Основные тепловые технологические аппараты и устройства в коммунальном хозяйстве, их режимы работы. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ТЕПЛОВЫХ АППАРАТОВ. Общие принципы устройства тепловых аппаратов требования, предъявляемые к тепловым аппаратам

• Название: Общие принципы устройства тепловых аппаратов требования, предъявляемые к тепловым аппаратам
• Анкор: Основные тепловые технологические аппараты и устройства в коммунальном хозяйстве, их режимы работы
• Дата: 04.05.2022
• Размер: 46.09 Kb.
• Имя файла: ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ТЕПЛОВЫХ АППАРАТОВ.docx
• Тип: Документы; #511733

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ТЕПЛОВЫХ АППАРАТОВ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТЕПЛОВЫМ АППАРАТАМ

Тепловые аппараты, применяемые на предприятиях общественного питания, отличаются устройством, прин­ципом действия, конструктивным исполнением, назна­чением и правилами эксплуатации. Однако можно выделить общие требования, предъявляемые к тепловым, аппаратам, которые условно группируют на: техноло­гические; эксплуатационные; энергетические; экономи­ческие; техники безопасности и охраны труда; техниче­ской эстетики. Все приведенные группы требований связаны и взаимообусловлены между собой — одна группа требований предопределяет другие.

Технологические требования. Конструкция аппарата должна прежде всего удовлетворять технологическим требованиям процесса тепловой обработки продуктов.

Технологические требования заключаются в макси­мально возможном соответствии режима работы, пара­метров, устройства рабочей камеры, загрузочного и разгрузочного устройства аппарата физическим и хими­ческим изменениям, происходящим в пищевых продук­тах при их тепловой_/ обработке, которая существенно влияет на качество готового продукта.

Под технологическими параметрами понимают тем­пературу и давление в аппарате, скорость движения продукта через аппарат и т. д. При этом необходимо, чтобы конструктивные и эксплуатационные показатели аппарата обеспечивали оптимальные режимы техноло­гического процесса, т. е. прохождение процесса должно осуществляться за возможно минимальный промежуток времени с получением наилучшего результате (высокие органолептические показатели, максимальное сохранение пищевых, ароматических и вкусовых ве­ществ, максимальный выход и другие качественные показатели готового продукта).

Соответствие конструкции аппарата требованиям технологического процесса является наиболее важным фактором в повышении качества кулинарной продукции. В связи с этим на предприятиях общественного питания эксплуатируется большое количество специализирован­ных аппаратов, предназначенных для реализации од­ного или нескольких технологических процессов (котлы, фритюрницы, сковороды, кипятильники, шкафы и др.), наиболее полно удовлетворяющих требованиям кон­кретного процесса.

Примером несоответствия конструкций аппарата требованиям технологического процесса является варка бульонов в котлах. Так, чрезвычайно важной техноло­гической операцией при варке бульонов является перио­дический съем жира с поверхности бульона. Однако в пищеварочных котлах эта операция конструктивно не реализована. Это приводит к тому, что качество бульона резко ухудшается за счет большого содержа­ния в нем эмульгированного жира, образуемого в процессе кипения.

Возможность устранения несоответствия конструк­ции котлов технологическим требованиям к процессу варки костных бульонов изложена в главе 8. При рассмотрении конкретного вида тепловой аппаратуры (в последующих главах учебника) детально рассматри­ваются технологические требования к этому виду обо­рудования.

Эксплуатационные требования. Данные требования выражают соответствие режима работы, конструктив­ных особенностей машины или аппарата его рацио­нальной эксплуатации. Эксплуатационные требования к аппаратам предусматривают в качестве непременного условия простоту их обслуживания с минимальной затратой труда; устойчивость к коррозии, которая может возникнуть при воздействии обрабатываемых продуктов, окружающей среды и моющих средств; доступность аппарата для осмотра, чистки, ремонта; бесперебойность и бесшумность в работе. Эксплуата­ционные требования предопределяют необходимость автоматизации контроля и регулирования технологического процесса. Автоматизация обеспечивает постоян­ство заданного технологического режима в аппарате, упрощает его обслуживание, ведет к уменьшению численности обслуживающего персонала и способствует повышению качества кулинарной продукции.

Энергетические требования. Энергетические требо­вания отражают возможность машины или аппарата затрачивать минимальное количество энергии на выпол­нение технологического процесса, т. е. аппараты долж­ны быть энергосберегающими. Существенным резервом улучшения энергетических показателей тепловых аппаратов является снижение потерь теплоты. Одним из основных энергетических показателей работы аппаратов является удельный расход энергии на единицу готовой продукции.

