Реферат: Методические указания к проведению лабораторных работ по дисциплине «Тепловое оборудование» для специальности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования



КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

СРЕДНЕТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ



Кафедра технологического и холодильного оборудования


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к проведению лабораторных работ по дисциплине

«Тепловое оборудование»

для специальности 150413 «Техническая эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании», направление 150400 «Технологические машины и оборудование»


Составил:

Преподаватель кафедры ТХО

к.т.н. Д.Л. Львов

Рассмотрено и утверждено

На заседании кафедры ТХО

Протокол № ______

«_____» _____________ 2010г.

зав. кафедрой ТХО

______________к.т.н. Д.Л. Львов


Кемерово 2010 г.


СОДЕРЖАНИЕ


^ Лабораторная работа №1

КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ. МОНТАЖ. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ………………………………………….3


Лабораторная работа №2

ПИЩЕВАРОЧНЫЕ КОТЛЫ: КОНСТРУКЦИЯ, АРМАТУРА КИП. ПОДГОТОВКА КОТЛОВ К БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ……………………15


^ Лабораторная работа №3

ПИЩЕВАРОЧНЫЕ АППАРАТЫ. КОНСТРУКЦИЯ, РАБОТА, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ. ПИЩЕВАРОЧНЫЕ КАМЕРЫ…………………...24


Лабораторная работа №4

^ ПЛИТЫ. КОНСТРУКЦИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, РАБОТА, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ.


Лабораторная работа №4

ПЛИТЫ. КОНСТРУКЦИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, РАБОТА, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ……………………………………………32


^ Лабораторная работа №5

СКОВОРОДЫ, ЖАРОВНИ, ФРИТЮРНИЦЫ. КОНСТРУКЦИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, РАБОТА, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ………39


Лабораторная работа №6

АППАРАТЫ ЖАРОЧНЫЕ. КОНСТРУКЦИЯ, РАБОТА, ВОЗМЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТИЦИЯ………………………45


^ Лабораторная работа №7

ЖАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ. КОНСТРУКЦИЯ, РАБОТА, ВОЗМЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ, БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТИЦИЯ………………………………………………………………53


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………….59


Лабораторная работа №1

^ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ. МОНТАЖ. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ


Цель занятия: ознакомить студента с основными видами теплогенерирующих устройств, их монтажом, с основными проблемами их эксплуатации.

^ Студент должен научиться: различать основные теплогенерирующие устройства предприятий общественного питания, знать особенности их эксплуатации.


Теоретический материал.


Теплогенерирующие устройства.

Преобразование различных видов энергии в теплоту (тепловую энергию) осуществляется в теплогенерирующих устройствах, которые являются основными элементами конструкции тепловых аппаратов.

Теплогенерирующие устройства классифицируются по видам источника получения теплоты.

Классификация теплогенерирующих устройств.

Вид технологического топлива

Виды теплогенерирующих устройств

Виды теплогенерирующих устройств

Влажный насыщенный пар


Продукты сгорания твердого, жидкого, газообразного топ­лива


Электроэнергия


Электроэнергия


Электроэнергия

Теплообменники для обогре­ва технологических сред глу­хим и острым паром


Топки


Электронагреватели


ИК-излучатели для превра­щения электроэнергии в ИК-излучение


Устройства для преобразо­ва­ния электроэнергии в элек­тромагнитные колеба­ния

Трубчатые, рубашечные змеевиковые, камерные


Слоеные, камерные, (с фор­сунками и газовыми горел­ками)


Открытые, закрытые с дос­тупом воздуха, герметично закрытые тэны, тэны


ИК-генераторы


Магнетроны




Электрические нагреватели.


1.1.1 Открытые электронагреватели.

Корпусная основа электронагревателя — керамическая плита, в верхней плоскости которой имеются специальные углубления (канавки). В эти канавки укладывают одну или несколько электрических спиралей, концы которых присоединяют к клеммам. Керамическое основание обычно располагается в специальном металлическом кор­пусе, но верхняя плоскость остается открытой, и спираль фактически находится в воздухе.

Если опорой для спирали служит металлическая или другая токопроводящая плита, то электрическую спираль помещают в керамические бусы или в другой изолятор, играющий роль диэлектрической прослойки.





