Пищеварочные котлы: техническая характеристика

Рис. 2.12. Котел  пищеварочный паровой КПП-100:

а - общий вид; б - сливной кран; в - изменение толщины  пленки конденсатора и коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной стенки; 1 - варочный сосуд; 2 - наружный корпус; 3 - основание; 4 - вентиль; 5 - конденсатоотводчик; 6 - кран; 7 - мановакуумметр; 8 - перекидной кран; 9 - крышка; 10 - клапан-турбина; 11 - отражатель клапана-турбинки; 12 -  - резиновый уплотнитель; 13 - накидной рычаг- 14 - двойной предохранительный клапан; 15 - рычаг; 16- сливной кран; 17 - тепловая изоляция; 18 - облицовка.

Котел КПП-100 (рис. 2.12. а, б) состоит из варочного сосуда и наружного котла, покрытого  изоляцией. Пространство между варочным сосудом и наружным котлом представляет собой паровую рубашку, в которую подается по паропроводу пар. Количество подаваемого пара регулируется с помощью парозапорного вентиля. Варочный сосуд герметично закрывается откидной крышкой с резиновым уплотнителем. На крышке устанавливается клапан-турбинка. Котел снабжен двойным предохранительным клапаном, манометром, воздушным клапаном, конденсатоотводчиком и продувочным краном. Двойной предохранительный клапан и манометр, показывающий давление пара в паровой рубашке, установлены на арматурной стойке. Конденсатоотводчик и продувочный кран расположены в полости между дном паровой рубашки и днищем облицовочного кожуха и предназначены для отвода из паровой рубашки конденсата.

Нагрев варочного  сосуда парового котла осуществляется за счет теплоты парообразования. Пар, попадая в рубашку котла, соприкасается с холодными стенками варочного сосуда и наружного котла и конденсируется. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая идет на нагрев содержимого котла.

Паровые котлы  обладают целым рядом преимуществ  перед другими типами котлов. Использование  централизованно приготовленного  пара как теплоносителя позволяет  упростить конструкцию котлов (отсутствие парогенератора). Коэффициент теплоотдачи  от конденсирующего пара довольно высок, что также повышает эксплуатационные показатели парового котла.

2.. Технико-экономическое обоснование. 

    Пищеварочные котлы с непосредственным обогревом очень просты по устройству и эксплуатации, но имеют существенные недостатки: низкий КПД, очень сложно регулировать тепловой режим, так как теплообмен между теплоносителем и термически обрабатываемой средой происходит через разделительную стенку, поверхность которой является активной поверхностью нагрева, и поскольку температура пламени и топочных газов высокая, то возможно пригорание продуктов к дну варочного сосуда. Наиболее прогрессивным способом обогрева пищеварочных котлов является косвенный обогрев. При нем исключается возможность местного пригорания продуктов, а также достигается хорошая колеровка кулинарных изделий и экономия жира.

    Твердотопливные пищеварочные котлы просты по конструкции и работают, как правило, на местном топливе. Но они имеют ряд недостатков:

1. из-за больших потерь тепла с отходящими газами они обладают низким КГЩ;

2) в процессе его эксплуатации трудно регулировать тепловой режим, поэтому              высокая температура стенок котла приводит к пригоранию продуктов;   

3) при использовании твердого топлива, особенно угля, очень трудно                  поддерживать надлежащие санитарно-гигиенические условия

            4)для обслуживания такого оборудования требуются специальные работники;

5.   необходимы транспортные средства для перевозки;
6. необходимы склады для хранения топлива; 
7. повышенная по сравнению с другим оборудованием опасность пожара.

    Газовые пищеварочные котлы по сравнению с твердотопливными имеют больший КГЩ, кроме тепла на предприятиях общественного питания позволяет автоматически регулировать степень нагрева аппаратов при приготовлении блюд, быстро включать и выключать тепловые аппараты, дает возможность децентрализовать технологический процесс приготовления пищи, широко внедрять автоматику в процессы производства и достаточно точно учитывать расход газообразного топлива при помощи газовых счетчиков.

    Однако газ, как топливо обладает отрицательными свойствами. Основное из них — способность горючих газов к образованию взрывоопасной смеси с воздухом. Кроме того, некоторые компоненты искусственных газов, а также продукты неполного сгорания газов токсичны. Неправильная эксплуатация пищеварочных котлов с газовым обогревом может привести к пожарам и отравлениям.

По сравнению с другими котлами, наименьшая удельная металлоемкость, у котлов, работающих на паре (если сравнивать газовые, электрические, твердотопливные и паровые пищеварочные котлы одинаковой емкости). Но оборудование с паровым обогревом целесообразно использовать на промышленных предприятиях с котельными установками.

    На предприятиях общественного питания широко применяются пищеварочные котлы с электрическим обогревом, так как этот вид энергии обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии. К числу преимуществ относятся: сравнительно легкое преобразование электрической энергии в тепловую, быстрая и экономичная передача энергии на далекие расстояния, возможность точного учета, ее расхода, простота и надежность управления электротепловыми аппаратами, хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, относительно высокий КГЩ оборудования.

    Так КГЩ твердотопливных тепловых аппаратов составляет 18-27%, газового оборудования около 40-70%, а электрических — около 50%. того применение газа в качестве источника

    Пищеварочные котлы с электрическим обогревом обладают рядом существенных преимуществ, основными из которых являются:

1. быстрота включения и выхода на номинальную мощность;
2. возможность выделения большой тепловой мощности в малом объеме и достижения высокого уровня Температуры;

простота регулирования температурного режима при высокой степени равномерности нагрева;

возможность герметизации рабочего объема, а следовательно, создания в нем избыточного давления, вакуума или защитной атмосферы;

3. компактность электрических нагревателей;

    удобство механизации и автоматизации работы;

    улучшение условий труда;

    высокая экологическая чистота.

