Нагревательные поверхности

С целью обеспечения технологичности применения и повышения тепловой эффективности тэны, рэны, ИК- излучатели функционируют в составе нагревательных по­верхностей - металлических или керамических конфорок.

Конфорки - это устройства для электроплит объектов общественного питания, представляющие собой греющие поверхности определенных размеров.

Конфорки классифицируют по следующим при­знакам:

по типу используемых нагревателей - открытого, закрытого и герметичного исполнения;

способу осуществления технологического процес­са — для тепловой обработки в наплитной посуде, не­посредственной жарки и поддержания пищи в горячем состоянии;

форме – прямоугольные, квадратные и круглые;

способу передачи теплоты нагреваемому изделию (посуде) - кондуктивного, инфракрасного и индукцион­ного нагрева;

массе – инерционные, малоинерционные и безынер­ционные.

Размеры конфорок зависят от типа плиты, в кото­рой они используются.

Обычно площадь (размеры) ра­бочей поверхности конфорки определяется параметрами наплитной посуды и количеством одновременно подвер­гающихся тепловой обработке изделий.

В качестве материала корпуса конфорки обычно ис­пользуют чугун, обладающий высокой степенью черно­ты (0, 84) и соответственно высоким коэффициентом те­плоотдачи лучеиспусканием, что весьма существенно для конфорок, предназначенных для работы с наплит­ной посудой. Кроме того, чугун имеет малую стоимость, достаточную механическую прочность и теплопровод­ность, выдерживает высокие температуры и не вступает в химические реакции с нагреваемой средой и изоля­ционным материалом. Недостатки чугуна - хрупкость и подверженность термическим деформациям, которые возникают в корпусе за счет неравномерности его на­грева. Особенно большие деформации происходят в кор­пусе при термических ударах (резком перепаде темпе­ратур). Например, неоднократное попадание жидкости на рабочую поверхность чугунной конфорки приводит к образованию трещин в материале. При остывании кон­форки после ее отключения в трещины проникает влага из окружающей среды и, попадая в изоляционный мате­риал, ухудшает его диэлектрические свойства. В резуль­тате конфорка быстро выходит из строя.

Основные характеристики конфорок: относительная удельная поверхностная мощность, технический коэффи­циент полезного действия, номинальная мощность, напря­жение питания, температура рабочей поверхности, продол­жительность разогрева и площадь рабочей поверхности.

Номинальная (максимальная) мощность конфорки характеризует количество выделяемой энергии. Мощ­ность конфорок для плит объектов общественного пита­ния, как правило, составляет 0, 5...5, 5 кВт на напряже­ние 220 В.

Температура рабочей поверхности определяется тех­нологическим назначением конфорки и принимается равной среднеарифметическому значению температуры, установившейся на поверхности конфорки примерно че­рез 90 мин после включения. Конфорки для варки и жарки в наплитной посуде имеют максимальную темпе­ратуру рабочей поверхности 450 °С, для жарки изделий непосредственно на поверхности конфорки - 300 °С, для поддержания готовой продукции в горячем состоянии - 250 °С. Для чугунных конфорок превышение темпера­туры 450 °С недопустимо, так как при более высоких температурах происходит перекристаллизация чугуна и, как следствие, коробление, растрескивание корпуса и быстрый выход его из строя.

Конфорка открыто­го типа кондуктивного нагрева. Нагревательная спи­раль пропущена через керамические изоляторы, встав­ленные в пазы чугунного корпуса со стороны, противопо­ложной жарочной поверхности. Изоляторы со спиралью закрыты экранирующим листом и теплоизоляцией. Кор­пус конфорок этого типа имеет большую массу, что пре­допределяет их высокую инерционность.

Поскольку воздух, окружающий спираль, практиче­ски неподвижен, теплота от нее к корпусу конфорки передается главным образом излучением. При этом про­волока спирали сильно перегревается даже при неболь­ших удельных нагрузках в связи со значительным тер­мическим сопротивлением слоя неподвижного воздуха.

Естественно, что форма изолятора в этом случае име­ет существенное значение. Изолятор должен как можно меньше перекрывать спираль, обеспечивая возможность передачи лучистой энергии от спирали к корпусу кон­форки в виде прямого излучения. Для улучшения тепло­отвода от спирали пазы в корпусе конфорки и изолято­ры имеют форму (в поперечном сечении), обеспечиваю­щую минимальный зазор между спиралью и корпусом по большей части ее сечения.

За счет развитой поверхности корпуса, значительно превышающей площадь поверхности спирали, и мини­мального расстояния между ними улучшается теплоотток от спирали, что приводит к снижению температуры спирали и увеличению срока ее службы.

