- •Инженерные принципы создания теплового оборудования Курс лекций
- •Общие принципы создания тепловых аппаратов
- •I. Введение (история развития теплового оборудования)
- •II. Преимущества специализированных тепловых аппаратов.
- •III. Требования, предъявляемые к тепловым аппаратам
- •6). Требования техники безопасности и охраны труда
- •2). Эксплуатационные требования
- •3). Энергетические требования
- •4). Конструктивные требования
- •5). Экономические требования:
- •7). Требования технической эстетики и эргономики
- •IV. Значение стандартизации, нормализации и унификации при создании тепловых аппаратов
- •V. Материалы, используемые для изготовления тепловых аппаратов
- •По назначению материалы подразделяют на 3 группы:
- •3. Электротехнические материалы.
- •VI. Одно из интересных направлений создания теплового оборудования для ресторанного хозяйства:
- •Лекция №3. Устройство и расчет универсальных тепловых аппаратов и их основных рабочих элементов План лекции:
- •Электрические плиты
- •Пэсм – 4ш – отличается от пэсм – 4шб отсутствием бортов, т.Е. Её можно устанавливать в модульную линию;
- •Несекционные плиты
- •Характерные особенности плит
- •Технические требования к плитам
- •Тепловые и эксплуатационные показатели работы плит.
- •Некоторые правила эксплуатации электрических плит
- •Лекция №4. Плиты электрические (продолжение)
- •1. Некоторые эксплутационные вопросы при конструировании плит.
- •Так, если мощность ум. В 4 раза (при переключении с max на min), то температура ум. Вдвое.
- •4. Регулирование мощности нагрева в газовых тепловых аппаратах.
- •Мембранно-импульсная автоматика.
- •Комплексная автоматика 2арб
- •3.Вопросы выбора оптимальной модели
- •Виды фритюрниц
- •Модульная линия или автономная фритюрница?
- •На что обращать внимание при выборе фритюрницы?
- •5. Пример теплового расчета фритюрницы электрической
- •1.Размеры рабочей камеры и аппарата
- •2. Тепловой баланс.
- •Потери тепла с уходящими газами
- •Потери тепла от химической неполноты сгорания
- •Потери тепла от механической неполноты сгорания.
- •Потери тепла наружными поверхностями аппарата в окружающую среду
- •Потери тепла на разогрев конструкции теплового аппарата до стационарного режима
- •Особенности расчета электротепловых аппаратов
- •Особенности расчета паровых аппаратов
- •Эмпирические формулы для определения к
- •Лекция №8. Тема: объемные способы тепловой обработки продуктов
- •2. Спектр электромагнитных волн
- •Генераторы ик- энергии
- •Лекция №9. Тема: Пути модернизации водогрейного оборудования
- •1. Назначение и условные обозначения кипятильников.
- •2. Устройство и принцип работы кипятильника непрерывного действия.
- •3. Краткое описание конструкции кипятильника кнэ-50.
- •4.Модернизированные кипятильники типа кнэ-25м и кнэ-50м
- •5. Тепловые и эксплуатационные показатели работы.
- •Действительная производительность – это кол-во кипятка, полученное от аппарата в единицу времени при данных температурных условиях.
- •6. Техническое обслуживание кипятильников.
- •Диффузионные газовые горелки
- •Инжекционные газовые горелки
- •4. Инжекционные горелки для беспламенного сжигания газа (инфракрасные).
- •5. Эксплуатация газовых горелок
- •Кому выгоден пароконвектомат?
Лекция №4. Плиты электрические (продолжение)
1. Некоторые эксплутационные вопросы при конструировании плит.
2. Возможные конструктивные решения создания конфорок.
С целью «выравнивания» температурного поля конфорки нагревательный элемент конфорки изготавливают обычно из 4х спиралей равного сопротивления, соединенных в 2 секции (1-я с 3-й, 2-я с 4-й).
Такая схема соединения позволяет выровнять температуру на поверхности конфорки и позволяет осуществить 3-х ступенчатое регулирование мощности.
Мощность конфорки зависит от удельной мощности и определяется следующим образом:
|
где F – пл. раб. пов., м2
W – уд. мощность, Вт/м2 или [Вт/см2]
Уд. мощность w зависит от назначения конфорки.
