5669

крепится скребок, транспортирующий отделяющиеся крошки к патрубку с фильтром, через который сливается масло из рабочей камеры (см. рисунок 41).

Рисунок 41 – Принципиальная схема автомата для жарки пончиков: а – функциональная схема; б – схема переворачивания пончика; в – общий вид; 1 – рабочая камера (фритюрница); 2 – тэны; 3 – бак с маслом; 4 – съёмный доливочный бак; 5 – вытяжное устройство; 6 – пластины; 7 – приводной диск; 8 – бак для теста; 9 – дозаторотсекатель; 10 – дозатор-формообразователь; 11 – рычаг привода отсекателя; 12 – горка

10.5. ИК-аппараты непрерывного действия

В ИК-аппаратах непрерывного действия используют различные типы транспортирующих устройств, которые могут перемещать изделия в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Конструкция таких аппаратов обычно не унифицирована и чаще всего выполняется напольной. Грили снабжают чугунными рашперами, съёмными поддонами для сбора пролитого жира, а также специальными устройствами для снятия решёток, шампуров, шпажек, противней и т.д. (см. рисунок 42).

Регулирование технологических режимов осуществляют с помощью устройства для изменения мощности генераторов, их числа и времени работы. Иногда над облучающими устройствами в кожухе аппарата предусматривают проёмы, в которые вставляют небольшие противни, закрываемые крышкой, что позволяет полезно использовать самую разогретую часть аппарата. Для усиления эффекта отражатели делают поворачивающимися на 180°, что позволяет вести тепловую обработку в этих противнях при энергоподводе снизу.

Излучатели должны иметь защитные устройства, предотвращающие возможность поломки ИК-генераторов.

101

Рисунок 42 – Принципиальные схемы ИК-аппаратов непрерывного действия: а – конвейерная печь для тепловой обработки на противнях; б – гриль для жарки изделий с переворачиванием; в – вертикальный аппарат для жарки изделий в люльках или корзинах; г – гриль роторного типа; д – транспортёрный гриль для жарки на шпажках и вертелах; 1 – корпус; 2,3 – верхняя и нижняя группы электронагревателей; 4 – транспортёр; 5 – поддон; 6 – сборник продукции; 7 – фильтр; 8 – противень; 9 – вентилятор; 10 – заслонка; 11 – вращающийся ротор с приводом; 12 – шпажки; 13 – блок ИКгенераторов; 14 – дверца; 15 – зубчатое колесо; 16 – съёмный противень для сбора остатков жира; 17 – люльки; 18 – форсунка

Задание. В тоннельной сушилке высушивается определённое количество хлеба (G1, кг/ч) влажностью W1 (на общую массу). Влажность готовых сухарей W2. Удельная теплоёмкость абсолютно сухого вещества в сухарях сс.м = 1,42 кДж/(кг·К).

Температура воздуха после калорифера t1 =105ºC, после сушилки t2 = 55 ºC, в помещении – t0 (ºC).

Рассчитать расход теплоты на нагревание материала в сушильной камере для двух вариантов движения материала и воздуха:

для прямотока; для противотока.

Далее необходимо сравнить значения расхода теплоты на нагревание материала в сушильной камере при различных направлениях движения потока продукта и воздуха.

102

Значения параметров по вариантам представлены в таблице 10.

Таблица 10 – Значения основных характеристик хлеба и готового продукта (сухарей)

Расчёт ведут в такой последовательности.

1. Рассчитывают производительность сушилки по высушенному материалу по формуле

где G2 – масса материла до сушки (кг/ч);

W1 – влажность материла до высушивания (%); W2 – влажность материла до высушивания (%);

2. Находят удельную теплоёмкость сухарей по формуле

ссв W2 cс.м (100 W2 ) , м2 100

103

где см2 – удельная теплоёмкость высушенного материала или продукта Дж/(кг·К));

св – удельная теплоёмкость воды (кДж/(кг·К)), принимаем св =4,19 кДж/(кг·К);

W2 – влажность материла до высушивания (%);

сс.м – удельная теплоёмкость абсолютно сухого вещества в материале или готовом продукте Дж/(кг·К));

3. Определяют температуру сухарей θм2 (в ºC) при выходе из сушилки по формуле

м2 t2 (2 10) ,

где θм2 – температура материала или готового продукта на выходе из сушильной камеры (ºС);

t2 – температура отработавшего воздуха или температура после сушилки (ºC).

При прямотоке на выходе из тоннеля сухари при W2 (%) соприкасаются с отработавшим воздухом при t2 = 55 ºC, поэтому

м2прям t2 3 ,

где θм2прям – температура готового продукта или сухарей при выходе из сушилки при прямоточном движении с отработавшим воздухом (ºС).

При противотоке сухари на выходе из тоннеля на нагревание материала в сушилке

м2прот t1 3 ,

где θм2прот – температура готового продукта или сухарей при выходе из сушилки при прямоточном движении с отработавшим воздухом (ºС).

