Тепловое оборудование предприятий общественного питания (стр. 21 )

Кипятильники раз­личаются между собой производительностью, размера­ми, конструкцией теплогенерирующих устройств. Все кипятильники имеют  следующие основные части: пита­тельную коробку, водонагреватель и сборник кипятка.

Рисунок 43 – Принципиальная схема устройства кипятильника: 1 – кипятильный резервуар; 2 – сбор­ник кипятка; 3 – подводящий водо­провод; 4 – шар-поплавок; 5 – пере­кидная труба; 6 – кран отбора горя­чей воды; 7 – кран отбора кипятка; 8 – теплогенерирующее устройство; 9 – питательная трубка; 10 – корпус

Наиболее распространённые схемы кипятильников непрерыв­ного действия представлены на рисунке 44. Питательные коробки, предназначенные для установки и поддержания требуемого уров­ня воды при помощи поплавкового клапана, в этих схемах раз­личны: кольцевая, встроенная в аппарат (см. рисунок 44, а); коробчатая выносная (см. рисунок 44, б) и кольцевая, встроенная в виде экрана всей наружной стенки кипятильника (см. рисунок 44, в).

Рисунок 44 – Схема кипятильников непрерывного действия:  а – электрических; б – газовых с боковым отводом продуктов сгорания; в – газовых с вертикальным отводом; 1 – питательная коробка; 2 – кипятильный объём; 3 – переливная трубка (или щель); 4 – сигнальная трубка уровня; 5 – поплавковый клапан; 6 – кран разбора кипятка; 7 – кран разбора горячей воды; 8 – паровая трубка; 9 – дымоотводящий канал; 10 – газовая горелка; 11 – топочная камера; 12 – газоходы; 13 – водяной экран; 14 – циркуляционные трубы; 15 – тэны

Кипятильные объёмы в этих аппаратах также различаются по конструкции. В кипятильниках, представленных на рисунке 44, кипятильный объём представляет собой лишь наиболее нагретую зону нагревателя, расположенную непосредственно над ТЭНами; в кипятильниках, скомпонованных по схеме б, — это специ­альная ёмкость, а в схеме  в — это щелевая кольцевая по­лость. Во всех кипятильниках питательные коробки соединены с кипятильными объёмами и, следовательно, являются сообщаю­щимися сосудами.

Поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень в пи­тательной коробке. Точно такой же уровень (при общей температуре жидкости в кипятильнике, равной температуре холодной воды) в соответствии с принципом сообщающихся сосудов уста­навливается в переливной трубке. При кипении в зоне перелив­ной трубки плотность воды в результате изменения температуры и степени насыщения пузырьками значительно уменьшается, а уровень её соответственно повышается. Кроме того, поднимаю­щиеся пузырьки пара захватывают кипячёную воду и образуют фонтан, что способствует перебросу кипятка через край перелив­ной трубки (схема в) в сборник кипятка. Правильно отрегулированный шар-поплавок должен обеспечивать расстояние от уровня холодной воды до края переливной трубки 60...80 мм. Если уровень будет выше, т. е. расстояние до края переливной трубки меньше, то в сборник будет перебрасы­ваться некипячёная вода, а если ниже — то кипятильник будет работать в режиме, близком к дистилляции, и его производитель­ность резко упадёт.

Электрические и паровые кипятильники скомпонованы по одной схеме. В паровых кипятильни­ках в водогрейном объёме вместо тэнов устанавливают либо змеевиковый, либо кожухотрубный паровой теплообменник (см. рисунок 45).

При этом в твёрдотоп­ливных аналогах вместо газовой горелки устанавливают колосни­ковую решётку, под которой размещается зольниковая камера. Топ­ку и зольник оборудуют специальными дверцами. При вертикальной схеме дви­жения продуктов сгорания обеспе­чивается удобная компоновка теплогенерирующей части кипятиль­ника. В этом случае газогорелочное устройство или твёрдотопливный теплогенератор  из­готовливают в виде подставок к ос­новной универсальной теплообменной части.

 

Рисунок 45 – Принципиальная схема паровых кипятильников непрерывного действия: а – змеевикового; б – кожухотрубного; 1 – змеевик; 2 – продувочный кран; 3 – конденсатоотводчик; 4 – кожухотрубный теплообменник

11.2. Водонагреватели непрерывного действия

Водонагреватели непрерывного действия пред­ставляют собой проточную систему, состоящую из емкостей, в нижнюю часть каждой из которых под сетевым давлением подаёт­ся вода из системы холодного водоснабжения, а из верхней части отводится горячая вода. Такое размещение патрубков обеспечивает совмещение тепловых потоков, определяемых принудительной и естественной конвекцией и стабилизирующих температуру воды на выходе. В тех случаях, когда проточный водонагреватель включается и безнапорную гидравлическую систему, его подключают через специальный напорный бак, обеспечивающий минимально необходимое давление воды на входе за счёт геометрического  напора.

