Расчет устройств комбинированного электрообогрева начина­ют с расчета электрообогреваемой площадки по ранее изложенной методике. Затем определяют температуру воздуха в зоне, где нахо­дятся животные:

Проверка значения электрической мощности

Р= 1/²/К = 220²/350,4 = 48 400/350,4 = 138,1 Вт,

то есть расчетная и развиваемая мощности практически совпадают.

Далее необходимо выбрать тип материала фольги и форму нагревателя так, чтобы его размеры и длина обеспечивали требуемое сопротивление секции Л_ь равное 116,8 0м, и нагревателя — К = 350,4 Ом. Последнее лучше делать с помо­щью измерительных мостов.

2.4.10. Бытовые электронагревательные приборы

(2.124)

обусловленную температурой пола Т_п и воздуха Г_в в помещении, а также температуру, ощущаемую животными в зоне их расположе­ния:

Г_пм = 0,42Г_р + 0,58Г₃. (2.125)

Инфракрасную облученность Е_ак рассчитывают по выражению (2.117) и находят параметры инфракрасного облучателя.

В заключение следует отметить, что благодаря использованию устройств локального обогрева, работающих в автоматическом ре­жиме, значительно снижаются энергетические затраты на обогрев помещений.

Пример. Рассчитать пленочный нагревательный элемент УралАГРО.

Условие. Температура, поддерживаемая внутри помещения, 7"_в = 20°С. Темпе­ратура на поверхности пленочного нагревательного элемента Т„ = 50 °С. Площадь секции нагревателя 0,1 м² (100 х 10 см). В нагревателе три секции включены пос­ледовательно. Напряжение питания — 220 В. Принимают коэффициент запаса 1,2; КПД-0,9.

Найти мощность секции Р₁ и мощность нагревательного элемента Р.

Решение. Определяем тепловой поток одной секции нагревательного элемента. По выражению (2.119)

Ф_п = аДГ_п-Г_в).

Считая, что нагреватель расположен вертикально по табл. 2.15 при Т_п = 50 °С принимаем коэффициент теплоотдачи а = 11,5 Вт/(м² ■ °С). Отсюда

Ф_п1 = 11,5 • 0,1 • (50 - 20) = 34,5 Вт. Мощность одной секции

Р\ = АэФщ/П =1.2- 34,5/0,9 = 46 Вт. Напряжение одной секции

I/, = Ц/3 = 220/3 = 73,3 В. Сопротивление секции

Л, = Щ²/Р_х = 73,3²/46 = 5372,9/46 = 116,8 Ом. Общее сопротивление нагревателя

Л=3«1 = 116,8-3 = 350,4 Ом. Расчетная мощность элемента

^ = 3^ = 3-46= 138 Вт. 248

Бытовые электронагревательные приборы условно можно раз­делить на приборы для приготовления пищи, водонагреватели и электроотопительные приборы, приборы для санитарно-гигиени­ческих целей и нагревательный электроинструмент.

А. Электроприборы для приготовления пиши

Использование электроприборов для приготовления пищи со­храняет комфортные условия в жилых помещениях. Электричес­кие устройства менее взрыво- и пожароопасны, чем плиты на твердом, газообразном и жидком топливе. С их помощью легче поддерживать необходимую для приготовления пищи температуру. Менее вероятно пригорание пищи, образование дымов и нежела­тельных запахов. Ускоряется сам процесс приготовления пищи, при этом у целого ряда блюд улучшается вкус. Потери теплоты по сравнению с газовыми плитами могут быть снижены на 50 %.

В последние годы установленная мощность электроприборов в квартирах значительно увеличивается, так что расчетная мощ­ность электрического ввода составляет 5...8 кВт. Потребление электроэнергии на приготовление пищи может доходить до 2000 кВт ■ ч в 1 год на среднюю семью.

К электронагревательным устройствам для приготовления пищи можно отнести: электроплитки, электроплиты, жарочные шкафы, электродуховки, электросковороды, печи «Чудо», элект­рокастрюли, скороварки, тиховарки, пароварки, электрофритюр-ницы, электрогрили, электрошашлычницы, электротостеры, электроростеры и др. приборы. Наконец, самая совершенная тех­ника— сверхвысокочастотные электропечи (СВЧ-печи), которые часто называют микроволновыми.

