8.5. Паровые пищеварочные котлы

На предприятиях общественного питания использу­ются паровые пищеварочные котлы КПП-100, КПП-160 и КПП-250. Они имеют аналогичную кон­струкцию и различаются только размерами. От неопро­кидывающихся электрических и газовых котлов они отличаются тем, что пар, обогревающий варочный со­суд, образуется не в самом котле, а поступает в паро­вую рубашку по паропроводу извне.

Котел КИП-100 (рис. 8.21, а, б) состоит из вароч­ного сосуда и наружного котла, покрытого изоля­цией. Пространство между варочным сосудом и наруж­ным котлом представляет собой паровую рубашку, в которую подается по паропроводу пар. Количество подаваемого пара регулируется с помощью парозапорного вентиля. Варочный сосуд герметично закрывается откидной крышкой с резиновым уплотнителем. На крышке устанавливается клапан-турбинка. Котел снабжен двойным предохранительным клапаном, мано­метром, воздушным клапаном, конденсатоотводчиком и продувочным краном. Двойной предохранительный клапан и манометр, показывающий давление пара в паровой рубашке, установлены на арматурной стойке. Конденсатоотводчик и продувочный кран расположены в полости между дном паровой рубашки и днищем облицовочного кожуха и предназначены для отвода из паровой рубашки конденсата.

Рис. 8.21. Котел пищеварочный паровой КПП-100:

а — общий вид; б — сливной кран; в — изменение толщины пленки конденсатора и коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальней стенки: 1— варочный сосуд; 2 — наружный корпус; 3 — основание; 4 — вентиль; 5 — конденсатоотводчик; 6 — кран; 7 — мановакууметр; 8 — перекидной кран; 9 — крышка; 10— клапан-турбина; 11 — отражатель клапана-турбинки; 12 — резиновый уплотнитель; 13— накидной рычаг; 14 — двойной предохранительный клапан; 15 — рычаг; 16 — сливной кран; 17 — тепловая изоляция; 18 — облицовка

Нагрев варочного сосуда парового котла осущест­вляется за счет теплоты парообразования. Пар, попадая в рубашку котла, соприкасается с холодными стенками варочного сосуда и наружного котла и кон­денсируется. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая идет на нагрев содержимого котла.

Паровые котлы обладают целым рядом преиму­ществ перед другими типами котлов.

Использование централизованно приготовленного пара как теплоносителя позволяет упростить конструкцию котлов (отсутствие парогенератора). Коэффи­циент теплоотдачи от конденсирующего пара довольно высок, что также повышает эксплуатационные показа­тели парового котла.

Конденсация паров бывает пленочной или ка­пельной.

При пленочной конденсации на поверхности тела образуется жидкостная пленка, при капельной конден­сации образуются капли. Нужно отметить, что при картельной конденсации процессы теплопередачи про­исходят в 10—20 раз интенсивнее, чем при пленочной.

Образуемая пленка представляет собой основное термическое сопротивление переходу теплоты от пара к твердому телу. Более того, пленка, стекая по верти­кальной поверхности, утолщается за счет конденсации пара по всей поверхности твердого тела. Утолщение пленки по высоте приводит к увеличению ее термиче­ского сопротивления.

В связи с тем, что толщина пленки на стенке котлов увеличивается к нижней части, наиболее высокий коэф­фициент теплоотдачи от пара к стенке котла будет в верхней части котла. Характер изменения толщины пленки конденсата и коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной стенки показан на рис. 8.21, в. Для умень­шения толщины пленки конденсата на вертикальной стенке можно устанавливать слезниковые кольца, с ко­торых пленка конденсата будет стекать в виде капель.

В общем виде критериальное уравнение, характери­зующее теплообмен при конденсации, может быть представлено в следующем виде:

Nu = c(Pr·Ga·A)^0,25, (8.2)

где Рr — критерий Прандтля (Pr=ф/a); Ga — критерий Галилея (Ga = gl³/н²); А— критерий теплового подобия при изменении агрегатного состояния. Он определяется по следующей формуле:

А = r/Δt·с, (8.3)

где Δt — разность температур (Δt=t_п — t_ст); r — тепло­та парообразования (теплота конденсации), Дж/кг; с — теплоемкость, Дж/ (кг · К) .

Входящие в уравнение (8.2) критерии Рr и Ga опре­деляют по параметрам пленки конденсата. Критерий А представляет собой меру отношения теплового потока, затрачиваемого на фазовое превращение, к теплоте перегрева фазы при температуре ее насыщения.

Значение коэффициента с в уравнении (8.2) зависит от вида поверхности, на которой происходит конденса­ция. Для вертикальных стенок и труб с=0,943, для горизонтальных труб с =0,728.

В целях упрощения расчетов уравнение (8.2) можно решить относительно коэффициента теплоотдачи б. После выражения критериев через входящие в них величины и некоторых сокращений формула для опре­деления б примет вид

(8.4)

где λ_ж; η_ж; ρ_ж— соответственно коэффициенты теплопроводности, Вт/(м·К), динамической вязкости жидкости, Па·с, и плотности жидкости, кг/м³; g— ускорение свободного падения, м/с²; l — определяющий размер, м (l для вертикальных стенок и труб равен их высоте, для горизонтальных труб — их диа­метру).

Следует отметить, что на скорость переноса теплоты при конденсации пара существенно влияет наличие в паре примесей воздуха и неконденсирующихся газов. Так, содержание в паре 1 % воздуха приводит к умень­шению коэффициента теплоотдачи на 40%, 6...8% воздуха —на 80%.

При работе паровых котлов необходимо правильно организовать отвод конденсата из рубашки. Для этих целей в днище котла монтируется конденеатоотвадчик поплавкового или сильфонного типа, который отводят из рубашки только конденсат и не пропускает пар. Это исключает наличие так называемого пролетного пара, который, не сконденсировавшись, уходит из рубашки в конденсатопровод.