Шаршунов_Кирик_Техоборудование мясокомбинатов

341

Котлы с непосредственным обогревом рабочей камеры обогреваются ТЭНами или теплообменником, погруженными в греющую среду. Они характеризуются простотой конструкции, невысокой стоимостью, возможностью быстрого разогрева обрабатываемого продукта, однако не обеспечивают плавного регулирования температурного режима и равномерности температуры на обогреваемых поверхностях, что может привести к подгоранию продукта. Наличие локального перегрева по поверхности теплообмена обуславливает невозможность полной автоматизации аппаратов данной конструкции, вызывает необходимость постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала и периодического перемешивания содержимого варочного сосуда.

Более совершенными по конструкции и особенностям подогрева продукта являются котлы с косвенным обогревом рабочей камеры отличаются от котлов с непосредственным обогревом наличием специального узла варочного сосуда – рубашки, в которую поступает промежуточный теплоноситель.

В качестве промежуточного теплоносителя используется влажный насыщенный водяной пар. При работе аппарата вода поступает в парогенератор, где вырабатывается влажный насыщенный пар, далее поступающий в паровую рубашку. Строго отслеживается наличие примеси воздуха в паровой рубашке, так как это влияет на величину теплоотдачи от промежуточного теплоносителя (наличие примеси воздуха в количестве 5…6% снижает коэффициент теплоотдачи от влажного насыщенного пара в 5…7 раз). В рубашке поддерживается постоянное давление, величина которого регулируется при помощи приборов автоматики и визуального наблюдения. Влажный насыщенный пар нагревает стенки рабочей камеры, обеспечивая, тем самым, проведение процесса тепловой обработки пищевых продуктов.

Котлы с косвенным обогревом рабочей камеры обеспечивают равномерный нагрев стенок рабочей камеры аппарата, но характеризуются сравнительно высокой стоимостью, требуют специальной подготовки обслуживающего персонала. Кроме того, существует необходимость периодических проверок и контроля за эксплуатацией аппаратов со стороны специальных органов, так как данные аппараты относятся к сосудам, работающим под давлением (в Республике Беларусь данная функция возложена на Проматомнадзор). Варочный сосуд может иметь прямоугольную (рис. 12.15 или цилиндрическую (рис. 12.16) формы.

Принципиальные конструктивные схемы пищеварочных котлов с косвенным обогревом :

а- электрических; б- газовых; I- варочный сосуд; II- корпус котла; III- тепловая изоляция;

IV- кожух; V- основание аппарата; VI- арматура и контрольно-измерительные приборы:

1- сливной пробковый кран; 2-воздушный клапан; 3- клапан-турбина; 4- двойной предохранительный клапан; 5- манометр; 6- наполнительная воронка; 7- кран уровня; 8- концентрично расположенные кольцевые карманы; 9- кольцевой газоход; 10газогорелочное устройство; 11патрубок для отвода продуктов сгорания; 12камера сгорания

Рис.12.15. Котлы с прямоугольной формой сосудов

7

6

Принципиальная схема устройства пищеварочных котлов с косвенным обогревом стенки варочного сосуда:

а- стационарных; б- опрокидывающихся; 1-варочный сосуд; 2- рубашка; 3- откидные прежимные болты; 4- клапан-"турбинка"; 5- крышка;

6- двойной предохранительный клапан; 7- манометр; 8- заливочная воронка; 9- червячный поворотный редуктор; 10станина; 11парогенератор; 12тепловая изоляция; 13кран слива жидкости; 14защитная сетка; 15кран заливочной воронки

Рис. 12.16. Схема котла с косвенным обогревом рабочей камеры

343

Котлы с прямоугольной формой сосуда позволяют осуществлять тепловую обработку пищевых продуктов в перфорированных емкостях.

Процесс варки осуществляется путем погружения в жидкость, орошения горячей жидкостью, а также обработки паром, пароводяной и паровоздушной смесями, продуктами горения, электроэнергией и облучением. Наибольшее распространение получили первые три способа варки, которые не требуют сложного оборудования и позволяют обрабатывать большое количество продукции.

