Тепловое оборудование предприятий общественного питания (стр. 22 )

Рисунок 48 – Принципиальная схема парового проточного водонагревателя: а – змеевикового; б – кожухотрубного; 1 – водогрейная ёмкость; 2 – змеевик; 3 – патрубок  разбора горячей воды; 4 – тепловая изоляция; 5 – конденсатоотвод; 6 – продувочный кран; 7 – пучок теплообменных труб; 8 – паровое межтрубное пространство

Пластинчатые паровые водонагреватели  используют в различ­ных отраслях. Опыт эксплуатации пластинчатых теплообменников в качестве пастеризационно-охладительных агрегатов свидетель­ствует об их неоспоримых преимуществах, таких как высокая ком­пактность; развитая поверхность теплообмена; заложенная в кон­струкцию турбулизация потока нагреваемой среды и, следователь­но, интенсификация теплообмена; высокая степень унификации  конструкций при изменении производительности аппарата; тех­нологичность изготовления; удобство монтажа; ремонтопригод­ность благодаря возможности разборки аппарата. Последний фактор особенно важен для водонагревателей, так как он  позволяет эффективно удалять накипь с пластин, выде­лившуюся в процессе  эксплуатации.

Пластинчатые теплообменники (см. рисунок 49) комплектуются из выштампованных из нержавеющей стали пластин 7.

Рисунок 49 – Пластинчатый теплообменник: а – общий вид;  б – пластины; 1 – пластина; 2 – станина; 3 – резиновые прокладки; 4 – выступ пластины

Пластины монтируются на станине 2 и образуют своеобразный «пакет». Штампован­ная поверхность пластин имеет спе­циальные выступы, которые обра­зуют многочисленные каналы и турбулизируют поток. Уплотнение пла­стин осуществляют прокладками 3 из термостойкой пищевой резины, приклеенными по периферии. Для задания способа движения теплоносителя пластины компону­ют в группы. Аппараты могут быть разборными или полуразборными, когда пластины попарно сварены. Последний вариант целесообразен для создания паровой полости, так  как в ней практически не образуется накипи.

Газовые проточные водонагреватели имеют  водогрейную ёмкость 7 (см. рисунок 50). Она  герметична и представляет собой  проточную систему, в нижнюю  часть которой через водяной кран  подаётся холодная вода, а через  патрубок 6 нагретая вода отводится к потребителю. Для обеспечения автоматического режима работы проточных водонагревателей газовая горелка подключена к  системе газоснабжения посредством терморегулятора и термомагнитного клапана.

Термомагнитный клапан выполняет все функции газовой  автоматики безопасности, отключающей подачу газа к горелке в  случае загасания запальника 9.  Датчиком пламени  служит горячий  спай 13 хромель-копелевой термопары. Терморегулятор  выполняет функции автоматики peгулирования, поддерживая уровень воды на выходе из водонагревателя не выше 80... 90˚С. В терморе­гуляторе используют датчики дилатометрического типа. Дилато­метрический датчик состоит из двух сплавов с различными коэф­фициентами термического расширения, что чаще всего приводит к изгибу биметаллической пластины при нагреве.

Рисунок 50 – Принципиальная схема ёмкостных проточных газовых водонагревателей: 1 – водогрейная ёмкость; 2 – термометр; 3 – газоход; 4 – турбулизатор; 5 – жаровая труба; 6 – патрубок отбора горячей воды; 7 – водяной кран; 8 – топка; 9 – запальник;  10 – инжекционная газовая горелка; 11 – дилатометрический терморегулятор; 12 –термомагнитный (электромагнитный) клапан; 13 – горячий спай термопары; 14 – дилатометрический датчик терморегулятора; 15 – переносной запальник

Водонагреватели надёжны в работе, просты в обслуживании, рассчитаны на работу под давлением воды в водогрейном объёме до 600 кПа (5 атм), что в реальных условиях фактически невозмож­но, так как эксплуатация системы разрешена лишь при открытом контуре линии разбора горячей воды. Они устойчиво работают на самотяге при разрежении в газоходе не менее 5 Па (50 мм вод. ст.). Вопреки принятой в общественном питании системе индекса­ции тепловых аппаратов в качестве основного параметра для во­донагревателей типа АГВ указывается их вместимость. Это объяс­няется тем, что такие аппараты впервые были разработаны и изго­товлены для бытовых целей. Производительность водонагревателей ЛГВ-80 составляет около 65 кг/ч, а АГВ-120 до 180 кг/ч. Для во­донагревателей этого типа характерны такие недостатки, как боль­шие габаритные размеры, масса и длительный период разогрева. Трубчатые проточные водона­греватели (колонки, см. рисунок 51) применяются и быту, на предприятиях малой мощности, а также на передвиж­ных предприятиях общественного питания. Отличительная положительная особенность этих водонагревателей по сравнению с ёмкост­ными — их безынерционность, так как продолжительность разогрева воды с момента включения не превышает 1...2 мин. Это обеспечивает рациональное расходова­ниие газообразного топлива и возможность оперативного регулирования температуры воды на выходе. Теплообменником служит тонкая медная трубка диаметром 8 – 12 мм, образующая змеевик.

