4.2.6. Индукционные нагреватели

Принцип работы индукционного нагревателя основан на возникновении индуктированных токов в проводящих телах, помещенных в непосредственной близости от источника переменного электромагнитного поля. Индуктированные токи вызывают нагрев тела. Способ нагрева проводящих тел индуктированными токами получил название индукционного.

В индукционной конфорке переменное магнитное поле создается индуктором, который наводит в дне посуды индуктированный ток, вызывающий его нагрев. Диапазон используемых в индукционных конфорках частот лежит в пределах 17... 40 кГц. Нижний предел выбирается на пороге звуковой слышимости, верхний — из экономических соображений.

Существует большое количество схем индукционных конфорок, все они включают в себя выпрямитель, блок управления, генератор, контур, индуктор и систему регулирования.

Индукционная конфорка по сравнению с резисторной обладает следующими существенными преимуществами:

- тепловой безынерционностью (нагрев содержимого наплитной посуды начинается сразу же после включения конфорки);

- сокращением периода тепловой обработки на 25...40 %;

- возможностью неограниченной автоматизации;

- высоким КПД (до 80 %) и, как следствие, низким удельным расходом электроэнергии за счет минимальных потерь теплоты в окружающую среду и соответствия мощности конфорки потребностям технологического процесса; кроме того, в период простоя конфорки отсутствуют тепловыделения в окружающую среду;

- большим сроком службы, исчисляемым десятками тысяч часов;

- высоким качеством готовой продукции за счет точной реализации требуемого температурного режима;

- высокой безопасностью в процессе работы (исключаются ожоги о раскаленную поверхность и сокращается количество теплоты, выделяемой в окружающую среду); рабочие поверхности оборудования сильно не нагреваются, поэтому жарочный настил может быть изготовлен из стекла, керамики, эпоксидных и полиамидных смол и других материалов, обладающих высокими гигиеническими свойствами; настил для плиты может быть сделан сплошным, что облегчает его санитарную обработку.

К недостаткам индукционных конфорок следует отнести:

- необходимость использования специальной посуды с дном определенной толщины из ферромагнитного материала (нержавеющая сталь, чугун, фосфорное железо, титан и др.);

- сложность устройства;

- относительно высокую стоимость (рентабельность конфорки без учета экономии электроэнергии достигается при гарантированной долговечности не менее 15 000 ч);

- вредное воздействие высокочастотного электромагнитного поля большой плотности (при малых расстояниях от индуктора) на человека. Природа вредного воздействия электромагнитного поля на человека на сегодняшний день до конца не изучена.

4.3. Общие сведения о топливе

4.3.1. Свойства и виды топлива

Свойства и состав топлива. Эффективность использования того или иного вида топлива в качестве источника тепловой энергии связана с условиями его сжигания, добычи, хранения и транспортирования, а также с обеспечением его безопасности. Все эти условия зависят от физико-химических, теплотехнических и эксплуатационных свойств (характеристик) топлива.

К физико-химическим свойствам относятся плотность, вязкость, влажность, которые определяют главным образом условия, связанные с добычей, хранением и транспортированием топлива. Кроме того, к этой группе свойств относятся такие, как теплота сгорания, пределы и температура воспламенения, скорость распространения пламени.

К теплотехническим свойствам, к которым относятся теоретическая температура горения, теоретический и действительный объем воздуха, объемы продуктов сгорания, образующихся при горении в расчетных (теоретических) и реальных условиях.

К эксплуатационным свойствам относятся те, которые связаны с обеспечением безопасной эксплуатации оборудования, использующего данный вид топлива. К этим свойствам относятся рабочее давление, цвет, запах, токсичность, механические загрязнения, возможность самовоспламенения или взрыва.

Например, от эксплуатационных свойств горючих газов зависит эффективность и безопасность работы газового теплового оборудования.

При использовании природного газа в качестве топлива следует иметь в виду, что в этом случае возникает повышенная пожарная опасность, а также взрывоопасность газовоздушной смеси.

Пожарная опасность связана с факельным способом сжигания газа и наличием открытого огня.

Взрывоопасность возникает при утечках газа. В этом случае образуется газовоздушная смесь, находящаяся в покое без движения. При воспламенении этой смеси происходит взрыв.

Взрыв возможен только в определенном диапазоне концентраций газа в газовоздушной смеси; при этом минимальная граница этого диапазона называется нижним пределом взрываемое™, а максимальная — верхним пределом взрываемости.

Природные газы лишены запаха и прозрачны, поэтому органолепти-чески утечку газа определить невозможно. С этой целью им искусственно придается устойчивый резкий специфический запах за счет незначительных добавок меркаптанов (метилмеркаптана или этилмеркаптана) — эфиров, способных одоризировать газы даже в том случае, если в них содержится '/₅оооооооо Доля объема.

Природный газ на предприятия общественного питания подается по газопроводам к горелкам при низком избыточном давлении, не превышающем 5 000 Па, поэтому опасности механического разрушения системы не возникает.

Важным эксплуатационным свойством является оценка токсичности топлива. При этом воздействовать на человека могут как компоненты топлива, так и продукты его сгорания. Наиболее сильными ядами являются оксид углерода, сероводород, сернистый газ, аммиак и цианистый водород. Сетевой газ, как правило, не имеет этих включений, но может оказывать удушающее воздействие. Предельная допустимая концентрация оксида углерода в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий не должна превышать 0,03 мг/дм³, а в воздухе жилых помещений — 0,002 мг/дм³. При организованном отводе продуктов сгорания в соответствии с санитарными нормами в их составе должно быть не более 0,15 % объема горючих газов (СО + Н₂ + СН₄). Для защиты от воздействия сероводорода, который обладает отравляющим действием, а продукты его сгорания — большой коррозийной активностью, все поверхности нагрева должны быть нагреты выше температуры точки росы, а омывающие их продукты сгорания иметь температуру перегрева не менее 80 °С, т. е. удаляться из аппарата с температурой не менее 180°С.

Указанные свойства топлива определяются составом топлива и динамикой изменения состава в процессе транспортирования, хранения и подготовки к сжиганию.

В состав топлива входят главным образом углерод С и сера S в разных соединениях с водородом Н₂ и кислородом 0₂, способные вступать в экзотермическую реакцию окисления (горения). Кроме того, в состав топлива входят элементы, составляющие внутренний (кислород 0₂ и водород Н₂) и внешний (вода Н₂0 и зола А) балласт. К балласту также относят диоксиды серы S0₂ и углерода С0₂. Газообразные вещества, выделяемые в процессе горения без доступа воздуха (0₂, Н₂, СО, С0₂, N₂ и др.), называются летучими компонентами топлива, а оставшаяся после их удаления твердая горючая часть — коксом.

Виды топлива. Большое значение в топливно-энергетическом балансе страны имеет газообразное топливо — природный газ, а также искусственные горючие газы, получаемые в ходе промышленных процессов. Газ является топливом для большинства действующих в стране тепловых электростанций и паровых котлов средней и малой мощности, а также тепловых технологических аппаратов пищевой промышленности и предприятий общественного питания.

К твердому топливу относятся дрова, торф, бурые угли, каменные угли и антрацит.

В качестве жидкого топлива могут использоваться следующие продукты нефтеперегонки: легкие (бензин, керосин), средние (дизельные масла, газойль, соляровое масло), тяжелые (мазут).