W можно принимать в таких пределах:
|
технологический процесс |
форма конфорки |
удельная мощность W, Вт/м2 |
I |
варка и жарка в наплитной посуде |
– прямоуг. – круглая |
(2,342,92)104 т.е. ~ 3 Вт/см2 (3,04,5)104 |
II |
жарка на пов. конфорки |
– прямоуг. |
(1,51,7)104 ~2 Вт/см2 |
III |
мармитные (поддерж.в горяч. сост. |
– прямоуг. – круглая |
(1,51,7)104 ~1,5 Вт/см2 |
От удельной мощности W будет зависить и t конечн., т.е.t max на поверхности конфорки.
Для конфорок из чугуна
tmax = 250W 0,42 |
ºС |
Значение W колеблется от 1,75 до 8 Вт/см2
в конфорках с залитыми ТЭНами ( круглые) W ≈ 6 Вт/см2
прямоугольные W ≈ 5 Вт/см2
Если изменяется мощность конфорки, например при регулировании нагрева, то температура на её поверхности будет изменяться примерно прямо пропорционально корню квадратному из величины ее мощности, т.е.
Так, если мощность ум. В 4 раза (при переключении с max на min), то температура ум. Вдвое.
При повышении уд. мощности wо время разогрева конфорки до рабочего состояния τразогр ↓ уменьшается, и расход электроэнергии на ее разогрев (А)↓ тоже уменьшается!!
Пример:
Разогрев поверхности конфорки до 3000С
wо,Вт/см2 |
А, кВт.час |
τ, мин |
1,35
3,32 |
1,15
0,63 |
72
16 |
Число канавок конфорки зависит от количества укладываемых в них спиралей.
При конструировании толщина корпуса конфорки в сечении вдоль канавки, толщина рёбер и другие размеры принимаются минимально возможными, исходя из литейных свойств материала и требований прочности.
От спирали тепло передается через электроизоляцию чугунной поверхности конфорки и далее наплитной посуде. Передача тепла осуществляется в основном теплопроводностью.
Спирали конфорок изготавливают из нихрома или фехрали.
Нихромы – это сплавы, приемлемые для работы при t0-рах до 1100÷12000С.
Фехраль – более дешевый сплав, но при высоких температурах он теряет механическую прочность, т.е. перегорает, поэтому для тонких проволок диаметром меньше 1 мм рациональнее применять нихром!!!
Спирали из хромоникелевых и хромоалюминиевых сплавов могут длительно (более 10000 ч) работать при высоких t0-рах (600 ÷ 10000С) даже на воздухе, потому что образующаяся на них пленка окисла является прочной и не позволяет окисляться и разрушаться внутренним слоям металла.
Большое
удельное сопротивление
этих сплавов позволяет изготавливать
спирали
нагревательных элементов небольших
размеров!
(
>1
оmмм2/м).
Для компактности нагревательногого элемента проволоке придают форму спирали.
Для безопасности работы и для увеличения срока службы спирали укладывают и заделывают в электроизоляцию.
Электроизоляция кроме хороших электроизоляционных качеств должна обладать большой механической прочностью и хорошей теплопроводностью.
Эл. изоляция не должна содержать веществ, вступающих в химическую реакцию с материалом спирали, и не должна терять своих свойств при резких колебаниях температур.
В качестве электроизоляционного материала применяют:
− окись магния (периклаз) t0max.раб.=1400-17000С max t°раб.
− кварцевый песок t0max.раб =1400-15000С.
– слюду, t0max.раб =500-8000С.
– керамику t0max.раб =1600-17000С.
– фарфор t0max.раб =500-6000С.
Для улучшения теплопередачи от спирали к поверхности конфорки электроизоляционный слой уплотняют и делают его малой толщины. При этом температура спирали уменьшается, а срок её службы увеличивается.
При расчете важно правильно выбрать диаметр проволоки.
если завысить ø, то потребуется большáя длина проволоки, что вызовет перерасход дорогостоящего материала и увеличение габаритов нагревательного элемента.
если занизить ø – спираль быстро перегорит.
Обычно ø проволоки спирали для конфорок с чугунным корпусом =0,5÷1мм.
У ТЭНов = 0,4 ÷ 1,2мм.