Рисунок 51 – Принципиальная схема бытового проточного газового водонагревателя: 1 – блок-кран; 2 – газовая горелка; 3 – змеевик; 4 – оребрённая часть змеевика; 5 – медная стенка; 6 – дымоотводящий канал; 7 – кожух; 8 – датчик пламени; 9 – запальник; 10 – кран запальника; 11 – кран горелки

В зоне топочной камеры трубка припаяна к плоской медной стенке 5 воронкообразной формы, предназначенной для увеличения поверхности нагрева, так как она работает как плоское тепловое ребро. Кроме того, стенка формирует топочный объём водонагре­вателя. В верхней части змеевик расположен в горизонтальной плос­кости и более чем на 60 % перекрывает сечение газохода. В целях развития тепловоспринимающей поверхности змеевик выполнен с оребрением 4. В топке установлена многоколосниковая инжекционная газовая горелка 2 в блоке с запальником 9 и датчиком пламени 8. Вода и газ включаются посредством блок-крана 1, который выключает основную горелку только в том случае, если вода на входе имеет давление не ниже допустимого. Блок-кран также ав­томатически перекрывает подачу газа в случае падения давления воды при эксплуатации; то же самое происходит в случае аварий­ного загасания запальника и охлаждения датчика пламени. Энергетически конструкция совершенна, так как КПД в ста­ционарном режиме работы составляет не менее 70 %. Не более 25 % полезной теплоты продукты сгорания газа передают в топоч­ной камере; остальная полезная нагрузка приходится на газоход. Водонагреватели данного типа хорошо зарекомендовали себя за долгие годы эксплуатации. Серьёзными недостатками этой конст­рукции являются малое проходное сечение водяного канала и, как следствие, высокая чувствительность к накипи, а также сравни­тельно высокая стоимость аппарата, определяемая использовани­ем при изготовлении большого количества меди. Характерные особенности водонагревателя — большой топочный объём и малая длина газохода. Последний недостаток компенсируется развитой по­верхностью теплообмена в газоходе, достигаемой в результате плот­ного оребрения змеевика прямоугольными медными пластинами.

11.3. Кофеварки

Современные про­мышленные кофеварки использу­ют в основном циркуляционный и перколяционный способы зава­ривания кофе. Рабочий объём кофеварок циркуляци­онного типа 2  (см. рисунок 52) разделён на две зоны перфорированной мемб­раной 7, заканчивающейся пере­ливной трубкой 6. Вода в результате проникает в подмембранную полость и в контакте с поверхностью электронагревателя 1 незначительно перегревается. При этом одновременно происходит насыщение слоя воды пузырьками пара, образующимися при кипении. Восходящий поток кипящей воды образует фонтан, так как плотность воды в переливной трубке 6 значительно меньше (из-за её насыщения пузырьками пара), чем в основном объёме. Поток кипящей воды попадает на слой порошка кофе, размещённый в сетчатой корзине 3, растворяет экстрактивные вещества и насыщается. В таком циркуляционном режиме кофеварка  работает определённый промежуток времени, необходимый для наиболее полной экстракции кофе.

Рисунок 52 – Принципиальная схема кофеварки циркуляционного типа:

1 – электронагреватель закрытого типа; 2 – рабочий объём; 3 – сетчатая  корзина с порошком кофе; 4 – крышка; 5 – отражатель; 6 – переливная трубка; 7 – перфорированная мембрана

Кофеварки перколяционного типа имеют  раз­личные конструктивные решения. Их разделяют в зависимости от производительности, компоновки, степени ав­томатизации, но в основном они реализуют конструктивную схе­му, представленную на рисунке 53. В соответствии с этой схемой пер­коляционная кофеварка состоит из двух основных элементов: водонагревателя 2 и перколяционной камеры 7. В водонагревателе вода нагревается тэнами до температуры 110 °С при давлении около 250... 300 кПа (2,5... 3 ат), т. е. не достигает тем­пературы кипения, которая при этом давлении близка к 130 °С. Пос­ле того как она поступает в ёмкость 6 с молотым кофе, порошок увлажняется и образуется гидравлический затвор. Перегретая по отношению к атмосферному давлению жидкость движется через пори­стый увлажнённый слой кофе. В этом слое давление воды падает с 250...300 кПа до атмосферного. При этом в момент выравнивания давления с атмосферным в одном из внутренних слоёв жидкость вскипает с активным испарением, а также газо - и  воздуховыделением. В результате резко увеличивается поверхность контакта, возра­стают пульсации тепловых потоков и концентрации в зоне располо­жения порошка, что заметно усиливает эффект экстракции веществ и раствор кофе. Как правило, даже однократная перколяция обеспечивает высококачественное приготовление кофе, но в отдельных конструкциях предусматривается и возможность многократного перколяционного взаимодействия. В последнем случае обычно достигается большая степень экстракции, но при некотором снижении органолептических показателей напитка.