Котел пищеварочный электрический емкостью 250 дм3

     Теплоизоляционные материалы бывают минерального (асбест, глина, кизельгур, гипс), растительного (пробка, древесные опилки, измельченный торф) и животного (шерсть, шелк, войлок) происхождения.

     По  конструктивному оформлению все  теплоизоляционные материалы можно  подразделить на четыре группы: засыпные (перлит в засылке, минеральная вата, торфяная крошка); пластичные (асбозурит, совелит мастичный); оберточные гибкие (асботкань, маты и войлок из минеральной ваты, строительный  войлок);  формовочные (скорлупы, цилиндры и плиты из минеральной ваты, сегменты и торфоплиты, плиты перлитовые).

     Теплоизоляционные материалы должны отвечать следующим  требованиям: иметь низкие коэффициенты теплопроводности и .теплоемкости, небольшую плотность, высокую термостойкость, достаточную прочность, низкую гигроскопичность, биостойкость, атнкоррозийность, безвредность, а также быть удобными при монтаже и дешевыми.

     Электротехнические  материалы могут быть подразделены на две основные группы: материалы  с высоким удельным сопротивлением и электроизоляционные.

     Материалы с высоким удельным сопротивлением предназначены для изготовления собственно нагревательных элементов, в которых электрическая энергия  преобразуется в тепловую. Помимо высокого удельного сопротивления (1,0 – 1,5 Ом·мм²/м), такие материалы должны иметь высокую температуру плавления, незначительный температурный коэффициент линейного расширения, быть стойкими к окислению при сильном и продолжительном нагревании в воздушной среде, выдерживать высокие температуры и резкие колебания ее без изменения механических свойств. Этим требованиям отвечают так называемые нихромы – сплавы никеля с хромом и фехрали – железохромалюминиевые сплавы. В зависимости от марки нихрома оптимальная рабочая температура его колеблется в пределах от 950 до 1250°С; для фехрали эта температура находится в пределах от 650 до 900° С. Широкое распространение получили нихромы, так как фехраль хотя и дешевле нихрома, но более хрупка в нагретом состоянии, и поэтому чаще выходит из строя.

     Электроизоляционные материалы не должны содержать веществ, которые при

     температуре 900 – 1100°С могут вступать в химические реакции с нагревательными элементами. Кроме эго, они должны обладать высокой электрической и механической прочностью, иметь хорошую теплопроводность и малую влагопоглощаемость, обладать способностью противостоять резким колебаниям температуры. Этим требованиям отвечают периклаз (плавленая окись магния), кварцевый песок, шамот (прокаленная и измельченная огнеупорная глина), слюда, кварцевое стекло, фарфор и керамика.

     Максимальной  рабочей температурой является: для  периклаза – 1400 – 1700° С, шамота – 1400 – 1500, фарфора – 500 – 600° С 
 

     1.4 Направления развития конструирования. 

     Анализ  конструктивных и эксплутационных особенностей таких серийно выпускаемых аппаратов массового производства, как пищеварочные котлы, позволяет сделать вывод о чрезмерной разнотипности их конструкций, которая приводит к тому, что аппараты имеют мало общих узлов и деталей в пределах своего типоразмерного ряда.

     Например, котлы емкостью 40 и 60 литров на электрическом  обогреве имеют несколько модификаций  и коренным образом отличаются от котлов емкостью 100, 160 и 250 л.

     Еще большие различия наблюдаются при  изготовлении аппаратов одного и  того же технического назначения, но при  использовании разных видов обогрева: пар, газ, электроэнергия и твердое  топливо.

     Это обстоятельство сводит к минимуму  возможность унификации, уменьшения металлоемкости и упрощения изготовления аппаратов.

     Принцип модулирования приобрел широкое  распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Современные горячие цеха оснащаются модульными аппаратами, скомплектованными в линии.

     Однако  этот принцип требует нового конструктивного  оформления аппарата, оказывает влияние  на его выходные параметры с технико-экономические  показатели. Расчеты показывают, чем  больше модуль, тем труднее конструировать аппарат, но тем больше возможность  унификации узлов и деталей.Оценивая серийные тепловые аппараты, сконструированные не по модульному принципу, можно выявить следующие недостатки:

     -  малая степень унификации;

     -  усложненная технология изготовления;

     -  низкие эргономические показатели;

     -  увеличенная производственная площадь. 
 

