10.4. Теплотехнические и эксплуатационные показатели работы плит

Работу плит характеризуют следующие показатели: те­пловое напряжение жарочной поверхности и объема шкафа, теплосъем жарочной поверхности, неравно­мерность распределения температуры на жарочной поверхности и в жарочном шкафу, средняя установившаяся температура жарочной поверхности и в жарочном шкафу, кпд, удельный расход энергоноси­теля, удельные металло- и энергоемкость, продолжи­тельность разогрева до рабочей температуры, на­дежность.

Тепловое напряжение жарочной по­верхности плиты выражается отношением рас­хода теплоты ( ) к площади жарочной поверхности (F_жп), используемой в течение 1 ч, и определяется по уравнению

T_ж=( )/(F_ж∙3600). (10.1)

Тепловое напряжение рабочей ка­меры шкафа представляет отношение расхода теп­лоты к объему шкафа, используемого в течение часа:

T_ш=( )/(V∙3600). (10.2)

Соответственно для электрических плит эти показа­тели определяются из выражений:

T_ж=Р_ж^пов/F_ж; (10.3)

T_ш=Р_ш^пов/F_ш; (10.4)

где Р_ж^пов — мощность конфорки, Вт; Р_ш^пов — мощность тэнов шкафа, Вт; В — часовой расход топлива, кг/ч; F_ж — площадь жарочной поверхности, м²; V — объем рабочей камеры шкафа, м³; Q_н^р — низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг.

Средняя установившаяся температура на жарочной поверхности t_ж^ср и средняя установившаяся температура в жарочном шкафу t_ш^ср опреде­ляются экспериментально.

Теплосъем жарочной поверхности плиты представляет собой отношение количества полезно используемой теплоты к 1 м² рабочей поверх­ности в течение 1ч

Д_ж=Q₁/(F_жτ∙3600) (10.5)

Энергетический показатель — это от­ношение теплового напряжения Т_ж данного рабочего элемента плиты к максимальной рабочей температуре, t_max^ср- Соответственно он определяется: для жарочной поверхности

Э_ж=Т_ж/ t_max^ср (10.6)

для жарочного шкафа

Э_ш=Т_ш/ t_max^ср (10.6)

Согласно техническим требованиям средняя макси­мальная рабочая температура жарочной поверхности плиты должна быть в пределах 400….450 ⁰С, в жарочном шкафу – 300…360 ⁰С.

Температурный перепад на поверхности определяется как разность максимальной и минималь­ной температуры при установившемся режиме

Δt’_max=t^max_ж - t^min_ж (10.8)

Аналогично температурный перепад определяется для жарочного шкафа

Δt’_ш=t^max_ш - t^min_ш (10.8)

Удельная металлоемкость рассчитыва­ется по формуле

m_м=М_пл/F_ж (10.10)

где М_пл —масса плиты, кг; F_ж — площадь жарочной поверхности, м².

Как отмечалось в 10.1, основным видом плит, используемых на предприятиях общественного питания, являются электрические плиты, поэтому рассмотрим влияние эксплуатационных факторов на эффективность работы и срок службы электрических плит.

К числу эксплуатационных факторов, которые влияют на эффективность работы плиты и срок службы конфорок, относят соответствие формы и размеров дна наплитной посуды форме и размерам рабочей поверхности плиты, а также соответствие температурного режима конфорки требованиям технологического процесса.

Наплитная посуда должна иметь ровное дно, соответствующее форме и размерам рабочей поверхности плиты. В противном случае часть теплоты будет отдаваться конфоркой непосредственно окружающей среде.

Исследованиями установлено, что использование наплитной посуды с искривленным дном приводит к уве­личению времени тепловой обработки продуктов, их местному пригоранию, ухудшению качества готовых изделий и снижению кпд плиты.

Влияние эксплуатационных факторов на работу кон­форок электроплит, в частности правильное и непра­вильное использование их рабочей поверхности, пред­ставлено на рис. 10.15, а, б. Если площадь дна посуды меньше площади поверхности конфорки, то расход энер­гии увеличивается за счет увеличения потерь теплоты в окружающую среду. Если площадь дна посуды превышает площадь поверхности конфорки, то наряду с повышением расхода энергии увеличивается и время тепловой обработки продукта. При неровном (вогнутом или выпуклом) дне посуды также наблюдается из­лишний расход энергии.

