4.4.3. Топочные камеры
Твердое, жидкое и газообразное топливо сжигается в специальных теплообменных устройствах — топочных камерах, или топках, которые в зависимости от формы подразделяют на цилиндрические, коробчатые (в форме параллелепипеда) и щелевые.
Стенки топочных камер, как правило, частично или полностью экранированы водой. В этом смысле они бывают с экранированными стенками и экранированным сводом, а также с неэкранированным сводом. Увеличение степени экранирования водой стенок топочной камеры приводит к возрастанию ее КПД и уменьшению габаритных размеров.
Твердое топливо сжигают слоевым способом, при котором его размещают на колосниковой решетке, перекрывающей нижнее сечение топочной камеры. Колосниковую решетку (рис. 4.31), образующую настил с круглыми или прямоугольными отверстиями, обычно изготовляют из чугуна или стали. Решетка должна удерживать горящее топливо и одновременно обеспечивать подачу в его раскаленный слой необходимого для горения первичного воздуха, поступающего через отверстия решетки из зольниковой камеры, расположенной под топкой.
Рис. 4.31. Примеры колосниковых решеток топочных камер:
а — с прямоугольными отверстиями; б — с круглыми отверстиями; в — с ромбовидными отверстиями
При нагреве твердого топлива происходит возгонка, т. е. из него выделяются летучие горючие газы, которые, смешиваясь с первичным воздухом, образуют горючую смесь. Дополнительный объем воздуха, необходимый для горения, подается к факелу из топочной камеры, т.е. он является вторичным (рис. 4.32).
Рис. 4.32. Структура горящего слоя топлива
Размеры отверстий колосниковой решетки должны соответствовать размерам кусков сжигаемого топлива. В том случае, если они велики, возможен значительный механический недожог, связанный с провалом топлива, а при малом сечении отверстий резко возрастает аэродинамическое сопротивление, затрудняется подвод первичного воздуха, что приводит к большому химическому недожогу.
4.6. Теплоносители
4.6.1. Выбор теплоносителей
Критерии выбора теплоносителя. Выбор теплоносителей должен производиться с учетом свойств конструкционных материалов и в конечном счете всей конструкции аппарата с косвенным обогревом. Это вопрос комплексный, где все должно быть подчинено решению обеспечения оптимальных условий нагрева пищевых продуктов при тепловой кулинарной обработке, осуществляемой в том или ином технологическом аппарате.
При выборе теплоносителя прежде всего следует учитывать:
- уровень рабочих температур в рабочей камере аппарата;
- максимальные подводимые тепловые потоки;
- удельные тепловые потоки;
- допустимые перепады температуры;
- геометрические размеры теплообменника;
- наличие ударов и вибраций;
- условия пуска, ресурс и надежность работы;
- трудоемкость и стабильность характеристик теплоносителя;
- стоимость.
В качестве теплоносителей в принципе применимы любые химические вещества и соединения, имеющие при выбранных рабочих температурах жидкую и паровую фазы. Однако количество практически применяемых жидкостей сильно уменьшается из-за разных ограничений. Выделим следующие требования и условия, которым должны удовлетворять теплоносители:
обеспечение передачи большого количества теплоты в осевом направлении; при этом теплоноситель должен обладать высокой теплотой парообразования, иметь достаточно высокую плотность пара при рабочих температурах и невысокую вязкость; критические параметры должны быть значительно выше рабочих, так как с увеличением температуры теплота парообразования уменьшается и становится равной 0 в критической точке;
давление насыщенных паров теплоносителя должно соответствовать температуре, определяемой режимными характеристиками теплового кулинарного аппарата; верхний предел давления пара теплоносителя определяется условиями тепловой кулинарной обработки и свойствами пищевых продуктов, а также прочностью материала корпуса теплообменника;
температура плавления должна быть по возможности низкой, что упрощает пуск и помогает исключить трудности, связанные с сублимацией теплоносителя в зоне нагрева;
теплоноситель должен быть (в коррозионном отношении) совместим с материалами стенки теплообменника во всем диапазоне температур.