     При сопоставлении металлоемкости серийных котлов за сравнительную единицу  принимают массу котла, отнесенную к единице его емкости –  кг/дм³.

     Расчеты показывают, что при использовании  листоканальных панелей средний коэффициент уменьшения удельной металлоемкости панельного котла по отношению к серийному составляет Р=0,55.

     Как показывает анализ, панельные котлы  превосходят серийные по следующим  показателям: металлоемкости, технологичности  при изготовлении, эргономичности благодаря  приспособленности к функциональной таре, возможности унификации в результате применения одинаковых панельных эффектов, надежности в следствии жесткости панельных систем, к.п.д.

     Следует также отметить, что панельный  принцип применим к достаточно широкому кругу тепловых аппаратов, перспективен при создании новых аппаратов  периодического действия и трансформаторов; дает возможность по меньшей мере на 50% улучшить качество аппаратов, включая такие их показатели, как металлоемкость, степень унификации, технологичность, эргономичность, упрощает заводскую оснастку и производство. 

     2 ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО АППАРАТА

              

     2.1 Структурная схема 

     Принципиальная  схема устройства электрического котла  показана на рисунке 1 

       
 
 
 

Рисунок 1 – Принципиальная схема устройства электрического котла

     1 – парогенератор; 2 – паровая  рубашка; 3 – тепловая изоляция; 4 – корпус; 5 – кожух; 6 – варочный  сосуд; 7 – крышка; 8 – клапан-турбинка; 9 – двойной предохранительный клапан; 10 – манометр; 11 – наполнительная воронка; 12 – клапан уровня

    

       
 

     Рисунок 2 – Электрический котел КПЭ-250:

     1 –крышка; 2 – варочный сосуд; 3 –  теплоизоляция; 4 –пароводяная рубашка; 5 –станция управления; 6 – клапан-турбинка ; 7 – патрубок; 8 – противовес 9 –кран уровня; 10 – пароотводная трубка; 11 – вентиль (отвода пара); 12,13 – рукоятки вентилей подачи воды; 14 –наполнительная воронка; 15 –двойной предохранительный клапан; 16 – электроконтактный манометр; 17 – отражатель; 18 – двухстенная крышка; 19 – прижимные болты; 20 – сливной кран; 21 – наружный корпус; 22 – постамент. 

             Котел (рис. 2) состоит из варочного  сосуда, выполненного из нержавеющей  стали, наружного корпуса из  листовой конструкционной стали,  облицовки и постамента. Замкнутое  пространство между варочным  сосудом и наружным корпусом  служит пароводяной рубашкой. В  пространстве между наружным  корпусом и облицовкой уложена  теплоизоляция. К нижней части  наружного корпуса приварен корпус  парогенератора, в котором на отдельном щитке смонтированы шесть трубчатых электронагревателей (тэнов). Варочный сосуд закрывается откидной, закрепленной на валу шарнира двустенной крышкой, уравновешенной противовесом. Плотное прилегание крышки обеспечивается прокладкой из термостойкой пищевой резины, уложенной в канавке крышки, и накидными винтами. Для слива промывочных вод из варочного сосуда имеется сливной кран с сеткой. Каждый котел оборудован контрольно-измерительными приборами и арматурой: электроконтактным манометром, грузовым предохранительным клапаном, заливной воронкой с краном, клапаном-турбинкой, краном уровня и электродом «сухого хода», смонтированным в корпусе парогенератора.

    Котел оборудован трубопроводами холодного  и горячего водоснабжения, служащими  для заполнения варочного сосуда водой и его санобработки.

    Электроконтактный манометр – это контрольно-измерительный прибор, с помощью которого автоматически регулируется нагрев котла в зависимости от давления пара в пароводяной рубашке.

    Предохранительный клапан состоит из двух клапанов: верхнего – парового – для сброса давления из пароводяной рубашки при повышении его сверх 0,5 кгс/см и нижнего – воздушного – для пропуска воздуха в пароводяную рубашку при остывании котла и устранения тем самым вакуума.