4. Рассчитывают расход теплоты на нагревание материала в сушилке по формулам

104

Qм прям 3600G2 cм2 ( м2прям t0 )

Qм прот 3600G2 cм2 ( м2прот t0 ) ,

где Qмпрям – расход теплоты на нагревание материала в сушильной камере при прямоточном движении материала и воздуха (кВт);

где Qмпрот – расход теплоты на нагревание материала в сушильной камере при противоточном движении материала и воздуха (кВт);

G2 – масса материла до сушки (кг/ч);

см2 – удельная теплоёмкость высушенного материала или продукта Дж/(кг·К));

θм2прям – температура готового продукта или сухарей при выходе из сушилки при прямоточном движении с отработавшим воздухом (ºС);

θм2прот – температура готового продукта или сухарей при выходе из сушилки при прямоточном движении с отработавшим воздухом (ºС);

t0 – температура в помещении цеха (ºC).

Вопросы для самоконтроля

1.В чём заключается принцип работы фритюрницы непрерывного действия?

2.Объясните принципиальную схему ИК-аппаратов непрерывного действия?

3.В чём заключается принципиальная схема жарочного аппарата непрерывного действия с вертикальным транспортёром?

4.Каким образом происходит регулирование технологических режимов?

5.От каких факторов зависят формы рабочих камер таких аппаратов?

105

11. ВОДОГРЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. КОНСТРУКЦИЯ, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Цель занятия: ознакомиться с основными разновидностями водогрейного оборудования, выяснить особенности его конструкции и эксплуатации.

Порядок выполнения задания

1.Изучить теоретический материал.

2.Вычертить схему оборудования (по заданию преподавателя) в масштабе

1,5:1.

3.Ответить на вопросы самоконтроля.

Теоретический материал

Водогрейное оборудование классифицируется:

-по виду получаемого конечного продукта (получение горячей воды, кипятка, совместно горячей воды и кипятка): кипятильники и водонагреватели;

-по принципу действия: аппараты периодического и непрерывного действия;

-по виду энергоносителя: твёрдотопливные, газовые, электрические, паровые аппараты;

-по степени автоматизации: автоматизированные, полуавтоматизированные и неавтоматизированные аппараты;

-по специфическим условиям эксплуатации: судовое оборудование, оборудование для вагонов-ресторанов.

Водогрейное оборудование является одним из энергоёмких видов тепловых аппаратов, поэтому повышение эффективности его работы, снижение расходов топливно-энергетических ресурсов по предприятию в целом в большей мере зависят от конструктивных особенностей используемого оборудования, рациональных режимов работы на нем и правил эксплуатации.

11.1. Кипятильники непрерывного действия

Общим для этой группы аппаратов является принцип работы, основанный на законе сообщающихся сосудов. На рисунке 43 сосуд А и сосуд Б соединены

106

трубкой В, т. е. сосуды А и Б являются сообщающимися. При работе кипятильника в сосуде А всегда будет холодная вода, в сосуде Б — кипяток, отбираемый из вспомогательного сосуда Г или из верхней части сосуда Б, и горячая вода. Следовательно, для того, чтобы получить горячую воду или кипяток в сосуде Б, необходимо к воде подвести определённое количество теплоты (электроэнергия, газ, твёрдое топливо, пар). При включении теплогенерирующего устройства от теплопередающих поверхностей (тэнов, стенок топок, поверхностей паровых нагревателей) происходит передача теплоты. При этом слой воды, прилегающий к теплопередающей поверхности, нагревается и имеет температуру значительно выше средней температуры воды. Этот слой воды также имеет меньшую плотность, что и обеспечивает его подъём в вышележащий слой, имеющий большую плотность и меньшую температуру. С увеличением продолжительности подвода теплоты конвекция возрастает, вода в. сосуде Б имеет уже температуру существенно выше температуры в сосуде А. С увеличением температуры возрастает коэффициент объёмного расширения воды и её уровень в сосуде Б начинает подниматься над уровнем в сосуде А, и часть воды переливается в сосуд Г (сборник кипятка). Поскольку эти сосуды соединены, то уровень воды немедленно выравнится за счёт поступления холодной воды из водопровода. При увеличении конвекции с началом кипения воды на теплопередающих поверхностях образуется пар, который способствует турбулизации объёма воды. Наступает момент, когда под влиянием объёмного расширения воды, образующегося пара и интенсивной конвекции воды выталкивается порция воды в сборник кипятка (в первый момент некипяченой) через переливную трубу. При проектировании кипятильников особое внимание следует обращать на правильность выбора величины отрезка Е трубы над уровнем воды (I-I). Если этого отрезка не будет, то мы получим только горячую воду. Если он будет значительно выше, то кипяток не будет переливаться в сосуд Г (сборник кипятка) (см. рисунок 43).

Приведённый принцип устройства кипятильников и процессы, происходящие при их работе, реализованы во всех конструкциях, имеющих различные теплогенерирующие устройства.