Электроплитки. Они состоят из корпуса, конфорок в количе­стве (1...3), регуляторов нагрева, электрического шнура (кабеля) и светового индикатора. При напряжении 220 В электроплитки вы­пускают на номинальную мощность, кВт: одноконфорочные — 0,8; 1; 1,2; 1,5; двухконфорочные — 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5 и 3,0.

Функции нагрева выполняют конфорки, которые в зависимос­ти от исполнения могут быть штампованными (Ш), чугунными (Ч), трубчатыми на базе ТЭНов (Т) и пирокерамическими (П).

249

'

Наиболее распространены штампованные конфорки с КПД 0,55...0,60 и сроком службы 3000 ч, представляющие собой корпус из листовой стали, заполненный электроизоляционным материа­лом, в который впрессованы две нагревательные спирали мощно­стью 400 Вт каждая.

Чугунные конфорки с КПД 0,65...0,70 и сроком службы 4000 ч — это отливки, имеющие пазы с электроизоляционной массой, в ко­торую впрессованы две или три спирали из нихрома Х20Н80. Об­щая их мощность 1000 или 1200 Вт.

Трубчатые конфорки с КПД 0,72...0,74 и сроком службы 5000 ч выполняют из согнутых в виде одного или нескольких витков спи­рали трубчатых нагревателей диаметром 7,4 и 10 мм. Для улучше­ния контакта ТЭНа с посудой трубка сплющивается, а для повы­шения КПД конфорки под ТЭНом устанавливают отражатель из нержавеющей стали. При нержавеющей оболочке ТЭНов темпе­ратура на поверхности нагревателей составляет 650...750 °С. Боль­шинство конфорок содержит два двухконцевых ТЭНа мощностью 480 и 550 Вт, используются также одноконцевые ТЭНы мощнос­тью 1000 и 1200 Вт с тремя выводами.

Пирокерамические конфорки выполняют в виде панелей или кругов из ситалла — стекловидной массы особого состава с термо­стойкостью до 1000 °С. По КПД и времени разогрева такие кон­форки одинаковы с ТЭНами, однако они наиболее гигиеничны, электробезопасны и имеют красивый внешний вид, поэтому их считают наиболее совершенными.

Время разогрева штампованных и чугунных конфорок до рабо­чей температуры равно 10...15 мин, ТЭН-конфорок — 4...5 мин. Ускоренный разогрев, который составляет 2...3мин, возможен с помощью экспресс-конфорок (мощностью до 2000 Вт).

Принятые стандартные диаметры конфорок могут быть 145, 180 и 220 мм.

В условных обозначениях самих плиток используют буквы и цифры в следующем порядке: ЭП — электроплитка; далее — бук­ва, характеризующая тип конфорки; затем — цифры, указываю­щие количество конфорок, потребляемую мощность и через ко­сую черту — номинальное напряжение, например: ЭПЧ-1 -1,5/220 — электроплитка с одной чугунной конфоркой мощностью 1,5 кВт, напряжением 220 В; ЭПТ-2-2/220 — плитка с двумя конфорками на ТЭНах, мощностью 2 кВт, напряжением 220 Вт.

Электроплиты. По оформлению внешне они похожи на газовую плиту. В верхней части стального эмалированного корпуса распо­ложена панель с 2...4 конфорками. Под конфорочной панелью размещен жарочный шкаф, а под ним — вспомогательный шкаф для хранения кухонных принадлежностей. Между конфорочной панелью и жарочным шкафом расположены переключатели мощ­ности конфорок и жарочного шкафа, ручки которых выведены на переднюю панель.

250

В электроплитах используют четырех-, пяти- или семипозици-онные переключатели ступенчатого регулирования, а также тири-сторные бесконтактные регуляторы плавного регулирования мощ­ности. В плитках применяют трех-, четырех- и пятиступенчатые контактные регуляторы.