    В предохранительном клапане в  процессе его эксплуатации возможно прикипание клапанов, что может привести к взрыву котла или его смятию. Для предупреждения аварии в предохранительном клапане предусмотрен рычаг, с помощью которого производится подрыв клапанов.

    Заливная  воронка с краном предназначена  для заполнения парогенератора водой. Кран воронки служит воздушным клапаном, так как используется для выпуска  воздуха из пароводяной рубашки  котла в момент его разогрева.

    Клапан-турбинка с отражателем и пароотводной трубкой, смонтированные на крышке котла,  служат  для  отвода  из  варочного  сосуда  пара,  образуемого  в результате кипения содержимого котла.

    Кран  уровня служит для контроля за верхним уровнем воды в парогенераторе. Нижний уровень воды автоматически контролируется с помощью электрода «сухого хода», подключенного к схеме защиты.

    Пищеварочный  котел может поставляться со съемной  подставкой под раздаточный бачок  и вставкой-вкладышем для варки  рыбы и овощей на пару. Электрокотел снабжен автоматическим управлением тепловым режимом и защитой тэнов от «сухого хода». 

    Двухступенчатое регулирование нагрева осуществляется по давлению пара в пароводяной рубашке. Разогрев содержимого котла происходит на полной мощности, варка – на .Элементы автоматического управления тепловым режимом котла и система защиты тэнов от «сухого хода» смонтированы в специальном шкафу станции управления. 

    2.2 Описание режимов работы электрического  котла КПЭ-250 

    Режим I – доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и автоматический перевод его на  мощности для осуществления процесса варки. Режим используется при варке супов, овощей и других блюд.

    Режим II – доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и доваривание его за счет аккумулированного тепла без расхода электрической энергии (котел отключен от электросети). Режим используется при варке крупяных изделий, кипячении молока, чая и др.

    2.3 Электрическая схема котла КПЭ-250

             Котлы имеют шесть тэнов. Сильный  нагрев достигается включением  всех тэнов   двойным   треугольником   или    двойной    звездой   в   зависимости   от напряжения  питающей сети, слабый нагрев  – включением одного из тэнов. 

    Различное соединение тэнов для получения  сильного нагрева достигается изменением положения перемычек на клеммной панели.

    Пищеварочные  котлы КПЭ-100, КПЭ-160 и КПЭ-250 имеют  одинаковую электрическую схему (см. рис. 3) и различаются только мощностью тэнов.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 3 – Электрическая схема котлов типа КПЭ

    Включение аппаратов осуществляется пакетным выключателем Q, а переключение режима работы – переключателем S3. При этом напряжение из сети подается на силовые контакты магнитных пускателей К1, К2, трансформатор Т и цепь управления катушкой магнитного пускателя К2.

    Если  электрод Е7 находится в воде, то цепь катушки реле К5 замкнута и реле срабатывает. Контакт 1К5 этого реле, замыкаясь, подготавливает к работе магнитный пускатель К2, а контакт 2К5 включает сигнальную лампу Н2

    Для удобства обслуживания котел имеет  две кнопочные станции (S1, S2), одна из которых находится на станции управления, а другая – непосредственно на котле. При нажатии на любую из кнопок «Пуск» под напряжением оказывается катушка магнитного пускателя К2, который включает один тэн Е2, сигнальную лампу Н4 и подает питание на нижнюю часть цепи управления. При этом под напряжением оказывается катушка магнитного пускателя К1, который включает остальные пять тэнов и сигнальную лампу Н3. В зависимости от режима (РI, РII), установленного переключателем режимов работы S3, кнопка «Пуск» будет сблокирована контактом 4К2 или 4К1.

    По  достижении в паровой рубашке  котла максимального давления замкнется контакт 2F электроконтактного манометра и сработает реле К3. Контакты этого реле отключат магнитный пускатель К1, отсоединив пять тэнов и выключив сигнальную лампу Н3, сблокируют подвижную стрелку электроконтактного манометра с контактом 2F и подготовят реле К4 к работе.