И наконец основное условие расчета:
Д
ля
обеспечения нормального отвода теплоты
от спирали необходимо, чтобы расстояние
между витками в 2-3 раза превышало
ø проволоки(h>d
в 2-3 раза),т.е. коэф.
плотности намотки спирали
Некоторые эксплутационные вопросы при конструировании плит.
Использование специализированного торгового оборудования не может полностью заменить и исключить необходимость применения универсальных тепловых аппаратов – плит.
Это в значительной мере относится к небольшим и средним предприятиям общественного питания, где по техническим и экономическим соображениям нецелесообразно устанавливать большое количество специализированных аппаратов, т.е. плиты в средних и малых предприятиям питания занимают и будут занимать ведущее место, поэтому вопросы их эффективного использования и модернизации являются весьма актуальными.
Срок службы конфорок ограничен и составляет по данным РМК в среднем 8 месяцев. Недолговечность конфорок объясняется следующими причинами:
1. температура на поверхности конфорок Р=4,5кВт=до 5200С.
Конфорки отливаются из обычного серого чугуна марки С421–40 и С415–32.
Чугун этой марки при нагреве до высокой t0-ры (свыше 4500С) подвержен явлению графитизации цементита, т.е. росту зерен графита в чугуне. Это приводит к образованию микротрещин в отливке, к разрыхлению структуры, к уменьшению механической прочности и к повышению хрупкости чугуна.
Рост температуры чугуна вызывает деформацию конфорки (вспучивание).
2-ой фактор, отрицательно влияющий на долговечность конфорки – это процесс активного окисления, т.е. процесс взаимодействия чугуна с окружающей средой.
Рост температуры и окисление происходят одновременно, т.к. при отсутствии защитной окисной пленки (в чугуне нет легирующих элементов) образующиеся при росте температуры микротрещины способствуют усилению процесса окисления.
2я причина. Расстояние между ребрами по всей ширине конфорки равно. т.е. нихромовые спирали расположены с одинаковым шагом по всей ширине конфорки. Такое расположение спиралей обусловливает подвод одинакового количества тепла к единице рабочей поверхности.
Вместе с тем, периферическая часть конфорки отдает тепло более интенсивно, чем её центральные участки, что приводит к неравномерному распределению температуры на поверхности.
∆t (разница между tmax и tmin) составляет для конфорок с Р=3,5кВт 90÷1100С. Для 4,5кВт∆t=100÷1500С.
Т.к. чугун при нагреве до t0>4500С имеет склонность к увеличению объёма, которое вызывает различные деформации, то происходит увеличение средней части, коробление и трещины корпуса конфорки.
При короблении корпуса уменьшается площадь соприкосновения наплитной посуды с жарочной поверхностью, следовательно, увеличивается расход электроэнергии и время тепловой обработки, т.е. снижается эффективность использования плиты.
Поэтому некоторое снижение величины деформации может быть достигнуто за счет уменьшения неравномерности распределения температур на поверхности конфорки, т.е. ∆t.
Достигается это:
• расположением канавок для спиралей по периметру, т.е. ближе к краю;
• применением различного шага спиралей;
↓∆t на поверхности конфорки → улучшает эксплуатационные показатели, время службы ↑, коробление ↓.
3) При сборке→ недостаточное затягивание выводных контактов конфорки.
На клеммной колодке из-за неплотного затягивания концов проводов – возникают большие переходные сопротивления и местные нагревы, что приводит к отгоранию выводных концов спиралей и выходу конфорок из строя. Т.е. неудачная конструкция панели зажимов (клеммой колодки ), (~40% конфорок выходят из строя по этой причине).
Следующая причина – за счет высоких температур и испарения пролитой жидкости с поддона происходит окисление, продукты окисления имеют низкую проводимость и болт заземления практически оказывается незаземлённым.
В случае разрушения электроизоляционной массы конфорки возникает опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током.
Конфорки имеют всего 3 ступени нагрева с соотношением мощностей Р1:Р2:Р3=4:2:1
Такой способ не всегда обеспечивает "слабое" кипение содержимого наплитной посуды и приводит к перерасходу электроэнергии и снижению качества приготовляемых блюд и изделий, т.е. иногда нужна ступень еще меньше, чем "слабый" нагрев.