   В качестве базовой модели принимается котёл марки КПЭ – 60 с ёмкостью 60 л.Предлагается разработать аналогичный катёл с ёмкостью 160 л.

     3. Описание разрабатываемого пищеварочного котла

     3.1 Назначение оборудования 

     Котлы пищеварочные электрические КПЭ-160 широко применяются на предприятиях общественного питания.

     Котлы пищеварочные электрические КПЭ-160 предназначены для приготовления первых, вторых и третьих блюд. Котлы данного типа относятся к стационарным неопрокидывающимся с негерметичной крышкой. Допускается эксплуатация их при температуре окружающего воздуха от 10° до 40°С.

     3.2 Устройство котла

     Разрабатываемый котел имеет вместимость варочного сосуда 160 литров. Форма корпуса прямоугольная.

     Котел представляет собой сварную конструкцию, состоящую из цилиндрического варочного сосуда с вогнутым днищем, наружного котла, покрытого теплоизоляцией и облицовкой.

     Замкнутое пространство между варочным сосудом и наружным котлом служит пароводяной рубашкой котла.

     К дну наружного корпуса приварена стальная коробка прямоугольной формы — парогенератор, внутри которого находятся шесть тэнов, кран уровня воды и электрод защиты «сухого хода».

     Сверху варочный сосуд котла закрывается откидной крышкой, имеющей пружинный противовес, облегчающий подъем и удержание ее в открытом положении. Плотное прилегание крышки к варочному сосуду обеспечивает резиновая теплостойкая прокладка, уложенная по кольцевому пазу. 

     Для слива жидкости из варочного сосуда установлен сливной кран с сеткой. На котле установлена контрольно-измерительная и предохранительная арматура, которая служит для контроля и регулирует величину давления пара в пароводяной рубашке.

     

     На котле установлены: электро-контактный манометр, края уровня, двойной предохранительный клапан и наполнительная воронка с запорным краном.

     Манометр установлен для измерения давления в пароводяной рубашке котла. На котлах устанавливается электромагнитный манометр, с помощью которого можно автоматически устанавливать уровень давления в пароводяной рубашке и осуществлять управление тепловым режимом.

     В таком манометре установлено три стрелки. Одна подвижная и две неподвижные, которые перемещаются при помощи специального ключа.

     Подвижная стрелка постоянно показывает давление в пароводяной рубашке котла. Неподвижные стрелки перед началом работы устанавливаются на верхний и нижний предел давления пара в рубашке.

     При включении парогенератора в работу, давление пара в пароводяной рубашке начинает возрастать, и при достижении верхнего заданного уровня давления подвижная стрелка совпадает с неподвижной, замыкаются их контакты, и котел автоматически переключается на 1/6 его мощности.

     Давление в пароводяной рубашке начинает снижаться и при совпадении подвижной стрелки с нижней неподвижной, котел снова переключается на максимальную мощность. Таким образом, работа котла автоматически поддерживается в нужном заданном режиме работы. 
 
 

     Двойной предохранительный клапан состоит из двух клапанов — парового и вакуумного, — которые служат для аварийного сброса пара из пароводяной рубашки, когда давление возрастет свыше 0,05 МПА (0,5 кгс/см), и устранения разрежения в ней после окончания работы котла.

     

     

     3.3 Принцип действия разрабатываемого пищеварочного котла 

     Рабочая камера обогревается паром, образующимся в парогенераторе: при подводе тепла вода в парогенераторе нагревается до кипения и превращается в пар. Пар поступает в пароводяную рубашку и конденсируется на стенках варочного сосуда, отдавая теплоту парообразования и нагревая их, и в виде конденсата стекает обратно в парогенератор.

     При повышении давления в пароводяной рубашке котла сверх допустимой величины пар через паровой колпак начинает выходить в атмосферу. Вакуумный клапан открывается под давлением наружного воздуха, когда в рубашке образуется вакуум. Вакуум в рубашке котла образуется при охлаждении котла в результате конденсации пара, так как удельный объем пара больше удельного объема воды (конденсата). 

     Кран уровня устанавливается в парогенераторе котла и контролирует верхний уровень воды, а нижний уровень контролирует электрод «сухого хода».

     Наполнительная воронка с запорным краном предназначена для заполнения парогенератора дистиллированной или кипяченой водой. Она установлена в верхней части котла и имеет фильтрующую сетку с крышкой.

     К котлу подведен трубопровод горячего и холодного водоснабжения, которые соединяются в одну поворотную трубу, заканчивающуюся краном с патрубком.

     Рядом с котлом на стене устанавливается станция управления, которая представляет собой металлический ящик, внутри которого размещены клеммный щиток, два магнитных пускателя, кнопки «Пуск» и «Стоп», сигнальные лампы, реле, плавкие предохранители, переключатель режима работы котла, тумблеры с надписью «Автоматическая работа» и «Разогрев». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Клеммный щиток служит для соединения всех приборов станции управления к электросети. Магнитные пускатели и кнопки включают и выключают тэны котла, а плавкие предохранители защищают электрические цепи от короткого замыкания. Сигнальные лампы служат для контроля подключения котла к электросети и режим его работы. С помощью тумблеров включают требуемый режим работы котла.

     Котел работает в двух режимах. В первом режиме котел работает сначала на полной мощности, а затем после повышения давления в рубашке да заднего верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/9 мощности). После понижения давления до нижнего заданного предела котел вновь включается на полную мощность. Во втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагревательные элементы полностью отключаются. Доведение до готовности продукта осуществляется за счет аккумулированного тепла.