  При использовании всех видов энергоносителей необходимы  экомичная  компактная  компоновка  водонагревателя с минимальными габаритными размерами и  металлоёмкостью.

Основой электрических водонагревателей является  водогрейная  ёмкость 1 (см. рисунок 46), в которой положен пучок тэнов 3. Вода нагревается, проходя между нагретыми трубками тэнов. В настоящее время серийно пускают  водонагреватели, скомпонованные по указанной схеме, различающиеся лишь производительностью.

Рисунок 46 – Принципиальная схема электрических проточных водонагревателей:  1 – водогрейная ёмкость; 2 – теп­ловая изоляция; 3 – тэны; 4 – во­дяной кран

Известны водонагреватели с электродным нагревом (рисунок 47), характеризующиеся высокой компактностью и оригинальным способом регулирования мощ­ности. Вода, проходя между электрода­ми 5, включается в электрическую цепь и как резистивный элемент нагревается. В зависимости от площади электродов меняется подведённая мощность. Актив­ную поверхность электродов изменяют путём механического регулирования сте­пени экранирования электродов с по­мощью экрана 4 и тяги 2.

Массовое использование электродных нагревателей сдерживается существен­ными недостатками этой конструкции. К ним относятся: высокая электроопас­ность и особые требования к корпусу 3 из диэлектрического материала (см. рисунок 47); невы­сокая стабильность рабочих параметров при неравномерном разборе горячей поды (электрическое сопротивление поды падает с ростом температуры, что приводит к увеличению потребляемой мощности).

Рисунок 47 – Принципиальная схема электрического водо­нагревателя с электродным нагревом воды: 1 – наружный кожух; 2 – тяга; 3 – внутренний корпус из диэлектрического материа­ла; 4 – экран; 5 – электроды

Электрические схемы электронагре­вателей непрерывного действия предусматривают выполнение следующих функций: коммутацию с элек­тросетью; автоматическое ограничение верхнего уровня темпера­туры горячей воды на выходе из нагревателя; отключение нагрева­тельных элементов в случае «сухого хода» тэнов (оголение их поверхности при недостаточном количестве воды) и при появлении потенциала на корпусе.

На серийно выпускаемых электрических водонагревателях для поддержания заданной температуры горячей воды предусматривают терморегуляторы манометрического типа (термосигнализатopы) TC-100. Для защиты тэнов от «сухого хода» используют реле уровня электродного типа.

Паровые водонагреватели получили наибольшее применение в виде  змеевиковых  и кожухотрубных (см. рисунок 48). Змеевиковый водонагреватель (см. рисунок 48, а) получил своё наименование по названию основного теплообменного устройства — змеевика, т. е. трубки для транспортировки пара, выполненной в виде спирали. Для более полной конденсации пара в змеевике и исключения возможности возникновения пролётного пара за змеевиком устанавливают конденсатоотводчик. С целью удаления воздуха и остатков конденсата в теплообменнике при пуске аппарата предусмотрен продувочный кран. 

Змеевик размещают вертикально по отношению к оси спирали.  Пар подают в верхнюю часть змеевика и отводят снизу. В этом случае образующийся конденсат движется под действием силы тяжести под уклоном, определяемым шагом витка спирали. Taким  образом обеспечивается попутное движение пара и конденсата,  исключающее скопление паровых пробок в змеевике.

Для эффективного использования водонагревателя обычноно подключают к участку паропровода с повышенным давлением  300...400 кПа (2...3 атм), что с большим запасом соответствует  условиям прочности и герметичности стандартных труб, и которых изготовливают змеевики. При этом температура поверхности змеевика близка к температуре насыщения (ts = 130... 135 °С), соответствующей давлению и обеспечивает максимальную производительность.

Кожухотрубный проточный паровой водонагреватель (см. рисунок 48, б)  характеризуется тем, что водогрейная ёмкость 1 делится на две части и соединяется между собой пучком параллельно расположенных труб 7, в межтрубное пространство которых поступает влажный насыщенный пар. Направления водяного и парового потоков организованы так же, как и в змеевиковом водонагре­вателе. Число труб, их диаметр и способ расположения обусловлены требуемой площадью поверхности нагрева, зависящей от рабочих параметров водонагревателя — мощности, производительности, реализуемой разности температур, давления насыщения и т. д. Однотрубный водонагреватель — это теплообменник типа «труба в трубе» и может рассматриваться как частный случай кожухо­трубного, когда вместо пучка труб применена только одна. Такой во­донагреватель используют в тех случаях, когда не требуется большой компактности. Чаще всего такие паровые водонагреватели предста­вляют собой узел сложной машины или теплообменного аппарата.