Возможные конструктивные решения:
I тип : Изготовление плит с открытыми ТЭНами:
Плита ПЭТ 0,17; Nномин.= 4,1 кВт (2 x 1,25 кВт + 1,6 КВт). или ПЭТ 0,51.
Достоинства конфорок с ТЭНами:
+ уд. расход металла меньше ~ в 2 раза;
+ малая тепловая инерция, что позволяет достигать tºmax за 1÷2 мин. (вме
сто 50–60 минут);
+ возможность исп. посуды любого типа;
+ за счет лучшей теплопередачи более интенсивный нагрев (т.е. τразогр ↓);
+ срок службы достаточно высокий.
Недостатки:
необходимость использования дорогостоящих сплавов никеля, (т.е. Цена ↑).
Для ТЭНов – с t0 до 4000С применяют нелегированную сталь;
– с t0 до 6000С применяют нержавеющую сталь с 18% никеля и 8% хрома;
– с температурой 7000С и > применяют жаростойкие сплавы с большим содержанием никеля;
Но в импортных ТЭНах часто исп. сплав: 80% – никеля, 14% – хрома, 6% – железа. Этот сплав устойчив к воздействию кислот и жиров при температуре 9000С.
сложность изготовления высококачественных ТЭНов большой мощности;
трудность получения экономичного регулирования нагрева.
неремонтопригодность.
II тип когда плиты комплектуются конфорками с чугунным или латунным корпусом, в металл которого залиты 2 или 4 ТЭНа.
Преимущества:
+ отсутствие канавок снижает деформацию корпуса и позволяет исполь
зовать для его изготовления чугун обычных марок;
+ такие конфорки устойчиво работают;
+ хорошо передают тепло от нагревателя к посуде;
+ мало деформируются при изменении температуры.
− Но имеют повышенную металлоемкость.
Достоинства обычных конфорок с литым корпусом:
+ низкая стоимость;
+ возможность регулирования мощности 3-х, 4-х, и даже 7 ступенчатого;
+ создание больших размеров сплошной жарочной поверхности плиты;
+ ремонтопригодность, т.е. повторное использование корпуса конфорки при замене сгоревшей спирали;
Недостатки конфорок с литым корпусом:
высокий удельный расход металла (в 9-14 раз больше чем у конфорок с ТЭНами);
большáя тепловая инерция приводит к увеличению времени разогрева и уменьшению к.п.д. при нагреве небольшого количества продуктов.
необходимость использования специальной наплитной посуды с утолщённым дном (до 5 – 8 мм).
(т.к. применение посуды с тонким и уже деформированным дном снижает к.п.д. и увеличивает время пригот. пищи).
Интересно, что:
ряд фирм (Швейцария, Венгрия) – выпускают конфорки имеющие в центре проточенную окружность (глубина проточки 2,5 мм);
проточка в центре конфорки снижает внутренние напряжения металла и коробление.
За рубежом (Англия) выполняют конфорки имеющие терморегулирующее устройство, снижающее мощность с 3х до 1,9 кВт при снятии с нее посуды.
Практически все зарубежные фирмы выпускают плиты с газовым и электрическим обогревом.
В обоих вариантах камера сгорания (коробка, в которой смонтированы газовые горелки или ТЭНы) выложена огнеупорным кирпичом. В результате, как утверждается, эти плиты достигают максимальной температуры 500 0С быстрее, чем любые другие сопоставимые модели, и с примерно вдвое меньшими энергозатратами.
● Регулирование температуры в плитах со сплошной жарочной поверхностью осуществляется терморегулятором. Сигнальная лампа включается при достижении заданной температуры и горит, пока эта температура поддерживается.
Возможные конструктивные решения создания конфорок:
Ремонтопригодная более долговечная и экономичная электроконфорка РМК г. Одессы.
В отличие от конфорок с закрытым, а точнее с запрессованным в шамотную массу нагревательным элементом, в этой конфорке установлены две кордиеритовые плиты с цилиндрическими пазами (их открытая часть обращена к рабочей поверхности), в которые свободно уложены спирали, надёжно изолированные от корпуса. Принципиальная схема конфорки:
1 – корпус; 2 – кордиеритовая плита ТЭ – 001; 3 – спираль; 4 – крышка; 5 – прокладка; 6 – клеммная колодка
Благодаря такому техническому решению существенно упростилась сборка конфорок. Соответственно появилась возможность ремонтировать изделия с минимальными затратами времени и средств, поскольку дело лишь в замене спиралей. Иначе говоря, конфорка стала более долговечной.