Арматура котлов. Температуру пара можно регулировать путем изменения давления. Для контроля за давлением служат манометрические датчики (например, электроконтактные манометры). Однако при регул ровании температуры пара приходится учитывать, что в случае наличия в рубашке

воздуха эта температура определяется парциальным давлением пара в паровоздушной смеси и будет меньше температуры кипения, соответствующей общему давлению.

В электроконтактном манометре (рис. 12.17) имеются три стрелки: одна подвижная, показывающая давление, и две неподвижные, перемещаемые вручную с помощью специального ключа. Неподвижными стрелками перед началом работы котла устанавливают верхний и нижний уровни давления в рубашке. Стрелки электроконтактного манометра включены в электрическую цепь управления котла. При включении котла давление пара в его рубашке начинает возрастать. При достижении верхнего заданного уровня давления подвижная стрелка совпадает с неподвижной, с помощью которой задан верхний предел давления, при этом замыкаются их контакты и котел автоматически переключается на 1/6 или 1/9 мощности (режим тихого кипения). Давление в паровой рубашке начинает падать. При совпадении подвижной стрелки с нижней неподвижной стрелкой замыкаются их контакты, и котел вновь переключается на максимальную мощность. Таким образом давление в рубашке котла автоматически поддерживается между верхним и нижним пределами давления. При этом тепловой режим котла также автоматически регулируется.

Рис. 12.17. Электроконтактный манометр (ЭКМ): 1 – нижний неподвижный контакт; 2 – подвижная указывающая стрелка; 3 – верхний неподвижный контакт; 4 – клеммная коробка

Чтобы исключить корректировку манометрических датчиков, используемых в системах автоматики пищеварочных котлов, необходимо осуществлять продувку рубашек. Эта операция заключается в вытеснении воздуха из рубашки паром в период пуска котла в работу. Целесообразна продувка рубашек и с точки зрения улучшения теплообмена между теплоносителем и нагреваемой средой. При наличии даже незначительного количества воздуха во влажном насыщенном паре существенно снижается коэффициент теплоотдачи и увеличивается время разогрева аппарата.

Принципиально все пищеварочные котлы с косвенным обогревом стенки варочного сосуда устроены одинаково и различаются лишь конструкцией парогенератора. Общим для них является узел «варочный сосуд рубашка». В соответствии с

344

изложенными выше требованиями, максимальный уровень давления в рубашке поддерживается паровым предохранительным клапаном и контролируется манометром.

В едином корпусе двойного предохранительного клапана размещены два клапана паровой, предохраняющий рубашку от взрыва, и вакуумный, исключающий деформацию (смятие) рубашки при вакууме.

Двойной предохранительный клапан (рис. 12.18) соединен с рубашкой котла и имеет, корпус 5, в котором размещены два клапана: верхний 4 (паровой) и нижний 7 (вакуумный). Паровой клапан служит для сброса давления пара из греющей камеры при повышении его давления выше 50 кПа. При повышении давления сверх допустимой величины пар приподнимает клапан, преодолевая усилие груза 3 определенной массы, и излишек пара с шумом выделяется в помещение. Испытывают и клеймят клапаны на заводе-изготовителе. Вакуумный клапан служит для поступления воздуха в рубашку при понижении давления пара в ней ниже атмосферного, что может происходить при остывании котла.

Для более надежной работы предохранительного клапана (чтобы паровой клапан не прикипал к седлу) рекомендуется перед началом работы котла нажать на рукоятку рычага 6.

В конструкции предохранительного клапана предусмотрен воздушный клапан 1 для выпуска воздуха вручную из рубашки котла при его разогреве. Некоторые предохранительные клапаны не имеют воздушного клапана. В этом случае для выпуска воздуха из рубашки перед началом варки служит кран наполнительной воронки. Предохранительные клапаны могут быть и пружинными. Сверху предохранительный клапан закрыт кожухом 2.