Кипятильники различаются между собой производительностью, размерами, конструкцией теплогенерирующих устройств. Все кипятильники имеют следующие основные части: питательную коробку, водонагреватель и сборник кипятка.

107

Рисунок 43 – Принципиальная схема устройства кипятильника: 1 – кипятильный резервуар; 2 – сборник кипятка; 3 – подводящий водопровод; 4 – шар-поплавок; 5 – перекидная труба; 6 – кран отбора горячей воды; 7 – кран отбора кипятка; 8 – теплогенерирующее устройство; 9 – питательная трубка; 10 – корпус

Наиболее распространённые схемы кипятильников непрерывного действия представлены на рисунке 44. Питательные коробки, предназначенные для установки и поддержания требуемого уровня воды при помощи поплавкового клапана, в этих схемах различны: кольцевая, встроенная в аппарат (см. рисунок 44, а); коробчатая выносная (см. рисунок 44, б) и кольцевая, встроенная в виде экрана всей наружной стенки кипятильника (см. рисунок 44, в).

Рисунок 44 – Схема кипятильников непрерывного действия: а – электрических; б – газовых с боковым отводом продуктов сгорания; в – газовых с вертикальным отводом; 1 – питательная коробка; 2 – кипятильный объём; 3 – переливная трубка (или щель); 4 – сигнальная трубка уровня; 5 – поплавковый клапан; 6 – кран разбора кипятка; 7 – кран разбора горячей воды; 8 – паровая трубка; 9 – дымоотводящий канал; 10 – газовая горелка; 11 – топочная камера; 12 – газоходы; 13 – водяной экран; 14 – циркуляционные трубы; 15 – тэны

108

Кипятильные объёмы в этих аппаратах также различаются по конструкции. В кипятильниках, представленных на рисунке 44, кипятильный объём представляет собой лишь наиболее нагретую зону нагревателя, расположенную непосредственно над ТЭНами; в кипятильниках, скомпонованных по схеме б, — это специальная ёмкость, а в схеме в — это щелевая кольцевая полость. Во всех кипятильниках питательные коробки соединены с кипятильными объёмами и, следовательно, являются сообщающимися сосудами.

Поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень в питательной коробке. Точно такой же уровень (при общей температуре жидкости в кипятильнике, равной температуре холодной воды) в соответствии с принципом сообщающихся сосудов устанавливается в переливной трубке. При кипении в зоне переливной трубки плотность воды в результате изменения температуры и степени насыщения пузырьками значительно уменьшается, а уровень её соответственно повышается. Кроме того, поднимающиеся пузырьки пара захватывают кипячёную воду и образуют фонтан, что способствует перебросу кипятка через край переливной трубки (схема в) в сборник кипятка. Правильно отрегулированный шар-поплавок должен обеспечивать расстояние от уровня холодной воды до края переливной трубки 60...80 мм. Если уровень будет выше, т.е. расстояние до края переливной трубки меньше, то в сборник будет перебрасываться некипячёная вода, а если ниже — то кипятильник будет работать в режиме, близком к дистилляции, и его производительность резко упадёт.

Электрические и паровые кипятильники скомпонованы по одной схеме. В паровых кипятильниках в водогрейном объёме вместо тэнов устанавливают либо змеевиковый, либо кожухотрубный паровой теплообменник (см. рисунок 45).

При этом в твёрдотопливных аналогах вместо газовой горелки устанавливают колосниковую решётку, под которой размещается зольниковая камера. Топку и зольник оборудуют специальными дверцами. При вертикальной схеме движения продуктов сгорания обеспечивается удобная компоновка теплогенерирующей части кипятильника. В этом случае газогорелочное устройство или твёрдотопливный теплогенератор изготовливают в виде подставок к основной универсальной теплообменной части.

109

Рисунок 45 – Принципиальная схема паровых кипятильников непрерывного действия: а – змеевикового; б – кожухотрубного; 1 – змеевик; 2 – продувочный кран; 3 – конденсатоотводчик; 4 – кожухотрубный теплообменник

11.2. Водонагреватели непрерывного действия

Водонагреватели непрерывного действия представляют собой проточную систему, состоящую из емкостей, в нижнюю часть каждой из которых под сетевым давлением подаётся вода из системы холодного водоснабжения, а из верхней части отводится горячая вода. Такое размещение патрубков обеспечивает совмещение тепловых потоков, определяемых принудительной и естественной конвекцией и стабилизирующих температуру воды на выходе. В тех случаях, когда проточный водонагреватель включается и безнапорную гидравлическую систему, его подключают через специальный напорный бак, обеспечивающий мини-

компактная компоновка водонагревателя с минимальными габаритными размерами и металлоёмкостью.

Основой электрических водонагревателей является водогрейная ёмкость 1 (см. рисунок 46), в которой положен пучок тэнов 3. Вода нагревается, проходя между нагретыми трубками тэнов. В настоящее время серийно пускают водонагреватели, скомпонованные по указанной схеме, различающиеся лишь производительностью.

110