Если в изделиях старой конструкции тепло от спиралей к рабочей поверхности передавалось через эл. изоляционный слой шамотной массы, то теперь нагрев поверхности происходит благодаря непосредственному излучению на неё тепловой энергии. Лабораторными испытаниями установлено, что в таких конфорках требуемый режим работы можно обеспечить при более низкой номинальной мощности – 2,5 кВт вместо 3-кВт.
В г. Шахты Ростовской области на РМК также модернизировали конфорки (ж-л обществ. Питание № 4, 1986).
Цель – увеличить срок их службы и снизить затраты на их производство.
В конфорках плиты ЭП – 2М две крайние спирали (последовательно соединённые контактным болтом на клеммной колодке) заменили одной, равной суммарному сопротивлению обеих спиралей. Из представленной авторами схемы видно, что теперь совместно будут работать 1я спираль с 4й, а 2я вместе с 3й.
Спирали остались запрессованными в диэлектрическую массу.
Чего они добились?
Утверждается, что это позволило 1) увеличить надёжность конфорки и 2) сократить расход материала (нихромовой проволоки, болтов, гаек, шайб, асбоцементной плиты); 3) снизились трудозатраты на ремонт конфорки; 4) уменьшение габаритов клеммной колодки даёт возможность упростить конструкцию кожуха.
Такую же схему укладки спиралей сделали в конфорке для плиты ПЭСМ – 4 ШБ. Вместо 4-х спиралей стали укладывать 2 равного сопротивления.
Преимущества те же, что и для предыдущей.
А
как же
???
Об этом не говорят.( Ведь
д.б. 1+ 3-я и
2+ 4-я.)
Предложена 3я конструкция, а вернее схема включения спиралей конфорки КЭ – 0,15/3,50.
Вместо зонного расположения спиралей предлагается использовать чередующееся по всей поверхности.
Такое техническое решение позволило существенно снизить вероятность выхода из строя корпусов из-за их неравномерного нагрева.
Перепад температур на поверхности конфорок теперь не превышает 50 0С.
Попутно предлагают использовать вместо периклаза более дешёвый кварцит.
Кроме этого, авторы статьи в конструкции корпуса конфорки для снижения концентрации напряжений
– сократили количество рёбер,
– увеличили их толщину,
– увеличили радиусы переходных сечений в отливке.
∆tmax= 50°С – это реальный результат модернизации.
Еще одно предложение:
Могилевский институт (Груданов Владимир Яковлевич).
Выполнял хоз.тему для Брянского номерного завода (для воинских частей).
П
редложена
такая конструкция конфорки –
малоинерционная.
Зазор ликвидировал коробление стального листа корпуса конфорки.
Аналог зазоров – конфорка печи на твёрдом топливе.
Преимущества:
1 – время разогрева (τразогр) снизилось с 40 – 50 мин. до 15минут, т.е. втрое;
2 – повышен уровень ремонтопригодности (перегоревший ТЭН легко извлечь и заменить новым);
3 – более чем в 2 раза уменьшена масса конфорки;
4 – увеличивается долговечность и надежность.
В предложенной конструкции конфорки тепло к рабочей пов. передается в основном за счет лучистой энергии через воздушный зазор.
Воздух здесь как бы притормаживает конвективный тепловой поток и выравнивает температуру по всему объему, что обеспечивает равномерность нагрева рабочей поверхности.
Другая группа плит, приготовление изделий на которых осуществляется не в наплитной посуде, а непосредственно на жарочной поверхности.
Из секционно-модулированных – это ПЭСМ – 1 Н и ПЭСМ – 2 НШ.
Другое (импортное) название таких плит – фрай-топы.
Они предназначены для жарки преимущественно мяса, рыбы, овощей.
Они идеально подходят для приготовления одновременно большого количества однотипных изделий (например, отбивных, ромштексов, котлет, жареного рыбного филе и т.п.).