Рис. 12.18. Двойной предохранительный клапан

Клапан–турбинка (рис.12.19) устанавливается на крышке неопрокидывающихся котлов с герметически закрывающейся крышкой 1 в центральной части ее и предохраняет варочный сосуд от повышения давления сверх 2,5 кПа.

Клапан-турбинка состоит из корпуса 5, вертикального шпинделя 2 с кольцом в верхней части, за которое приподнимают турбинку, когда нужно выпустить пар из котла. На нижнем конце шпинделя установлена турбинка 7 с винтовыми канавками. В корпусе

345

расположены верхний клапан 4, нижний клапан 9, фиксатор 3, штуцер 6-для подсоединения к пароотводу. На внутренней стороне крышки 1 имеется отражатель 8, предназначенный для защиты от засорения клапана-турбинки мелкими частицами пищи. Когда давление под крышкой котла повышается, пар приподнимает турбинку и приводит ее во вращение, проходя по винтовым канавкам. В результате этого часть пара выходит сверху в окружающую среду, а часть - через пароотвод. Выход пара из клапана-турбинки сигнализирует о начале кипения содержимого котла. Ежедневно по окончании варки турбинку промывают, просушивают и устанавливают на место. Вынимают турбинку из гнезда, потянув головку фиксатора на себя.

Рис. 12.19. Клапан-турбинка

Пищеварочные котлы имеют два режима работы. Режим I – доведение содержимого до кипения при работе котла на полной мощности и затем переключение на 1/6 или 1/9 мощности для осуществления процесса варки. Режим II – доведение содержимого котла до кипения также при работе на полной мощности, а затем полное отключение.

Электрическая схема котла обеспечивает возможность дистанционного управления аппаратом, автоматическое переключение с полной мощности (сильный нагрев) на пониженную (слабый нагрев) или отключение нагрева при достижении соответствующего давления в пароводяной рубашке котла и автоматическое отключение котла при недостаточном уровне воды в пароводяной рубашке.

Конденсатоотводчики используются в конструкциях паровых варочных аппаратах при наличии давления в рабочей камере для отвода конденсата. Наиболее распространены конденсатоотводчики сильфонного типа и поплавковые. Назначение сильфонного конденсатоотводчика (рис. 12.20) заключается в том, чтобы не пропускать через греющую рубашку аппарата пролетный (т. е. неконденсирующийся) пар. Появление пролетного пара возможно в том случае, если количество поступающего в аппарат пара больше, чем может сконденсироваться на поверхности нагрева.

Такой случай может быть, например, если большая часть варочного сосуда будет опорожнена, а паровой вентиль не будет соответствующим образом прикрыт для

346

ограничения доступа пара. Тогда часть пара может пройти через аппарат, не конденсируясь и не отдавая теплоты конденсации варочному сосуду. Для предотвращения этого явления служит конденсатоотводчик. Он как бы отделяет паровую полость аппарата от конденсатных коммуникаций, пропуская в последние только конденсат пара, поступающего в паровой аппарат.

Рис. 12.20. Сильфонный конденсатоотводчик:

1 конденсационный штуцер; 2 клапан; 3 корпус; 4 сильфон; 5 прокладка; 6 крышка; 7 штуцер для присоединения к паровому котлу