Открытый электронагревательный элемент:

1 — канавки; 2 — клеммы; 3 — нагревательная спираль (проволока); 4 — керамическое основание


При подключении к электрической сети спираль быстро нагревается до температуры более 800 0С и излучает тепловую энергию в виде потока инфракрасного излучения. Поскольку воздух прозрачен по отношению к этому потоку и не поглощает его, то практически вся энергия достигает обогреваемой поверхности. В результате электронагреватель характеризуется высоким КПД, легко переходит с одного режима мощности на другой.

Однако открытый электронагреватель не выдерживает критики с позиций электробезопасности и надежности. Срок службы открытых электронагревателей невелик и применяют их сравнительно редко.


1.1.2 Закрытые электронагреватели.

В пазах-канавках чугунного корпуса электронагревателя уложены электрические спи­рали. Для исключения контакта с корпусом спирали помещены в электроизоляционную керамическую массу.

Электронагреватели закрытого типа электро- и пожаробезопасны. Срок их службы в 1,5 — 2,5 раза больше, чем у нагревателей открытого типа. Однако они очень массивны, из-за чего долго разогреваются и медленно остывают. Поэтому с помощью электронагревателей не удается точно поддерживать требуемые параметры тепловых аппаратов. Поскольку нагрев продукта обычно происходит благодаря нагреву в посуде, размещаемой на плоской поверх­ности нагревателя, а в зоне контакта нет плотного со­прикосновения поверхнос­тей, КПД такого электронаг­ревателя невысок (до 30 %).




Прямоугольная чугунная конфорка для электроплит

(закрытый электронагревательный элемент):

1 — нагревательная спираль; 2 — пазы-канавки; 3 — ребра; 4 — корпус (отливка из чугуна); 5 — слой электроизоляционной массы; 6 — тепловая изоляция из двух слоев фольги и листового асбеста; 7 — верхняя шина; 8 — соединительные провода; 9 — колодка; 10 — нижняя шина; 11 — средняя шина; 12 — воздушная прослойка; 13 — стальной кожух; 14 — стальной лист с од­нослойной прокладкой из алюминиевой фольги


1.1.3 Герметичные электронагреватели.

Наиболее широко применяют трубчатые электронагреватели (сокращенно ТЭНы). В таких нагревателях нихромовая спираль находится в центре стальной трубки, игра­ющей роль корпуса. Между корпусом и спиралью насы­пан слой диэлектрического порошка. Таким порошком служит периклаз — оксид магния, по свойствам очень похожий на обычный кварцевый песок. Концы спирали приварены к контактным стержням, имеющим резьбу для крепления клемм при помощи гаек. Торцы трубок в зоне отвода стержней плотно закрыты керамическими пробками, а зазоры между пробкой и корпусом, а также между пробкой и контактным стержнем пропитаны термо­стойким лаком. В результате нагревательная спираль полностью изолирована от воздуха.

В процессе изготовления ТЭНы осаживают в специальных вальцовых машинах, в результате чего диаметр трубки уменьшается, а слой диэлектрика спрессовывается. Благодаря этому образуется монолитная конструкция, которой можно придавать различную форму.

Выпускают ТЭНы в трех исполнениях: водяные, масляные и воздушные. Название ТЭНов свидетельствует о роде нагреваемой среды, в которой они должны работать.





Трубчатые электронагреватели

(герметичный электронагрева­тельный элемент):

а — ТЭН в разрезе; б — блоки ТЭНов для пищеварочных котлов;

1 — стальная трубка; 2 — нагревательная спираль из нихромовой проволоки; 3 — электроизоля­ционный слой (периклаз); 4— стальной контактный стержень; 5— стальной штуцер с наружной резьбой; 6 — фарфоровая пробка; 7 — слой термостойкого лака


Водяные ТЭНы при той же электрической мощности и напряжении имеют длину трубки значительно меньше, чем воздушные. Это вызвано тем, что в воде теплоотдача происходит интенсивнее, чем в масле или в воздухе. Поэтому водяной ТЭН, оказавшись в воздухе, перегревается и его спираль может сгореть. При эксплуатации нагревателя следует следить, чтобы он всегда был погружен в воду (а масляный ТЭН в масло).


1.1.4 Электродные электронагреватели.

Среди электрических нагревательных элементов наиболее просты и долговечны электродные, основной конструктивный элемент которых — электроды, соприкасающиеся с продуктом (ЭК-нагрев) или нагреваемой средой (жидким электролитом — электродный нагрев). Во втором случае нагреваемую среду и электроды в ней называют теплогенерирующим устройством.

