Классификация и схемы электрических нагревателей. Свойства металлических проводников, используемых при изготовлении нагревателей. Основные характеристики электронагревателей.

 

1. Открытые электронагреватели - это спираль в керамике, открытая спираль, спираль в бусах или кварцевой трубке и т.д., где воздух свободно контактирует с поверхностью спирали.

2. Закрытыми электронагревателями называют те, в которых спираль находится в корпусе в диэлектрическом слое, но доступ к ней воздуха через этот слой затруднен, но не исключается. К закрытым нагревателям относятся электрические конфорки, некоторые типы ленточных и плоских электронагревателей.

3. В герметичных электронагревателях спираль полностью изолирована от воздуха. К данным электронагревателям относятся ТЭНы, некоторые лампы излучения, а также плоские и перспективные керамические электронагреватели с композиционным токопроводящим слоем.

 

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).

 

Свойства металлических проводников: для большинства сплавов, характеризуемых высоким удельным электрическим сопротивлением, из которых традиционно изготовляют спирали электронагревателей (нихромов), температура размягчения (Трм) совпадает с температурой плавления (Тпл), а для сплавов с добавлением меди, марганца или алюминия она на 5…10% меньше:Т_рм= 0,9Т_пл.

 

С уменьшением рабочей температуры спирали увеличивается ресурс ее работы, но и одновременно возрастает требуемая масса резистивной проволоки, следовательно, и ее стоимость. Поэтому рабочая температура проволоки должна быть выбрана оптимальной.

 

Наиболее широко применяют трубчатые электронагреватели (сокращенно ТЭНы), принципиальная схема которых изображена на рис. В таких нагревателях нихромовая спираль 2 находится в центре стальной трубки 1, играющей роль корпуса. Между корпусом и спиралью насыпан слой диэлектрического порошка 4. Таким порошком служит периклаз - оксид магния, по свойствам очень похожий на обычный кварцевый песок. Концы спирали приварены к контактным стержням 3, имеющим резьбу для крепления клемм при помощи гаек. Торцы трубок в зоне отвода стержнейплотно закрыты керамическими пробками 6, а зазоры между пробкой и корпусом, а также между пробкой и контактным стержнем пропитаны термостойким лаком 5. В результате нагревательная спираль полностью изолирована от воздуха.

D_тр- диаметр трубки; L_тр – длина трубки; L_а – активная длина трубки

Классификация электронагревателей. Электронагреватели можно разделить на три группы преобразующие электрическую, энергию в тепловую, преобразующие электрическую энергию в электромагнитные колебания, которые непосредственно в пищевых продуктах превращаются в тепловую (СВЧ- и ИК-нагрев), и электронагреватели, преобразующие электрическую энергию в электромагнитные колебания металлических поверхностей (индукционный нагрев). По в и д у п р о в о д н и к а электронагреватели подразделяются на проводники с металлическим сопротивлением, с неметаллическим сопротивлением и жидкостные. К проводникам с неметаллическим сопротивлением относятся уголь, графит, карборунд и др. К жидкостным проводникам относятся электролиты (водный раствор соды), в том числе вода (практически не применяется в настоящее время). Электронагреватели с металлическим сопротивлением по конструктивному оформлению делятся на открытые, закрытые (с доступом воздуха) и герметически закрытые (без доступа воздуха). Электронагреватели с металлическим сопротивлением должны обладать большим удельным сопротивлением (более 10-6 Ом∙м), быть термостойкими, т. е. не окисляться при высоких температурах, жаропрочными (не изменять механических свойств при t = 1000...1200 °С), иметь низкий коэффициент удлинени

15. Особенности эксплуатации плит и требования, предъявляемые к ним. Схема серийной электроконфорки и ее характеристика как нагревательного элемента. Схема малоинерционной электроконфорки и ее преимущества перед серийно выпускаемой. Влияние состояния дна наплитной посуды и величины деформации поверхности конфорки на процесс приготовления пищи. Основные характеристики электроплит.

Плиты относятся к универсальным тепловым аппаратам, с помощью которых осуществляют варку, жарку, а также вспомогательные процессы тепловой обработки продуктов при производстве кулинарной продукции. Серийно выпускаемые плиты имеют ряд недостатков: ограниченный срок службы, материало- и энергоёмки, конструкция конфорок не выдерживает большого количества «термоударов» и растрескивается, что приводит к преждевременному перегоранию нагревательных элементов. Самый большой недостаток – значительная инерционность, то есть длительный период разогрева конструкции до стационарного режима и существенные потери времени при переключении работы устройства с одного режима на другой, что является одной из причин нерационального использования энергетических ресурсов.

Представляет собой нагреватель закрытого типа и состоит из массивного чугуночного корпуса 1, в пазах которого уложены нихромовые спирали 2, теплоизолирующей массы 3, запресованной в корпусе конфорки, и защитного кожуха 4, в нижней части которого расположена клемная колодка 5, на которую выведены концы спиралей, а также элементов крепления 6.

1 – основание; 2 – вкладыш; 3 – нагревательные элементы; 4 – отражающий экран; 5 – теплоизоляция; 6 – кожух; 7 – клеммная колодка; 8 – крепёжные изделия.

 

Такая конструкция плитного настила позволяет значительно уменьшить коробление его рабочей поверхности, и следовательно повышает его срок службы. В качестве нагревателей используются ТЭНы из нержавеющей стали, расположены с воздушным зазором. Тепловая изоляция выполнена из асбестового картона и отражающего экрана из полированной нержавеющей стали, расположенного внутри тонколистного наружного кожуха, соединённого с плитным настилам с помощью элементов крепления. Для обеспечения подвода электроэнергии в нижней части кожуха расположена клеммная колодка. Применение взамен массивног чугунного литого корпуса тонкого стального листа позволило существенно снизить массу нагревательного устройства, а замена нихромовых спиралей, запресованных в корпус, на ТЭНы обусловила ремонтопригодность изделия, повышения срока его службы и повысила безопасность работы и надёжность в эксплуатации при повышении тепловой эффективности.