В сильфоне находится этиловый спирт, чутко реагирующий на изменение среды, в которой находится сильфон, имеющий вид латунной гармошки. Сильфон прикреплен к крышке, навинчивающейся на чугунный корпус. Между крышкой и корпусом установлены уплотняющая и регулирующая паронитовые прокладки. К нижней части сильфона прикреплен клапан, который может запирать выходное сечение конденсатоотводчика, сообщающееся с конденсатопроводом. Конденсатоотводчик присоединен к греющей полости аппарата. Если из греющей полости аппарата выходит пролетный пар, имеющий температуру насыщения, соответствующую давлению в паровой полости, то давление внутри сильфона возрастает, сильфон растягивается, и клапан запирает выход в конденсатопровод. Тогда пар, находящийся в корпусе конденсатоотводчика, начинает конденсироваться, отдавая теплоту в окружающую среду через стенки его неизолированного корпуса. При этом объем пара резко уменьшается и из паровой полости поступает новая порция пара, которая, в свою очередь, конденсируется. Так происходит до тех пор, пока корпус не заполняется конденсатом. При этом пролетный пар из аппарата уже не сможет поступать в конденсатоотводчик и количество пара, входящего в аппарат, даже при полностью открытом паровпускном вентиле придет в соответствие с тем, которое может сконцентрироваться в аппарате, т. е. пролетный пар будет ликвидирован. Между тем конденсат, находящийся в конденсатоотводчике, начинает переохлаждаться и, когда его температура понижается на 5…10оС ниже температуры насыщенного пара, давление внутри сильфона уменьшится и благодаря упругим силам сильфон сожмется, а клапан, поднявшись, откроет выход конденсата в конденсатопровод. Этот выход будет открыт, пока через конденсатоотводчик будет идти переохлажденный конденсат, но закроется, когда из греющей полости аппарата снова пойдет та к называемый пролетный пар.

Уплотняющая прокладка служит также для настройки работы. При слишком тонкой прокладке клапан будет столь сильно прижат к посадочной кромке, что потребуется весьма большое переохлаждение конденсата для того, чтобы открылся его выход в конденсатопровод. Это переохлаждение может продолжаться больше часа, и за это время рубашка аппарата может заполниться переохлажденным конденсатом, что уменьшит

347

полезную тепловую нагрузку аппарата. При слишком толстой прокладке произойдет обратное явление, и конденсатоотводчик будет частично пропускать пролетный пар. Практически настройка производится подбором толщины прокладки с таким расчетом, чтобы клапан открывал выход конденсата при его переохлаждении на 5оС, что примерно соответствует 5…10 мм. Толщина прокладки обычно составляет 1…3 мм.

Поплавковый конденсатоотводчик (рис. 12.21) работает следующим образом. Если из греющей полости аппарата в конденсатоотводчик поступает пролетный пар, латунный поплавок находится в плавающем состоянии и клапан закрывает выход в конденсатопровод. Постепенно пар, поступающий в конденсатоотводчик, конденсируется в нем, отдавая теплоту в окружающую среду через неизолированные стенки чугунного корпуса. Уровень конденсата в конденсатоотводчике растет, и конденсат начинает переливаться в поплавок, в результате чего его плавучесть, или подъемная сила, по закону Архимеда уменьшается. При определенном заполнении он начинает опускаться, и клапан открывает выход в конденсатопровод.

Рис. 12.21. Поплавковый конденсатоотводчик:

1 корпус; 2 поплавок; 3 перегородка; 4 клапан; 5 штуцер конденсатопровода; 6 штуцер греющей полости аппарата

Котел Г2-ФВА (рис. 12.22, а) с опрокидывающимся резервуаром 1 и рубашкой 7 опирается через цапфы 2, 13, лежащие в подшипниках 3, 12, на стойки 5, 9. К цапфам присоединены трубы 11 для подвода пара в рубашку и отвода конденсата 4, поступающего по трубе 6. На цапфу надето червячное колесо 14, вращением которого с помощью маховика 8 и червяка 10 поворачивают резервуар 1.

Котел типа «Вулкан» (рис. 12.22, б) имеет резервуар 1 с коническим днищем 3 и рубашку 5. Сверху он закрыт крышкой 6, уравновешенной противовесом 8. Рубашка опирается на стойки 2. Пар в рубашку поступает через вентиль 10, а содержимое котла сливается через кран 4. Вода поступает в резервуар через трубу 9, конденсат отводится через конденсатную трубу 11. Для снижения давления в котле служит патрубок 7, отводящий пар. Рубашка котла имеет клапаны для продувки и предохранительный, а резервуар – предохранительный клапан, исключающий образование внутри вакуума.