Промышленность выпускает электроплиты напольные стацио­нарные, напольные переносные и настольные. Напольные стаци­онарные плиты имеют глубину 600 мм и высоту 850 мм. По шири­не они могут быть от 400 до 600 мм. Это позволяет встраивать их в общий кухонный фронт вместе с мойкой, столом, стиральной ма­шиной, холодильником и т. п. Номинальная мощность плит от 2 до 6 кВт. Возможно трехфазное включение.

Жарочный шкаф. Он состоит из металлического шкафа с двер­цей, имеющей смотровое стекло, и двух ТЭНов, расположенных сверху и снизу снаружи шкафа. Для уменьшения потерь теплоты шкаф вместе с ТЭНами обернут слоем изоляции и алюминиевой фольгой. Имеется возможность раздельного включения верхнего и нижнего нагревателей шкафа, а также возможность автомати­ческого регулирования температуры в диапазоне 50...300 °С с по­мощью терморегулятора. По сравнению с духовками газовых плит в жарочных шкафах создается более равномерный нагрев по объему.

Назначение жарочного шкафа — выпечка мучных изделий, ту­шение мяса, рыбы и овощей, жарение мяса, птицы и рыбы.

Жарочные шкафы бывают не только встроенными в электропли­ты, их выпускают и отдельно. Пример такого шкафа: ЭШП-1,3/220 имеет нагреватели из спирали в кварцевой трубке мощностью 1300 Вт, размеры внутреннего рабочего пространства 400 х 280 х х 220 мм, оснащен четырехпозиционным регулятором мощности и терморегулятором.

Электродуховки. Они несколько меньших размеров по сравне­нию с жарочными шкафами. Получили большое распростране­ние. Их недостатки — отсутствие регулирования мощности и температуры. Характеристика одной из моделей электродухов­ки, например ЭД-0,8/220: мощность 800 Вт, размеры внутреннего рабочего пространства 308 х 250 х 317 мм, масса 8,0 кг.

Электропечи «Чудо». Они предназначены для выпечки мучных изделий, а также приготовления тушеных блюд из мяса, рыбы и овощей. Большое распространение получили печи типа ЭЧ-2/500 (Э — электропечь; Ч — «Чудо»; 2 — объем, л; 500 — мощность, Вт). * Электропечь состоит из корпуса, крышки со встроенным в нее электронагревательным элементом и подставки. Принцип дей­ствия электропечи «Чудо» основан на передаче теплоты, выделяе­мой нагревателем, приготовляемому продукту равномерно со всех сторон.

251

Выпускают новые модели электропечей, например «Чудесни-ца» и др., объемом 2; 3,5 и 5 л. В указанных моделях один из на­гревателей установлен в корпусе, а другой — в крышке печи, в ко­торой имеется также смотровое окно, а на боковой поверхности — отверстия для выхода пара. Печь оснащена выносным пультом уп­равления, на котором установлен кнопочный выключатель, по­зволяющий включать ее в сеть, а также одновременно и раздельно включать верхний и нижний ТЭНы. Для контроля за работой ТЭНов установлены светодиоды.

Электросковороды. В сковороде жарят мясо и рыбу, тушат и припускают овощи, поджаривают лук и муку для заправки супов и соусов. В обычной сковороде, находящейся на конфорке, трудно поддерживать необходимую температуру. Эта задача легче решает­ся с помощью электросковороды, оснащенной мощным нагрева­телем и чувствительным терморегулятором, что позволяет жарить различные блюда при температуре от 100 до 230 °С.

Электросковороды выполняют литьем из алюминия. ТЭН за­лит в нижнюю часть сковороды. Терморегулятор встроен в съем­ную приборную розетку, через которую подводится электропита­ние к ТЭНу. Сковорода имеет крышку и пластмассовые ручки для переноски. Электросковороды изготовляют на следующие номи­нальные мощности, кВт: 0,8; 1,0; 1,15; 1,25; 1,4; 1,6. Пример ус­ловного обозначения электросковороды мощностью 1,0 кВт на номинальное напряжение 220 В: ЭС-1,0/220. Техническая харак­теристика: минимальная температура рабочей поверхности — не более 100 °С; максимальная температура — 230 ± 4,5 °С; время ра­зогрева рабочей поверхности до температуры 185 °С — не более 6 мин; длина электрического шнура питания — 1,8 м; наработка до первого отказа — 1000 ч.