Все модели жарочных поверхностей оборудованы желобком для стока жира в съемный поддон.
Остатки жира с них счищаются специальными ножами (скребками) из мягкого металла.
Разбрызгивание жира предотвращается с помощью специальных бортиков.
Некоторые фрай-топы оборудованы термостатом для защиты от перегрева.
Специфика фрай-топов такая, что иногда их называют "оборудованием, сочетающим особенности сковороды и гриля".
Но по сравнению со сковородами фрай-топы "едят" очень мало масла. Кроме того, обеспечивают равномерный нагрев.
Если сравнить с грилем, то гриль предназначен для приготовления блюд без дополнительного использования жира.
Жарочная пов. фрай-топов может быть гладкой, рифленой, комбинированной.
Материал нагревательной поверхности современных фрай-топов может быть:
1 – стальной сплав;
2 – хромированная нерж. сталь;
3 – стеклокерамика.
1 . Самые дешевые и самые востребованные жарочные пов. из стали. Но рабочая пов. их после первого же использования приобретает не очень приятный вид, его надо постоянно чистить.
2 . Хромированная нержавейка будет оптимальным выбором, когда оборудование находится на виду и поэтому важен его эстетичный внешний вид.
Хромированная пов. если ее не пережигать и применять спец. моющие средства, практически весь срок службы остается достаточно привлекательной, но стоимость по сравнению со стальным исполнением ~ на 20% выше.
Сложность эксплуатации заключается в том, что нельзя использовать металлические предметы, т.к. они сразу же оставляют царапины на рабочей пов. (можно или дерево, или спец. пластик). Кроме того, желательно не жарить мясо на кости.
Еще один недостаток этих фрай-топов – рано или поздно хромированное покрытие "облезает".
Основные преимущества хромированного металла перед стальным сплавом следующие:
- пища меньше пригорает;
- меньший расход масла;
- аппетитная корочка на готовом продукте.
Самое главное преимущество хромированной жарочной (зеркальной) пов. заключается в том, что на пов. образуется пленка из масла, на которой и готовится блюдо, практически не контактируя с металлом. В результате получается более ровная и аппетитная корочка.
Кроме того, повару не надо бояться, что часть нежной корочки пристанет к жарочной пов.
3 . Стеклокерамика – самый дорогостоящий материал.
Характеризуется быстрым нагревом, меньшим расходом масла, кроме того, малая вероятность того, что пища подгорит.
На такой пов. продукт получается менее поджаренным, без корочки.
Стеклокерамические жарочные пов. редко используются по причине их высокой стоимости (на 30 – 40% дороже хромированных). Требует бережного обращения, очень уязвимо к механическим повреждениям.
Фрай-топы бывают гладкими или рифлеными.
Особенность готовки мяса на рифленой пов. заключ. в том, что в процессе жарки контактирует с металлом не весь кусок мяса. Какая-то его часть готовится на горячем воздухе, поэтому мясо получается несколько притушенным и более нежным.
Рифленая пов. предпочтительнее для жарки крупных кусков мяса или птицы, приготовление которых требует больше времени.
На такой пов. они лучше пропекаются и не подгорают.
На рифленой пов. обычно готовят мясо без панировки.
Гладкие жарочные пов. Хороши при приготовлении нежного мяса и птицы, а так же продуктов в панировке.
Для справки ~ цена фрай-топа:
− небольшой настольный – от 400 Евро;
− фрай-топ 900-линии – до 3000 Евро.
Лекция №5. ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Цель регулирования мощности нагрева.
2. Регулирование мощности 1- фазных электротепловых аппаратов.
3. Регулирование мощности 3-х фазных электротепловых аппаратов.
4. Регулирование мощности нагрева в газовых тепловых аппаратах.
1. Цель регулирования мощности нагрева.
Во всех тепловых аппаратах мы сталкиваемся с понятием теплоты или энергии.
В международной системе единиц измерения СИ (ГОСТ 8.417-81) энергию измеряют в Джоулях или килоДжоулях :
Или в буквенном выражении
Мощность измеряют в Ваттах:
Или
В теплотехнике в технической системе единиц для измерения теплоты используют 1 килокалорию:
Электроэнергию измеряют в киловаттчасах:
Записывая единицы измерений необходимо помнить, что единицы, названные в честь учёных, пишутся с прописной буквы, а все остальные со строчной (Дж, Вт, Н, Па, К, Ом).
