Резистивные электронагреватели

Электронагреватели с металлическим сопротивлением (резистивные) непосредственно преобразуют электрическую энергию в тепловую и по своему конструктивному оформлению подразделяются на:

§ закрытые (с доступом воздуха к спирали);

§ герметически закрытые (без доступа воздуха к спирали).

Открытые нагреватели представляют собой спираль, уложенную в канавки керамических плиток, подвешенную на фарфоровых изоляторах или заключенную в керамические бусы.

Преимущества открытых нагревателей:

§ простота изготовления;

§ удобство замены спирали;

§ малая тепловая инерция;

§ высокий КПД.

Недостатки открытых нагревателей:

§ малый срок службы из-за возможного попадания жидкостей на поверхность и постоянного контакта с кислородом воздуха;

§ возможность внешнего механического повреждения и межвитковых замыканий при удлинении спирали в нагретом состоянии;

§ повышенная опасность поражения током и пожароопасность.

Закрытые электронагреватели представляют собой спираль, запрессованную в изоляционный материал, имеющий высокую теплопроводность. Эта разновидность электронагревателей используется в чугунных конфорках электроплит, которые с внутренней стороны имеют спирально расположенные каналы, в них запрессовывается спираль, изготовленная из нихромовой проволоки.

Преимущества закрытых нагревательных элементов:

§ высокая надежность;

§ долговечность.

Недостатки закрытых Нагревательных элементов:

§ необходимость использования посуды только с утолщенным дном для обеспечения хорошего контакта с поверхностью конфорки;

§ быстрый перегрев поверхности конфорки;

§ постоянный контакт спирали с кислородом приводит к уменьшению диаметра спирали нихромовой проволоки и снижению рабочего ресурса.

Ограниченное применение в наши дни тепловых аппаратов с открытыми и закрытыми нагревателями объясняется, как следует из технических характеристик, взаимодействием нагретых спиралей с воздухом, что вызывает их окисление при высоких температурах и сокращает срок службы.

Поэтому наиболее широкое применение в тепловой технике нашли герметичные элементы, среди которых более популярны трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Спирали ТЭНов чаще всего изготовляют из сплава никеля с хромом (нихром), который механически прочен в нагретом состоянии и допускает высокие температуры нагрева. Концы спирали плотно навивают на контактные стержни из нержавеющей стали. Для предотвращения проникновения влаги внутрь трубки торцы ТЭНов обрабатывают герметиком. В качестве электроизоляторов используются периклаз, кварцевый песок, шамот. Преимущества ТЭНов:

§ большой срок службы;

§ высокая защищенность спирали;

§ удобство монтажа и замены;

§ возможность изготовления сложной геометрической формы.

Недостаток ТЭНов:

§ невозможность проведения ремонта.

 

Генераторы инфракрасного излучения

Инфракрасный нагрев применяется в основном при жарке и выпечке. При этой разновидности обработки выделяющееся тепло ("жар") вызывает свертывание белков, на поверхности продукта образуется плотная поджаристая корочка, а изделие получается более сочным. Самым "древним" источником инфракрасного излучения являются раскаленные угли прогоревшего топлива.

Инфракрасные излучатели состоят из источника энергии (нагретого тела) и отражателя. В качестве источников ИК-нагрева чаще всего используют ТЭНы и электронагреватели, состоящие из вольфрамовой спирали, помещенной в герметическую кварцевую трубку, которая наполняется инертным газом и парами йода. ИК-генераторы используются совместно с отражателями (рефлекторами), посылающими излучаемую энергию в заданном направлении. Понятно, что эффективность тепловой обработки во многом зависит от формы и материала, из которого сделан отражатель.

Преимущества ИК-излучения:

§ при термообработке мясных кулинарных изделий продолжительность процесса по сравнению с традиционным способом обработки сокращается как минимум на 40 процентов;

§ удельный расход электроэнергии уменьшается как минимум на 20 процентов;

§ выход готовой продукции увеличивается как минимум на 10 процентов.

 

СВЧ-генераторы

Источником СВЧ-нагрева является магнетрон — лампа с пересекающимися магнитными и электрическими полями, преобразующая энергию электрического постоянного тока в энергию высокочастотных электромагнитных колебаний. Наиболее эффективен СВЧ-нагрев для разогревания замороженных готовых изделий.

Преимущества СВЧ-нагрева:

§ сокращается время приготовления пищи;

§ полностью сохраняется пищевая и биологическая ценность продуктов;

§ исключается пригорание изделий;

§ нагрев прекращается одновременно с прекращением подачи энергии;

§ улучшаются санитарно-гигиенические условия труда;

§ отсутствует холостой ход и связанные с ним потери тепла;

§ нет отрицательных воздействий на окружающую среду.