Таким образом, для непосредственного электроконтактного нагрева достаточно нагреваемую среду (продукт) поместить меж­ду электродами и подать соответствующее напряжение. Высокая экономичность и простота конструкции, возможность нагрева до 50...700С за 15...60с. сочетаются с такими отрицательными явле­ниями, как возможность электролиза нагреваемой среды, эрозии электродов и диффузии металла с поверхности электрода в нагреваемую среду, что может привести к нежелательному ее загрязнению.

Электродные теплогенерирующие устройства имеют емкость с электролитом, в качестве которого часто используют раствор соды (Na2CO3) в дистиллированной воде. В раствор опущены электроды, изготовленные обычно из специальной стали в виде полос длиной 0,3...2,5 м. Концентрация растворов зависит от подаваемого напряжения, а выделяемая теплота — от удельного сопротивления электролита, площади электродов и расстояния между ними.



Схема устройства электродного нагревателя:

а — с плоскими электродами: L — ширина пластины; h — глубина погружения; b — расстояние между пластинами; б — с изогнутыми (спиральными) электродами:

1 — основной электрод; 2 — проходной изолятор; 3 — стержень-держатель; 4 — вспо­могательный электрод; 5 — трубка слива

Электродные нагреватели не выходят из строя даже при полном отсутствии электролита. Однако возможность появления опасного потенциала на корпусе и зависимость выделяемой теплоты от концентрации электролита ограничивают их использование.


1.1.5 Генераторы инфракрасного излучения.

Принцип действия любого генератора инфракрасного излучения (ИК-генератора) основан на испускании электромагнитных волн нагретыми до высоких температур поверхностями, которые могут быть использова­ны совместно с отражателями различной формы, распределяющими излучаемую энергию в заданном направлении и позволяющими добиться равномерного распределения лучистого потока по облучаемой поверхности.

В качестве ИК-генераторов используют открытые, закрытые и герметичные электрические нагревательные элементы, непосред­ственно облучающие поверхность обрабатываемой среды или продукта либо нагревающие поверхность, которая играет роль вторичного излучателя (дающего более равномерное и менее интенсивное распределение лучистой энергии по облучаемой поверхности).

В открытых конструкциях кварцевых излучателей в качестве рабочего элемента используют нихромовую спираль. Помещают спираль в кварцевую трубку, которая служит опорным элементом, предохраняет спираль от провисания, уменьшает охлажде­ние спирали конвективными потоками среды и защищает персонал от поражения электрическим током. Рабочая температура спи­рали составляет от 1000 до 1200 0С.

Высокие температуры спирали и прямой контакт с воздухом вызывают быстрое ее окисление и предопределяют малый срок службы (до 3 тыс. ч). Ресурс работы можно увеличить, герметизи­ровав трубку с предварительным вакуумированием или заполне­нием инертным газом.



Схема ИК-излучателя:

1 — наружный вывод; 2 — ребристый шов; 3 — кварцевые держатели; 4 — среднее фольговое звено; 5— внутренний ввод электродов; 6— вольфрамовая спираль; 7— поддержка; 8 — кварцевая трубка


^ 1.2 Газовые горелки

Устройства, обеспечивающие сжигание газа в целях получения теплоты, называют газовыми горелками.

Газ — главный альтернативный по отношению к электричес­кой энергии энергоноситель. Основное преимущество газообразного топлива перед электричеством — дешевизна вырабатываемой теплоты. Единица теплоты, полученной в результате сжигания газа, в 7…13 раз дешевле, чем при использовании электрической энергии.

Однако газ взрывоопасен и, вытесняя из воздуха кислород, образует удушающие смеси, а продукты сгорания при неправильной эксплуатации могут содержать токсический оксид углерода (СО — угарный газ). Кроме того, для подвода газа используют технически сложные и дорогостоящие магистральные газопроводы, хранилища и системы газоснабжения. Персонал, обслуживающий газовое оборудование, проходит обязательное обучение правилам эксплуатации, а система газоснабжения контролируется газовой инспекцией Госгортехнадзора РФ.


1.2.1 Конструкции газовых горелок.

На предприятиях общественного питания и торговли применяют в основном инжекционные газо­вые горелки. В этих устройствах предварительно перемешиваются газ и необходимый для горения воздух. Воздух подается в специальный смеситель за счет кинетической энергии мощной высоко­скоростной струи газа, вытекающего через специальное отвер­стие малого сечения («сопло»).




