает ИК лучи, кроме того, трубка предохраняет спираль от неравномерного охлаждения, провисания, а также защищает персонал от поражения элек-им током.

4.Зеркальные сушильные ИК лампы типа ЭС и ИКЗ от-ся к генер-ым ЭН, по устройству аналогично осветительным лампам накаливания и предс-ет собой стеклянную колбу с внутренней параболической пов-ью, покрытой тонким слоем ал, что обеспечивает отражение свыше 90% ввсех лучей. В фокусе параболы расположена вольфрамовая моноспираль, область излучения лампы сос-ет 0,8-5 мкм. КПД лампы 70%. Лампы изготавливаются из тонкостенного стекла, что яв-ся недостатком, как и излучатели трубки.

К темным ИК излучателям отн-ся излучатели, нагретые до 450-750С, в спектре излучения кт отсутствует видимое световое излучение, а длина волны макс-го излучения измеряется в пределах от 2,6-4 мкм. В кач-ве ИК излучателей используются ТЭНы, металлические, преимущественно нихромовые спирали и керамические или чугунные пов-ти (панели).

В панельных излучателях нагрев ос-ся с помощью резисторных нагревателей. В панели создают ровный поток ИК излучения, не требуют постоянного ухода и наблюдения, долговечны, однако из-за большой инерционности (от 1-1,5 ч), затрудняется их эф-ое использование.

В тепловых ап. с ИК нагревом обычно исп-ся несколько ИК излучателей, при этом их размещение обеспечивает равномерное распределение лучистого потока по всей пов-ти нагреваемого изделия, что позволяет избежать местных перегревов.

Отражатели. для повышения эф-ти работы ИК излучателей(И) применяются отражатели, кт собирают энергию, испускаемую И в направлении, противоположном продукта, и направляют ее на пов-ть продукта, при этом плотность лучистого потока на пов-ти пр-та будет зависеть не только от мощности И, но и от формы, и от отражающей способности отраж-го материала. Наиболее широко исп-ся плоские, сферические, параболические, гиперболические отражатели. Наибольшую плотность лучистого потока и равномерное ее распределение на пов-ти прод-та при одинаковых условиях излучения обеспечивает параболическая форма отражателя, за счет создания параболической пов-ти, параллельную пучкам лучей.

Отражатели изг-ют из материалов, имеющих большой коэф-т отражения в об-ти ИК спектра. Применяются в основном, 2 вида материала: листовая сталь, с гальваническим полированным покрытием (хром. никель), листовой алюминий, кт может иметь разные покрытия. Наиболее распространены анодированные и полированные алюм-ые отражатели, с коэф-ом отражения 98%.