Условный коэффициент теплоотдачи в контактном слое определяется главным образом характером контак­та соприкасающихся поверхностей. С этой точки зрения всю наплитную посуду в зависимости от формы поверх­ности ее дна можно подразделить на две группы: с во­гнутым и с выпуклым дном.

При использовании наплитной посуды первой груп­пы контактирование поверхностей осуществляется по кольцу, определяемому наружными размерами дна посуды, во внутренней части которого, остается раздели­тельный слой замкнутого воздушного пространства — воздушная подушка. Теплоотдача в этом случае будет осуществляться теплопроводностью между контактирующими частями дна сосуда и конфорки, лучеиспусканием жарочной поверхности конфорки и теплопроводностью слоя воздуха.

При использовании посуды второй группы, когда контактирование ее дна с жарочной поверхностью конфорки осуществляется через отдельные контактирующие точки (пятна) касания, процесс передачи теплоты содержимому посуды можно подразделить на два основных вида: передача теплоты контактным способом в зонах касания и передача теплоты конвекцией и лучеиспусканием свободной (неконтактирующей) частью поверхности.

Кривые, характеризующие зависимость перерасхода электроэнергии для конфорки диаметром 180 мм, мощностью 1,2 кВт от величины кривизны дна посуды вместимостью 2,5 л, представлены на рис. 10.15, г. При прогибе посуды, равном 4 мм, перерасход электроэнергии составляет до 35 %, время закипания при этом прогибе увеличивается до 21 мин, а кпд конфорки уменьшается.

Обычная посуда с тонким дном, легко поддающаяся деформации, снижает эффективность работы электро­плиты, а общий коэффициент теплопередачи в системе «конфорка — наплитная посуда» при нагреве воды и жира практически составляет не более 90...100 Вт/(м²·К).

Дно любого тонкостенного сосуда, каким бы ровным оно ни казалось, контактирует с рабочей поверхностью конфорки через отдельные точки касания. Чем больше площадь точек касании приближается к площади дна посуды, тем эффективнее теплообмен в системе «кон­форка - наплитная посуда». На площадь «точек» каса­ния значительное влияние оказывают санитарное состояние рабочей поверхности плиты и относительное расположения конфорок в вертикальной плоскости при установки наплитной посуды одновременно на две кон­форки (рис. 10.15, д).

Температурный режим рабочей поверхности конфор­ки при работе ее с наплитной посудой зависит от многих факторов: удельной мощности конфорки, состояния рабочей поверхности конфорки и дна наплитной посуды, величины зоны контакта этих поверхностей, коэффи­циента загрузки рабочей поверхности, количества и фи­зических свойств нагреваемой среды и т. д.

Т емпература по рабочей поверхности конфорки рас­пределяется неравномерно (см. рис. 10.15, е): в центральной части она значительно выше, чем на краях. Это объясняется тем, что периферические участки конфорки часть теплоты отдают боковыми (нерабочими) поверх­ностями в окружающую среду.

Неравномерный нагрев корпуса конфорки приводит к неодинаковому его расширению на различных участ­ках и, как следствие, к неравномерной деформации. Максимальный прогиб конфорки происходит в ее центре.

В результате прогиба (вспучивания) центральной части конфорки уменьшается контакт между дном наплитной посуды и жарочной поверхностью и ухудшают­ся условия теплообмена (рис. 10.15, в). Это приводит к снижению кпд плиты, увеличению потерь теплоты в ок­ружающую среду и времени тепловой обработки про­дуктов. Кроме того, многократное повторение прогиба конфорки приводит к усталости материала и образова­нию трещин в центральной ее части.

В значительной мере процесс образования трещин ускоряет работа конфорки на полную мощность без наплитной посуды (холостой ход) и проливание жид­кости на рабочую поверхность. Пролитая жидкость интенсивно испаряется, поверхность в этом месте резко охлаждается и возникающие термоупругие деформа­ции могут привести к разрыву металла и образованию и теле конфорки трещины. Жидкость, попадая в трещи­ну, вызывает замыкание и перегорание спирали, и про­исходит преждевременный выход конфорки из строя.