Принципиальная схема инжекционных факельных горелок:

а — конфорочных; б — трубчатых;

1 — газопровод; 2 — пробковый газовый кран; 3 — сопло; 4 — регулятор первичного воздуха; 5 — инжектор-смеситель; 6 — насадка; 7 — огневые отверстия

Наиболее распространены инжекционные факельные горелки, обеспечивающие образование газовоздушной горючей смеси внутри горелки: но в состав смеси входит лишь 30...70 % воздуха, необходимого для полного сжигания. Из смесителя горючая смесь поступает в специальную камеру — «насадку», которая равномерно распределяет смесь по множеству огневых отверстий. По форме насадки разнообразны: кольцевые, трубчатые, щелевые (и т.д.).

При малых давлениях газа факел может проникнуть внутрь горелки — наступает «проскок» пламени. В отдельных случаях, если имеет место неполное сгорание, характеризующееся высоким коптящим факелом или отрывом пламени, следует отрегулировать положение регулятора первичного воздуха и добиться устойчивого горения прозрачного голубого факела.


1.2.2 Инфракрасные (ИК) газовые горелки

Их называют беспламенными или, что более правильно, микрофакельными. Они обеспечивают высококачественное сжигание газа вследствие ин-жекции всего воздуха, необходимого для горения. Газ сгорает в огневых отверстиях малого диаметра 0,8... 1,5 мм. При этом факел состоит лишь из внутреннего конуса; он прозрачен и практически не виден. Теплота нагреваемым предметам передается излучением, так как огневые каналы находятся внутри керамических плиток, температура которых может достигать 850... 1000 °С. Такие горелки широко применяют в газовых грилях, а также в плитах.




Инжекционные горелки инфракрасного излучения:

а — принципиальная схема устройства; б — керамические плитки-излучатели; в — ИК-горелки типа «звездочка»;

г — открытая ИК-горелка из 8 плиток;

1 — рефлектор; 2 — керамические плитки-излучатели; 3 — насадка; 4 — огневые каналы; 5 — инжектор-смеситель; 6 — отверстия для первичного воздуха; 7 — сопло; 8 — сетка-стабилизатор горения


1.2.3 Система безопасности газовых горелок.

Образующиеся при горении газовоздушные смеси представляют собой серьезную опас­ность для обслуживающего персонала, так как они могут привес­ти к пожару или взрыву в производственных помещениях. По этой причине промышленные газовые горелки подключают к системе газоснабжения посредством специальных систем безопасности.

Для этой цели иногда применяет систему электромагнитного действия, в которой для контроля за наличием пламени используют термопару. Нагретый от факела горелки спай термопары служит источником слабого электрического тока, который, проходя по катушке электромагнита, обеспечивает проход газа к горелке. В случае загасания горелки спай термопары остывает, электромагнит обесточивается и закрывает проход газа к горелке.

Более надежна и эффективна автоматика безопасности (АБ) пневмоимпульсного действия. Для контроля за факелом в этой системе используют металлический стержень, удлиняющийся при нагреве и укорачивающийся при отключении горелки и последующем охлаждении. Подача газа отключается специальным блоком, состоящим из двух частей (главного клапана-отсекателя и реле-инвертора), объем каждой из которых разделен гибкой герметичной мембраной. Мембрана приходит в движение в том случае, если создается перепад давлений на ее поверхностях. В этом случае она открывает или закрывает соответствующие отверстия (сопла).

При допусковым положении (а) газ, проте­кая по специальным каналам, заполняет пространства В и Б, а также канал под главным клапаном-отсекателем (пространства, заполненные газом, заштрихованы.) При этом давление над мембраной в полости Б и под клапаном одинаковы и на клапан действует лишь сила тяжести. В результате клапан-отсекатель остается закрытым, а доступ газа к газовой горелке исключается.

При пусковом положении (б) нажимают на кнопку «Пуск» и газ в дополнение к предыдущему случаю заполняет полость А. При этом газ идет к запальнику, который воспламеняют. Одновременно газ по импульсной трубке поступает в направлении к полости Д и к датчику пламени. Последний в первый момент открыт, и газ вытекает через специальное отверстие в атмосферу. Полость Г имеет специальный канал (линия эвакуации), через который она соединена напрямую с атмосферой. В этом случае давление в полостях Д и Г равно атмосферному и мембрана реле-инвертора не испытывает силовых воздействий. Клапан этого реле находится под действием пружины и занимает верхнее положение. При этом давление в полостях А и Б одинаково, мембрана клапана не испытывает пневматических усилий, а главный клапан-отсекатель закрыт.