Электрокастрюли. Их используют для приготовления блюд раз­личными способами. Кроме электрокастрюль общего назначения выпускают также электрокастрюли: скороварки, тиховарки, рисо-варки, пароварки, фритюрницы. Это объясняется большим разли­чием в технологии приготовления блюд и необходимостью ис­пользования различной мощности.

В дно кастрюли установлен нагревательный элемент и термо­выключатель для защиты от перегрева в случае выкипания жидко­сти или включения в сеть без воды.

Электрокастрюли различают по внутреннему диаметру (120, 140, 160, 180, 200 и 220 мм), номинальной вместимости (0,6, 1,25, 1,6, 2, 3 и 4 л) и номинальной мощности (0,5, 0,6, 0,8, 1, 1,25 и 1,6 кВт). В условное обозначение входит буквенное обозначение изделия, значения номинальной вместимости и номинального на­пряжения. Пример — электрокастрюля ЭК-2,0/220.

Кроме термовыключателя в электрокастрюлях должен быть ус­тановлен терморегулятор, поддерживающий любую из температур в диапазоне 65...95 "С. Время нагрева воды до 95 °С в кастрюлях

252

вместимостью 3 л — не более 20 мин, вместимостью 4 л — не более 30 мин. КПД — не менее 75 %.

В некоторых изделиях наряду с основным нагревательным эле­ментом в дне устанавливают ТЭН меньшей мощности, поддержи­вающий пищу в нагретом состоянии при отключении основного ТЭНа.

Электроскороварка представляет собой разновидность электро-кастрюли, в которой готовить пищу можно значительно быстрее. Это объясняется созданием в скороварке повышенного давления за счет герметичности закрытия крышки с помощью специальных затворов и резиновой прокладки.

Корпус скороварки чаще всего отлит из алюминия и имеет утолщенные стенки. Для безопасности в крышке имеется предох­ранительный клапан, рассчитанный на определенное давление. Обозначение скороварки ЭСВ-1,25/220.

Электрокастрюли-тиховарки предназначены для медленного приготовления пищи при пониженной температуре, особенно каш, бобовых блюд и т. п. В готовой пище лучше сохраняются ви­тамины, а при кипении они разрушаются. Конструкции электро­кастрюль различны, но все они состоят из двух сосудов, помещен­ных один в другой. Во внутренний сосуд встроен нагреватель. Крышка изготовлена из жаропрочного стекла, позволяющего на­блюдать за степенью готовности блюда. Время приготовления — 6...8 ч. Поэтому тиховарки можно включать на ночь для приготов­ления завтрака.

Электрокастрюли-пароварки также имеют два сосуда. Воду на­ливают в наружный сосуд, в него же встроен ТЭН мощностью 800...1000 Вт. Во внутреннем сосуде размещается сетка с продук­том. Приготовление блюда происходит на пару, образующемся при кипении воды в наружном сосуде.

Температуру варки устанавливают ручкой терморегулятора, расположенного на наружном сосуде.

Вариант пароварки — электрокастрюля «Мантница» (рис. 2.30), предназначенная для приготовления восточного национального блюда — мантов. По содержимому и форме манты могут быть по­хожи на пельмени, но имеют большие размеры. В «Мантнице» можно также приготовить на пару котлеты, овощи и другие блюда. Устройство этой пароварки следующее. На специальной круглой плите установлены одна на другую две кастрюли. В нижней каст­рюле находится 1,5...2,0 л воды, в верхней по ее высоте устанавли­вают четыре алюминиевые сетки или круги с отверстиями, на ко­торые укладывают сырые продукты.

При мощности плитки 1000 Вт вода в нижней кастрюле закипа­ет через 9 мин, верхняя кастрюля заполняется горячим паром, ко­торый обволакивает продукты и доводит их до готовности. Имеет­ся терморегулятор, он же отключает нагреватель, если в кастрюле выкипит вся вода.