Таким образом факт неуничтожимости энергии (1-й закон термодинамики) нашёл своё отражение в системе “СИ”, где все виды энергии измеряются в Джоулях (Дж).
В процессе тепловой обработки необходимо изменять температуру нагрева:
режим I (быстрый разогрев до t кипения);
режим II (стационарный режим “тихого кипения”)
Что даёт регулирование мощности?
Какую цель преследуем?
Регулирование мощности позволяет:
Экономить электроэнергию или газ;
Увеличить срок службы аппарата;
Позволяет вести тепловую обработку продуктов при оптимальных условиях, в результате чего повышается качество готовых изделий.
Особенно большой эффект даёт автоматическое регулирование мощности.
2. Регулирование мощности 1-фазных электротепловых аппаратов.
Однофазными тепловыми аппаратами с трёхступенчатым регулированием мощности, являются:
конфорки электрических плит;
жарочно-кондитерские шкафы;
электрические сковороды.
V
a
b
c
n
d
R
n
Количество
тепла, выделенного в пров-ке
То
есть прямопропорционально
и обратнопропорционально
.
Таким
образом регулировать
тепловых аппаратов (а следовательно
и количество тепла) можно путём изменения
или
.
Обычно
регулируют изменением
,
так как изменение
при больших мощностях влечёт за собой
увеличение габаритов и стоимости
автотрансформатора.
,
подводимое к аппарату
Для однофазных тепловых аппаратов нагревательные элементы обычно состоят из 2-х секций одинакового сопротивления
Общее
сопротивление
обеих секций при разном их включении
(II,
последовательно, или включением одной
секции) будет различным.
Следовательно
при
,
нагревательных элементов будет
меняться.
1)
При включении II-х
секций общее сопротивление
и мощность
2)
При включении I-й
секции
,
мощность
3)
При последовательном включении секций
,
мощность
I II III
d
R
I - II - III -
Составим соотношение ступеней мощности:
Таким образом однофазные теплоэлектрические аппараты имеют 3 ступени мощности (степень нагрева):
1 – сильно;
2 – средний;
3 – слабый.
Изменение мощности осуществляется с помощъю 4-х позиционного теплостойкого пакетного переключателя.
Регулирование мощности 3-х фазных теплоэлектрических аппаратов.
У этих аппаратов нагревательный элемент изготавливается из 3-х секций с равными сопротивлениями .
Аппарат может быть включён в электрическую
сеть с
или
.
С завода- изготовителя аппарат поступает с перемычками, установленными для работы при напряжении сети
При включении в сеть с напряжением положение перемычек на клеммном щитке аппарата требуется изменить.
1
R
высшую ступень нагрева получают, соединяя
три секции в треугольник, низшую –
соединяя две-три секции последовательно.
Соотношение ступеней мощности:
2)
При
высшую ступень нагрева получают, соединяя
3 секции в звезду, низшую – соединяя 2
или 3 секции последовательно и подключая
их к линейному и нулевому проводам.
Мощность при соединении в звезду определяется по формуле:
a
R
b
c
n
Звезда 2 последов. 3 последов.
Соотношение
мощностей:
3) Соотношение мощностей при включении в треугольник и в звезду.
Для
3-х фазной системы общая мощность равна:
,
где
- мощность 1-й фазы,
-
фазное напряжение,
- сопротивление секции,
для
для
Соотношение
мощностей
То есть сильный нагрев будет при соединённом в треугольник нагревательном элементе, а слабый – в звезду.
Таким образом получаем одинаковое соотношение мощностей при различных .
Мощность
аппарата, работающего при
такая же, как и у аппарата, работающего
при
При сильный нагрев получаем при соединении секции в звезду.
При сильный нагрев получаем при соединении секции в треугольник.
Слабый нагрев при получаем, соединяя 2 или 3 секции последовательно и включаем их в “0” и “фазу”, то есть на
Слабый
нагрев при
получаем, соединяя 2 или 3 секции
последовательно и подключаем к линейным
прводам, то есть тоже на
И в этом случае аппарата будет одинаковой.
X
Y Z
A B C N