Под действием термического расширения стали, из которой сделан датчик пламени, его пластина удлиняется, и датчик плот­но закрывает канал защиты. В результате давление газа в канале защиты и в полости Д повышается (в). Поскольку под мембраной реле-инвертора в полости давление атмосферное, то на мембрану действует сила, перемещающая клапан реле-инвер­тора вниз.

В результате верхнее сопло полости В открывается, а нижнее закрывается. Через открытое верхнее отверстие остатки газа из по­лости Б через пространства В и Г выходят в атмосферу, и в поло­сти Б давление понижается до атмосферного.

Поскольку в полости А давление повышенное, равное давле­нию газа в сети, то на мембрану главного клапана действует сила, направленная вверх, которая поднимает главный клапан и открывает основной доступ газа к горелке. В этот момент можно отпустить кнопку «Стоп» и открыть кран газовой горелки.

В случае загасания горелки и запальника пластина датчика пламени укорачивается и канал защиты открывается. В полости Д реле-инвертора давление падает до атмосферного.



Последовательность срабатывания блока АБ на отключение:

а — допусковое положение; б — положение при нажатии на кнопку «Пуск»; в — положение при срабатывании датчика пламени (на схеме заштрихованы полости, заполненные газом)


^ 1.3 Паровые теплообменные аппараты.

Устройства, обеспечивающие конденсацию влажного пара и получение теплового потока, называют паровыми теплообменниками.

Из множества паровых теплообменников в тепловом кулинарном оборудовании применяются: емкостные — рубашечные и с приваренной к корпусу греющей поверхностью, проточные — змеевиковые, кожухотрубные, типа «труба в трубе».





Примеры паровых теплообменников:

а — рубашечные емкостные; б — емкостные с при­варенной к корпусу греющей поверхностью; в — проточные змеевиковые;

г — проточные кожухотрубные; д — «труба в трубе»


При подключении теплообменника использованы па­ровой вентиль, манометр, предохранительный клапан, конденсатоотводчик и обратный клапан.

Паровой вентиль предназна­чен для включения, отключения нагревателя, а также для регулирования тепловой мощности путем изменения расхода пара.

Манометр используют для контроля за уровнем давления. Предельно допустимый уровень отмечен красной чертой на шкале прибора.

Предохранительный клапан — устройство, которое срабатывает при превыше­нии допустимого уровня дав­ления пара и сбрасывает пар в атмосферу, тем самым предотвращая аварию.


^ 1.4 Твердо- и жидко топливные нагреватели

К твердому топливу относятся дрова, торф, бурые угли, каменные угли и антрацит. Тепловая энергия топлива, как и газа, характеризуется его никой рабочей теплотой сгорания.

В качестве жидкого топлива используют продукты нефтеперегонки: легкие (бензин, керосин); средние (дизельные масла, газойль и соляровое масло); тяжелые (мазут).

На предприятиях общественного питания жидкое топливо при­меняют редко — главным образом на передвижных и полевых предприятиях общественного питания, лишенных централизованных энергетических источников. Основной вид топлива здесь — это, как правило, дизельные масла различных сортов, сжигаемые в дизельных форсунках или горелках. Тепловые аппараты обычно имеют такое устройство, которое позволяет сжигать в них различные виды твердого топлива.



Примеры колосниковых решеток:

а — с прямоугольными отверстиями; б — с круглыми отверстиями; в — с ромбовидными отверстиями


Топочные камеры.

Твердое, жидкое и газообразное топливо сжигаются в специальных теплообменных устройствах — топочных камерах, которые I подразделяют в зависимости от формы на цилиндрические, коробчатые и щелевые. Стенки топочных камер, как правило, частично или полностью экранированы водой. Увеличение степени экранирования водой стенок топочной камеры приводит к возрастанию ее КПД и уменьшению габаритов.


^ Контрольные вопросы и задания

1. Назовите главные преимущества электрической энергии перед другими энергоносителями?

2. Докажите, что природный газ более экономичен при получении теплоты в сравнении с электрической энергией.