253

Электрофритюрница — особый вид кастрюли, в которой продукты готовят­ся в кипящем масле — фритюре. Пред­ставляет собой сосуд с крышкой, в кото­ром установлена подвижная цилиндри­ческая сетка с ручкой. На дно сосуда за­ливается масло (0,35...0,50л) или вода (0,2...0,3 л). Сосуд снабжен электронаг­ревателем с терморегулятором и реле времени. Для приготовления продуктов во фритюре сетку с продуктами опуска­ют на дно кастрюли, для приготовления диетических блюд на пару — сетку с продуктами устанавливают над водой.

В крышках некоторых фритюрниц имеются вырезы, в которые вставляют вилки с насаженными кусочками про­дукта.

Обозначение фритюрницы мощнос­тью 800 Вт на 0,5 л фритюра: ЭФ-0,8/0,5.

Время приготовления рыбных и мясных блюд в разогретом фри­тюре — 1...4 и 2...6 мин, паровых котлет и мяса соответственно 10...12 и 12...15.

Специальные приборы для приготовления пищи с инфракрасными нагревателями. К ним относят электрогрили, электрошашлычни­цы, ростеры и тостеры. В качестве ИК-излучателей в них приме­няют высокотемпературные ТЭНы или кварцевые излучатели, представляющие собой трубку из кварцевого стекла диаметром 12... 16 мм с толщиной стенки 0,8...1,0 мм.

В трубке может быть размещен керамический стержень, в пазах которого расположена нагреваемая спираль из высокоомных (нихром, вольфрам) материалов. Температура на поверхности та­ких нагревателей — 800...950 °С.

Электрогрили представляют собой жарочные шкафы, на боко­вых стенках которых установлены вращающиеся приспособле­ния для крепления приготовляемых продуктов: вертела для пти­цы, шампуры для шашлыков, сетки для котлет и т. п. Привод для вращения может быть пружинный или электрический. Обозна­чение открытого и закрытого грилей мощностью 1,25 и 1,0 кВт: ЭГО-1,25/220 и ЭГЗ-1,0/220. Принятый ряд мощностей для гри­лей: 1,0; 1,25; 1,4; 1,6. Имеются регуляторы нагрева и часы.

Электрошашлычницы ЭШГ и ЭШВ с горизонтальным и верти­кальным расположением шампуров. Они имеют мощности, кВт: 1,2...1,6 и 1,2...1,4. Помимо шашлыков в них приготовляют люля-кебаб, порционные куски мяса, запекают грибы, фрукты и овощи. Время жарки шашлыка—15...25 мин. Шампуры приводятся во

254

вращение электродвигателем. Обозначения: ЭШГ-1,2/220 — гори­зонтальная, 1,2 кВт; ЭШВ-1,4/220— вертикальная, 1,4 кВт.

Электротостеры необходимы для поджаривания ломтиков хле­ба, в результате чего поверхность хлеба покрывается золотистой корочкой, а внутри хлеб размягчается.

Электротостеры имеют прямоугольный корпус, внутри которо­го установлены радиационные нагреватели с температурой 700... 800 °С. Между нагревателями вручную закладывают кусочек хлеба, который по готовности автоматически выдвигается из камеры так, что его можно взять рукой.

Электроростеры используют для поджаривания бутербродов с колбасой, сыром и другими продуктами. Электротостеры (ЭТ) и электроростеры (ЭР) выпускают с ручным отключением прибора от сети (ЭТР, ЭРР) и с автоматическим отключением (ЭТЦ и ЭРЦ). Тостеры и ростеры выпускают на мощности, кВт: 0,8; 1; 1,25; 1,4; 1,6.

Сверхвысокочастотные электропечи (СВЧ-печи). Они имеют ряд преимуществ перед традиционными тепловыми приборами для приготовления пищи (рис. 2.31). Основное из этих преиму­ществ — быстрота. Различные блюда могут быть приготовлены в СВЧ-печи в 3...5 раз быстрее, чем на других приборах. Кроме того, повышается их качество и сохранность, снижается угар жиров и обезвоживание.

СВЧ-печи могут быть напольного и настольного исполнения и состоят из корпуса, рабочей камеры, генератора высокочастотных излучений (магнетрона), волновода, системы коммутации и бло­кировок, таймера, переключателя мощности.