Недостатки СВЧ-нагрева:

§ трудности в определении времени приготовления блюда с различным содержанием влаги каждого из входящих в него ингредиентов;

§ отсутствие на поверхности продукта поджаристой корочки.

 

Индукционные нагреватели

При индукционном нагреве токопроводящие материалы помещаются в переменное электромагнитное поле, и возникающие при этом вихревые токи (токи Фуко) в результате рассеивания энергии нагревают днище металлической посуды. Мощность, выделяющаяся в проводнике при таком нагреве, зависит от частоты и напряженности электромагнитного поля, размеров проводника, а также от его удельного электрического сопротивления и относительной магнитной проницаемости. Источниками электромагнитного поля служат индукторы.

Преимущества индукционных нагревателей:

§ безинерционный нагрев, сокращающий время тепловой обработки на 40 процентов;

§ высокий КПД;

§ • наиболее точное соблюдение температурного режима.

Недостатки индукционных нагревателей:

§ высокая стоимость оборудования;

§ днище посуды должно быть из ферромагнитного материала.

Газовые горелки

Г

аз является вторым по важности после электроэнергии энергоносителем, активно применяемым на предприятиях общественного питания. Несмотря на то, что по сравнению с более дорогостоящей электрической энергией тепло, получаемое в результате сжигания газа, обходится дешевле, некоторые факторы все же не позволяют говорить о безоговорочном преимуществе этого альтернативного энергоносителя. "Голубое топливо" взрывоопасно, кроме того, неправильная эксплуатация оборудования может привести к отравлению персонала угарным газом. Для централизованного подвода топлива необходимы дорогие магистральные газопроводы. Помимо этого требуется постоянный контроль системы газоснабжения со стороны специалистов Госгортехнадзора.

Основным элементом любого прибора, работающего на газе, является горелка — теплогенерирующее устройство, в котором происходит смешивание воздуха с газообразным топливом с дальнейшей подачей смеси к выходному отверстию и сжиганием ее здесь с образованием устойчивого фронта горения (факела). Горелки должны:

§ обеспечивать полное сжигание газа;

§ работать устойчиво, без отрыва и проскока пламени в необходимом диапазоне производительности тепла;

§ быть надежными и безопасными в эксплуатации.

В зависимости от способа сжигания газа горелки подразделяются на:

§ диффузионные, в камере сгорания которых за счет диффузии происходит частичное и незавершенное смешение газа с воздухом;

§ инжекционные, с полным предварительным смешением газа и воздуха.

Диффузионные горелки бывают с естественной подачей воздуха из окружающей среды и с искусственной (принудительной) подачей, когда воздушные массы нагнетаются вентилятором.

Инжекционные горелки являются устройствами внутреннего смешивания с естественной и принудительной подачей воздуха. В них воздух для горения засасывается (инжектируется) за счет энергии струи газа, вытекающей из отверстия малого сечения — сопла. Смешивание газа и воздуха происходит внутри корпуса горелки.

Преимущества инжекционных горелок:

§ простота в изготовлении и в обслуживании;

§ не требуется дополнительного расхода энергии для подачи воздуха;

§ при более коротком пламени температура горения газа более высокая, чем у диффузионных горелок, что позволяет применять их для обогрева наплитной посуды;

§ высокий КПД при изменении давления газа в сети и при регулировании теплового режима.

Инжекционная факельная горелка. Наибольшее распространение получили факельные горелки, чья конструкция подразумевает наличие регулятора подачи первичного воздуха, насадки, сопла и смесителя-инжектора.

Принцип действия такой горелки достаточно прост. Газ подается в ее сопло. Поскольку диаметр газопроводной трубки значительно больше размера сопла, газ выходит из последнего с избыточным давлением, таким образом, создавая в смесителе-инжекторе разрежение. За счет этого в смеситель из окружающей среды подсасывается "первичный" воздух (от 30 до 70 процентов объема, необходимого для полного сгорания газа). Недостающее количество воздуха ("вторичный" воздух) поступает в камеру сгорания из атмосферы за счет инжектирующего действия газовоздушных струй.

В зависимости от конфигурации насадки, соответствующей форме обогреваемой поверхности, различают: трубчатые, факельные, кольцевые, конфорочные и беспламенные типы горелок. Наибольшее распространение (грили и плиты) получили инжекционные горелки инфракрасного излучения (беспламенные горелки), в которых основное количество получаемого при горении тепла передается излучением. В них газ сгорает на излучающей поверхности тонким слоем, без видимого факела.