3. Какие свойства влажного насыщенного пара дают ему предпочтение в сравнении с жидкостями и газами?

4. Каков физический смысл степени сухости влажного насыщенного пара?

5. При каких условиях газовоздушная смесь горит и когда она взрывается?


Лабораторная работа №2

^ ПИЩЕВАРОЧНЫЕ КОТЛЫ: КОНСТРУКЦИЯ, АРМАТУРА КИП. ПОДГОТОВКА КОТЛОВ К БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ


Цель занятия: ознакомить студента с основными разновидностями пищеварочных котлов и с особенностями их эксплуатации.

Студент должен научиться: различать основные типы пищеварочных котлов, обеспечивать их эффективную бесперебойную эксплуатацию.


^ 2.1 Пищеварочные котлы

Пищеварочные котлы относятся к варочным аппаратам периодического действия, работающим при давлении в рабочей камере, близком к атмосферному.

Предназначены пищеварочные котлы для варки пищевых продуктов в большом количестве воды, однако в некоторых случаях в них можно варить и на пару. Выпускают пищеварочные котлы, рассчитанные на все виды обогрева (электрические, газовые, паровые и т.д.), — в традиционном и в модульном исполнении. Наиболее существенный признак, значительно влияющий на конструкцию котлов, — это способ обогрева варочного сосуда и вид энергоносителя.


2.1.1 Пищеварочные котлы с непосредственным обогревом стенки варочного сосуда.

Они просты по конструкции, надежны в работе, менее материалоемкие и характеризуются меньшей тепловой инерцией, чем их аналоги с косвенным обогревом.

Особенность котлов с непосредственным обогревом — прямой контакт греющего элемента или продуктов сгорания топлива с греющей поверхностью варочного сосуда или с нагреваемой средой.

Электрические котлы с непосредственным обогревом условно можно разделить на четыре группы по виду используемого электронагревателя:

с вмонтированным в днище варочного котла электронагревателем закрытого типа (а). К данному типу котлов может быть отнесен аппарат с вмонтированным в днище трубчатым электронагревателем (ТЭНом) или плоским нагревательным элементом (ПЭНом);

Пищеварочные котлы с непосредственным обогревом, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе, близки по конструкции. Образующиеся в результате сжигания топлива продукты сгорания омывают наружную стенку варочного сосуда и обогревают ее.




Принципиальные схемы электрических котлов с непосред­ственным обогревом стенки варочного сосуда:

а — с вмонтированным в днище электронагревателем закрытого типа; б — с гибким ленточным электронагревателем; в — с напыленным пленочным электронагревателем; г — с открытым ТЭНом;

1 — варочный сосуд; 2 — крышка; 3 — тепло­вая изоляция; 4 — штурвал червячного поворотного редуктора; 5 — электронагре­ватель закрытого типа; 6 — опорные тумбы; 7 — гибкий ленточный электронагре­ватель; 8 — стенка варочного сосуда; 9 — слой диэлектрика; 10 — напыленный пленочный резистивный слой; 11 — тепловая изоляция; 12— сетчатая емкость для продукта; 13 — ТЭН

Существенный недостаток всех указанных выше конструкций — значительная неравномерность температур на обогреваемых поверхностях. Локальный перегрев поверхности может привести к подгоранию продукта. По этой причине практически невозможно полностью автоматизировать котлы с непосредственным обогревом. Более того, при проведении варочного процесса необходимы постоянный контроль со стороны персонала и периодическое пе­ремешивание продукта в варочном сосуде.



Принципиальные схемы огневых котлов с непосредственным обогревом стенки варочного сосуда:

а — на твердом топливе; б — с газовым обогревом;

1 — варочный сосуд; 2 — крышка; 3 — тепловая изоляция; 4 — топочная камера; 5 — колосниковая решет­ка; 6 — дверца топки; 7 — зольниковая камера; 8 — зольниковый ящик; 9 — дымоотводящий канал; 10 — газовая горелка; 11 — направляющая стенка газохода

Выровнять температуры на поверхности можно за счет увеличения площади контакта нагревателя с поверхностью при той же общей мощности электронагревателя.

Благодаря этому неравномерность температурного поля снижается в конструкциях с использованием гибкого ленточного нагревателя и равномерно нанесенного на обогреваемую поверхность тонкого резистивного слоя.