Назначение СВЧ-печей — приготовление, разогревание и раз­мораживание продуктов.

Магнетрон генерирует электромагнитное излучение с частотой 2300...2500 МГц, которое передается по волноводу в рабочую ка­меру печи, и там поглощается нагреваемым продуктом, в котором микроволны приводят молекулы воды в колебание. Возникающая теплота от трения молекул и дру­гих частиц вещества нагревает пищу.

Главное преимущество СВЧ-печи — теплота возникает в самом продукте питания равно­ мерно по всему его объему, а не вне его и далеко не равномерно, как это имеет место в других сис­ темах приготовления пищи. Одна­ ко поскольку микроволны прони- _{рис 2 31} сверхвысокочастотная кают в пищу лишь на 2,5 см, реко- электропечь (СВЧ-печь)

255

мендуется в камере применять посуду из стекла, фарфора, карто­на, синтетических материалов. Использование алюминиевых пле­нок и фольги не рекомендуется, чтобы избежать экранирующего действия металла.

Потребляемая мощность СВЧ-печей «Электроника» — 1,3...1,5 кВт, мощность СВЧ-колебаний — 550 Вт. На нашем рынке фирмой «ЬО» предлагаются микроволновые печи, выполняющие различные дополнительные функции, например, печь МО-66521 имеет дополнительно встроенный тостер мощностью 850 Вт. Вы­ходная мощность печи — 900 Вт.

Б. Бытовые электроотопительные приборы и водонагреватели

Электрообогрев жилья имеет ряд преимуществ перед другими видами отопления — удобство эксплуатации, постоянная готовность электронагревателей к работе, надежность оборудова­ния, возможность индивидуального регулирования температуры в помещениях. Однако электрообогрев — самый энергоемкий и до­рогой вид электрификации быта. Для обогрева 1 м² площади необ­ходима установленная мощность 80...200 Вт при годовом расходе электроэнергии 5... 15 тыс. кВт ■ ч. Для горячего водоснабжения на семью из трех-четырех человек годовой расход электроэнергии может дополнительно составить около 2 тыс. кВт • ч.

Для систем отопления жилья с естественной и принудительной циркуляцией могут быть использованы элементные водонагрева­тели (см. подразд. 2.4.2): ЭПВ-2А (10,5 кВт, 3 фазы); ЭВ-Ф-15 (15 кВт, 3 фазы); ВО-4,8/10,5 (макс. 10,5 кВт, 3 фазы и 1ф. вкл.); ЭВП-6 (6 кВт, 3 фазы и 1 ф. вкл.); ЭВП-9 (9 кВт, 3 фазы и 1 ф. вкл.); САЗС-400 (12 кВт, 3 фазы), а также электродные водонагре­ватели (см. подразд. 2.4.1): КЭВ-9/0,4 (9 кВт, 3 фазы); ЭВН-6/ 9-0,4 (макс. 9 кВт, 3 фазы и 1 ф. вкл.); ЭВН-16/0,4 (16 кВт, 3 фазы вкл.). Описание систем отопления дано в подразделах 2.4.2 и 2.4.4.

Возможно использование в индивидуальных сельских домах с трехфазным вводом до 25 кВт комплектов оборудования горячего водоснабжения КОГВ-1000/25 (подразд. 2.4.4).

Комбинированная электротепловая установка КЭТУ-1800/12,5. Она предназначена для отопления и горячего водоснабжения сельских жилых домов, объектов культурно-бытового назначения и производственных сельскохозяйственных помещений с объемом до 400 м³. Установка создана для улучшения социально-бытовых условий жизни на селе, выравнивания графика нагрузки энерго­системы и распределительных сетей, обеспечения экономного ис­пользования энергоресурсов при аккумулировании теплоты. Ра­ботает на внепиковой электроэнергии и твердом топливе. Воз­можна установка горелок для работы на жидком топливе и газе [ 1 ].

КЭТУ-1800/12,5 (рис. 2.32) состоит из корпуса /, заполненного водой, топки 7, верхней 2, 5 и нижней 4, 5 групп трубчатых элек-

256

Рис. 2.32. Общий вид комбинированной