Обычно в конфорках этого типа используют две спи­рали, которые располагают в корпусе таким образом, чтобы обеспечить относительно равномерный нагрев ра­бочей поверхности при включении одной спирали.

Конфорка закрытого типа кондуктивного нагрева состоит из чугунного корпуса, пазы которого заполнены электроизоляционной массой, куда запрессованы спирали (обычно четыре), чаще всего из нихрома (рис. 13.17). Для уменьшения потерь теплоты нижней стороной конфорки электроизоляционный слой закрыт листом алюминиевой фольги (альфоли) и кожухом, имеющим тепловую изоля­цию. В большинстве типов конфорок под листом альфоли размещают стальной лист, который обеспечивает поддер­жание изоляционной массы, а теплоизоляционный лист удаляют от него на некоторое расстояние. При этом об­разовавшееся воздушное пространство служит дополни­тельным термическим сопротивлением.

Благодаря тепловой изоляции теплота, выделяемая спиралями, в основном направляется на рабочую по­верхность конфорки, а температура на наружной поверх­ности кожуха не превышает 120...140 °С.

Нагревательные спирали конфорки (если их четыре) соединяют по две параллельно в две секции на клеммной колодке, которая обычно размещена на нижней части кожуха. Для улучшения теплоотвода от спирали пазы в чугунном корпусе конфорки имеют форму (в поперечном сечении), обеспечивающую минимальный зазор между спиралью и корпусом по большей части ее сечения.

Электроизоляционная масса, находящаяся между спи­ралью и корпусом, обладает высоким электрическим сопротивлением (хороший диэлектрик), что позволяет располагать спираль на расстоянии 1, 5...2 мм от корпу­са. Кроме того, этот материал отличается высокой те­плопроводностью, за счет чего значительно улучшаются условия теплопередачи от спирали к корпусу, что приво­дит к снижению температуры спирали и значительному увеличению срока ее службы по сравнению с конфорка­ми открытого типа.

Мощность конфорки обычно регулируется с помо­щью кулачкового переключателя в соотношении 4: 2: 1 за счет различного соединения секций нагревательных спиралей: параллельно, одна секция и последовательно.

Конфорки с залитыми тэнами представляют со­бой, как правило, чугунный корпус круглой или прямо­угольной формы, в котором залиты тэны. Форма тэнов может быть самой разнообразной, а их выводные концы могут располагаться в различных частях корпуса. Тэны в корпусе располагают таким образом, чтобы было обе­спечено относительно равномерное распределение темпе­ратурного поля по рабочей поверхности конфорки.

В конфорке с залиты­ми тэнами, выводные концы которых расположены в центральной части конфорки. Под чугунным корпусом на внутренней поверхности кожуха на некотором рас­стоянии закреплены листы альфоли и асбеста.

По сравнению с конфорками, у которых в качестве нагревателей использованы спирали конфорки с зали­тыми тэнами обладают следующими преимуществами:

увеличение срока службы чугунного корпуса за счет армирования тэнами (снижается трещинообразование в корпусе при знакопеременных тепловых нагруз­ках); в случае появления трещин конфорка продолжает работать до выхода из строя тэнов;

уменьшение металлоемкости и, как следствие, сни­жение мощности и соответственно относительной удель­ной поверхностной мощности при разогреве жарочной по­верхности в течение 60 мин;

упрощение технологии изготовления благодаря со­кращению узлов конструкции и возможности избавле­ния от ручного труда.

Следует отметить, что все сказанное справедливо лишь при условии высокой надежности тэнов, посколь­ку абсолютная неремонтопригодность конфорки сводит на нет все ее преимущества при использовании тэнов низкого качества.

К условно малоинерционным конфоркам относят тэ- новые конфорки, в которые вмонтированы два тэна. В пе­риод начального разогрева включаются оба тэна. После до­стижения требуемой температуры процесс ее поддержания может осуществляться с помощью одного тэна.

К малоинерционным конфоркам относят конфорки с инфракрасными излучателями. В качестве нагревате­лей в них используются кварцевые и силитовые излуча­тели (генераторы) совместно с отражателями.

Рабочая поверхность такой конфорки изготовлена из материала, прозрачного для ИК-лучей (например, ситалла) или непрозрачного, но имеющего малую массу. В случае использования прозрачного материала энергия от излучателей в виде прямого излучения передается на- плитной посуде, а в случае использования непрозрачно­го - в основном в виде вторичного излучения и частично теплопроводностью от материала рабочей поверхности конфорки.

Металлоемкость малоинерционных конфорок в де­сятки раз меньше чугунных. Соответственно малая инер­ционность позволяет неограниченно автоматизировать тех­нологический процесс тепловой кулинарной обработки.