Котел К7-ФВ3-Е (рис. 12.22, в) предназначен для варки и бланшировки субпродуктов и варки окороков в двух корзинах 9 из нержавеющей стали. Посредине котла на вертикальных внутренних стенках закреплена перегородка, разделяющая его на две части и служащая направляющей для корзин. Он представляет собой бескаркасную прямоугольную металлоконструкцию (резервуар 2), под которой расположен слой теплоизоляции толщиной 50 мм. Днище 1 и крышка 3 двухстворчатой конструкции изоляции не имеют. Посередине котла на вертикальных внутренних стенках закреплена перегородка 4, разделяющая его на две части и служащая направляющей для корзин 9. Крышка 3 открывается и закрывается с помощью рычажно-винтовой системы 5, смонтированной с правой стороны котла.

349

предохранительный клапан, электроконтактный манометр и наполнительная воронка. На крышке котла имеется клапан-турбинка. Для слива содержимого из варочного сосуда предусмотрен сливной кран. Котел снабжен герметично закрывающейся двустенной крышкой. Она уравновешивается противовесом, позволяющим фиксировать крышку в любом положении.

Элементы автоматического управления тепловым режимом котла и защиты ТЭНов от «сухого» хода (работы без воды или с ее пониженным уровнем) смонтированы на щите управления в специальном ящике (станции управления), который установлен рядом с котлом. На передней панели станции управления размещены кнопки «Пуск» и «Стоп» и две сигнальные лампы.

Рис. 12.23. Электрический котел КПЭ-100:

1 – облицовка; 2 – тепловая изоляция; 3 – пробно-спускной кран; 4 – датчик; 5 – ТЭНы; 6 – парогенератор; 7 – реле давления; 8 – манометр; 9 –поворотный кран; 10 – крышка; 11 – клапан-турбинка; 12 – отражатель клапана-турбинки; 13 – прокладка; 14 – накладной рычаг; 15 – воронка; 16 – двойной предохранительный клапан; 17 – станция управления; 18 – ручка; 19 – лампа «Включено»; 20 – лампа «Нет воды»; 21 – противовес;

22 – трубопровод холодной воды; 23 – сливной кран; 24 – фильтр

Автоматическая защита от «сухого» хода не позволяет включать котел в случае, если ТЭНы не полностью покрыты водой, а также отключает его при уровне воды в рубашке ниже допустимого (в обоих случаях зажигается красная сигнальная лампа).

Котел работает в двух режимах. Первый обеспечивает автоматическое отключение пяти ТЭНов от сети при достижении давления верхнего заданного предела и включение их после снижения давления до нижнего предела; второй — автоматическое отключение всех ТЭНов от сети после установления в пароводяной рубашке заданного давления. Время закипания содержимого варочного котла не более 1 ч. Мощность электронагревателей 15 кВт. Масса котла - 210 кг.

Котлы КПЭ-160 и КПЭ-250 ПО «Чувашторгтехника» (рис.12.24) имеют аналогичное устройство и отличаются от котла КПЭ-100 габаритами. Они имеют по шесть электронагревателей общей мощностью соответственно 21 и 24 кВт. В таблице 12.11 приведена техническая характеристика котлов этого производителя.

350

Рис.12.24. Котлы ПО «Чувашторгтехника»

Таблица 12.11. Техническая характеристика котлов ПО «Чувашторгтехника»

* - в моделях КУПЭ-160 НГ и КУПЭ-250 НГ высота указана с открытой крышкой

Электрические варочные котлы, производимые фирмой Fagor (Испания), и

Tecnoinox (Италия) полностью соответствуют европейским стандартам безопасности и гигиены. Все предлагаемые модели выполнены из нержавеющей стали, просты и удобны в обслуживании и санитарной обработке. Высота элементов регулируется с помощью ножек от 830 до 910 мм. Все регуляторы и функциональные элементы расположены на передней панели, просты и понятны в использовании. Котел фирмы Fagor представлен на рис. 12.25, а, а котлы Tecnoinox - на рис.12.25 б. В таблице 12.12 представлена техническая характеристика вышеназванных моделей.

Таблица 12.12. Техническая характеристика котлов