Но эти варианты котлов применяются редко, так как при размещении гибкого электронагревателя трудно обеспечить нагрев днища варочного сосуда, а при напылении резистивного слоя трудно выполнить его строго постоянной толщины и особенно трудно надежно, без отслоений, нанести на металлическую стенку сосуда диэлектрическую прослойку, работающую в условиях переменного нагрева и охлаждения.

В огневых пищеварочных котлах с непосредственным обогревом (а и б) данные требования практически невыполнимы; продукты сгорания топлива в топочной камере имеют максимальную температуру, которая снижается по мере их движения в газоходах в результате теплообмена со стенкой варочного сосуда. Таким образом, изменение температур по поверхности вынужденное и соответствует условиям теплообмена. Температура продуктов сгорания в топке близка к теоретической температуре горения.

Котлы с непосредственным обогревом просты по конструкции, легки, а следовательно, и дешевы, иногда лишены тепловой изоляции; они предназначены для предприятий, в которых варочные процессы являются вспомогательными и не занимают много рабочего времени, благодаря чему контроль за процессом варки в целях обеспечения достаточно высокого качества изделия не приводит к значительным затратам труда обслуживающего пер­сонала предприятия.

Пищеварочные котлы, в которых электрический (г) нагревательный элемент размещен непосредственно в варочном сосуде и контактирует с нагреваемой жидкостью, обладают практически теми же преимуществами и недостатками, что и рассмотренные выше конструкции. Однако возможный прямой контакт нагревателя с пищевым продуктом усугубляет возникающие труд­ности. Для исключения такого контакта и, следовательно, уменьшения вероятности пригорания пищи обрабатываемый продукт размещают в специальных перфорированных емкостях, погружаемых в жидкость. При чередующихся варочных процессах, проводимых в одной и той же порции жидкости, концентрация пищевых веществ в ней увеличивается и возникает опасность их термического разрушения и окисления с возникновением токсических и канцерогенных веществ. При эксплуатации котлов с погружен­ными нагревателями следует своевременно заменять жидкость.

В серийном исполнении котлы данной конструкции представляют собой узкоспециализированные малогабаритные аппараты: сосисковарки, пельменеварки.


2.1.2 Пищеварочные котлы с косвенным обогревом стенки варочного сосуда.

Чтобы обеспечить равномерный нагрев, используют рубашечные аппараты с промежуточным теплоносителем. Рубашка представляет собой герметичный объем, примыкающий с внешней стороны к обогреваемой поверхности. Промежуточным теплоносителем служит влажный насыщенный водяной пар. Поддерживая в рубашке постоянное давление, обеспечивают абсолютно изотермическое поле на стенке варочного сосуда, так как изобарный процесс для влажного насыщенного пара одновременно является и изотермическим. Если при этом рассматривать различные зоны рубашки, то в них изменяется лишь степень сухости пара при строго постоянной температуре.

Модульные котлы цилиндрической формы имеют варочный сосуд объемом не более 100 дм3. При больших объемах варочный сосуд не вписывается в габариты модульного оборудования, так как диаметр варочного сосуда становится больше ширины модульного аппарата.

Увеличение объема варочного сосуда за счет увеличения его глубины недопустимо из-за чрезмерного возрастания высоты аппарата и затруднения его обслуживания.

Увеличить объем модульного пищеварочного котла можно, лишь изменив форму варочного сосуда. Такой формой могут служить горизонтальный полуцилиндр (корытообразная форма) или параллелепипед (в, г). Рубашка в этом случае охватывает варочный сосуд и повторяет его по форме. В цилиндрических котлах рубашка представляет собой кольцевой, а в прямоугольных — коробчатый плоский канал. Последний весьма чувствителен к линейным деформациям и поэтому обычно имеет внутренние дополнительные анкерные связи в виде стержней, соединяющих рубашку и варочный сосуд, либо изготовляется в виде единой листоканальной панели. Листоканальная панель ограничивается гладким металлическим листом, образующим варочный сосуд, и листом, имеющим чередующиеся прямоугольные штампованные вы-давки (глубина штамповки до 10 мм). Эти два листа, приваренных контактной сваркой друг к другу в зоне выдавок, образуют единую жесткую конструкцию. Эта конструкция при малой металлоемкости устойчива к линейным деформациям при значительных избыточных давлениях и глубоком вакууме.




Панельно-канальная конструкция узла «варочный сосуд—рубашка»:

1 — гладкий лист, формирующий варочный сосуд; 2 — штампованный лист, формирующий рубашку; 3 — штампованные выдавки, место электроконтактной сварки; 4 — паровые каналы


2.1.3 Паровые пищеварочные котлы

Они работают от централизованной системы пароснабжения, из которой поступает влажный насыщенный пар.

Существуют два варианта конструкции парового пищеварочного котла, работающего от централизованной системы пароснабжения. В первом варианте стенка варочного сосуда нагревается непосредственно паром, поступающим из котельной (первичным паром). Образующийся конденсат скапливается в нижней части рубашки и под действием силы тяжести через конденсатоотводчик и обратный клапан стекает в конденсатопровод. Для удаления воздуха предусмотрен специальный продувочный кран.

Второй вариант парового пищеварочного котла предусматривает наличие встроенного парогенератора. Парогенератор заполняется водой и нагревается паровым трубчатым теплообменником. В этом случае первичный пар движется внутри теп­лообменника, который, нагревая воду до кипения, образует вто­ричный пар, согревающий стенку варочного сосуда, конденсирующийся на этой стенке и опять стекающий в парогенератор. Конденсат из теплообменника отводится в конденсатопровод через конденсатоотводчик и обратный клапан. Удаление воздуха из рубашки и теплообменника производится независимо одно от другого. Для этого используют специальный продувочный кран теп-


2.1.4 Электрические пищеварочные котлы.

Традиционные пищеварочные котлы, устанавливаемые в «островном» варианте, имеют гарантированную дистанцию по отно­шению к соседним аппаратам или строительным конструкциям.




Электрические пищеварочные котлы с косвенным обогревом и цилиндрической формой варочного сосуда: а, б — стационарные (КПЭ-100 и КПЭ-160); в — опрокидывающийся (КПЭ-60); г — опрокидывающийся секционный модульный (КПЭ СМ-60)


В России выпускают котлы вместимостью 40; 60; 100; 160 и 250 дм3. Котлы вместимостью 40 и 60 дм3 имеют опорную станину вилкообразной формы и при помощи червячного редуктора вращаются относительно горизонтальной оси. Редуктор приводит во вращение котел при его разгрузке с помощью специального штурвала. Такие котлы называют «опрокидывающимися».

Котлы вместимостью 100 дм3 и более имеют неподвижный варочный сосуд и называются «стационарными». Продукт из них выгружают вручную, а для слива жидкости после мойки используют специальные сливные краны большого сечения, защищенные специальной сеткой. Котлы малой вместимости (до 100 дм3) снабжены, как правило, съемной однослойной тонкой металлической крышкой и не герметизированы.

Особое место среди электрических пищеварочных котлов занимают котлы с варочным сосудом прямоугольной формы. Эти котлы кроме обычного режима варки обеспечивают кулинарную тепловую обработку пищевого сырья, осуществляемую непосредственно в перфорированных функциональных емкостях. Эти емкости с полуфабрикатами объединяют и размещают в специальных кассетах. Последние загружают и разгружают при помощи специальных механизированных тележек, что значительно упрощает обслуживание котлов. Кроме того, эти котлы (КЭ-100; КЭ-160; КЭ-250) снабжены двумя сливными кранами, включенными параллельно. Нижний, расположенный на лицевой панели, используют, как и в традиционных котлах, для слива жидкости из сосуда в процессе санитарной обработки. Верх­ний кран, вращающийся вокруг вертикальной оси, используется для слива жидкой фазы готового кулинарного изделия (до 70% объема). Для этого создают избыточное давление в варочном сосу­де; разгрузка котла осуществляется открытием верхнего крана при закрытой крышке котла. Жидкую фазу сливают в передвижные котлы.




Электрические пищеварочные котлы с косвенным обогревом (панельно-канальной рубашкой) с варочным сосудом прямоугольной формы, стационарные: а — КЭ-100; 6 — КЭ-160; в — КЭ-250; г — схема загрузки котлов типа КЭ кассетами с полуфабрикатами при помощи передвижной подъемной тележки.


Котлы с передвижной рабочей камерой (узлом «варочный сосуд—рубашка») называют универсальным электрическим устройством и выпускают вместимостью 40 и 60 дм3 (УЭВ-40; УЭВ-60).

Устройство в сборе представляет собой блок, соответствующий конструкции стационарных пищеварочных котло