Конструктивные требования. Сущность этих требо­ваний заключается в соответствии конструкции аппарата современным условиям машиностроения. Конст­руктивные требования, предъявляемые к аппаратам, связаны с их проектированием, изготовлением, транс­портировкой и монтажом. Важными конструктивными требованиями являются:

Т е х н о л о г и ч н о с т ь, т. е. соответствие конструк­ции и материалов технологии машиностроения в усло­виях массового производства. Технологичность аппара­тов должна выдерживаться в течение всего цикла его производства — начиная от заготовки деталей и кончая испытанием готовых машин и аппаратов;

унификация и нормализация деталей и узлов, максимальное использование стандартизированных деталей и изде­лий. Соблюдение этих требований повышает серий­ность и технологичность оборудования;

секционность, которая улучшает условия его эксплуатации, облегчает разработку, перемещение и сборку при монтаже и ремонте;

техническое совершенство, работоспо­собность и надежность. Техническое совер­шенство аппарата характеризуется периодом, в течение которого аппарат по своим основным показателям соответствует современному уровню развития техники.

Под надежностью машины или аппарата понима­ется их способность выполнять свои технологические функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемой наработки.

Наработка — это продолжительность или объем работы машины или аппарата, измеряемые в единицах времени или весовых (объемных) единицах по перерабатывае­мому сырью.

Надежность машины или аппарата зависит от их безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Количественно она может быть оценена как произведение вероятности безотказной работы в течение заданного времени и коэффициента оптималь­ного технического использования машины или ап­парата.

Безотказность характеризует способность маши­ны или аппарата сохранять работоспособность в тече­ние некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Долговечность — это способность машины или ап­парата сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для техниче­ского обслуживания и ремонта. Долговечность харак­теризуется ресурсом или сроком службы до одного из видов ремонта.

Ремонтопригодность характеризует приспособленность машины или аппарата к предупреждению, обна­ружению и устранению отказов и неисправностей.

Сохраняемость отражает свойство машины или аппарата сохранять эксплуатационные показатели в процессе их хранения и транспортировки.

Конструктивными достоинствами аппарата являют­ся также простота его устройства, небольшая масса и размеры, изготовление из недорогих и доступных материалов, удобство эксплуатации.

Экономические требования. Данные требования отражают минимальные затраты на изготовление, мон­таж и эксплуатацию машины или аппарата при сохра­нении их высоких технико-экономических показателей. К числу таких показателей относятся: удельная производительность, удельный расход энергии, металлоем­кость, коэффициент полезного действия.

Удельная производительность — это ко­личество продукции, выпускаемой машиной или аппа­ратом в единицу времени, отнесенное к объему рабочей камеры или площади рабочей поверхности:

Q_уд = Q_T / V_T или Q_уд = Q_T/F₀,

где Q_T — теоретическая производительность, кг/с; V₀—объем рабочей камеры аппарата, м³; Р₀ — площадь рабочей поверхности, м².

Чем выше показатель удельной производительности, тем больше технические возможности машины или аппарата, тем конкурентоспособнее она в сравнении с другими аппаратами, выполняющими аналогичные технологические операции.

Удельная металлоемкость — это количе­ство металла, приходящегося на единицу выпускаемой продукции:

m_уд = М/ Q_T,

где М— масса машины или аппарата, кг.

Чем меньше удельная металлоемкость, тем эконо­мичнее и дешевле машина или аппарат, а следова­тельно, ниже расход на ее амортизацию и ремонт.
Требования техники безопасности и охраны труда. Безопасность работы аппаратов и удобство их обслужи­вания являются важнейшими требованиями, предъяв­ляемыми к аппаратам.

По советскому законодательству в каждых ведом­ственных и межведомственных испытаниях новых видов аппаратов и машин обязательно участвует специалист по технике безопасности и охране труда. Задача этих специалистов заключается в том, чтобы самым стро­жайшим образом с позиции охраны труда принимать испытываемые образцы и не рекомендовать в производ­ство те из новых аппаратов, которые не отвечают условиям безопасности работы на них.

Аппараты рассчитывают и изготовляют с надле­жащим запасом прочности, оборудуют предохранитель­ными устройствами и ограждают движущиеся их части. Температура наружных ограждений аппаратов не должна вызывать ожогов при соприкосновении с ними. Электрические аппараты должны отвечать всем требо­ваниям электробезопасности и иметь надежное зазем­ление или зануление. У газового оборудования должны быть предусмотрены устройства, исключающие попада­ние газа и вредных продуктов сгорания в помещения.

Требования технической эстетики и эргономики. При разработке конструкции аппаратов и машин требо­вания технической эстетики в самом общем виде сво­дятся к тому, чтобы все производимое человеком было не только полезно, но и красиво. Надлежащий внешний вид аппарата в сочетании с рациональным цветовым оформлением, освещенностью и микроклиматом в цехе снижает зрительное и общее утомление работников, облегчает труд, повышает его производительность, способствует получению продукции высокого качества. Размеры аппаратов, расположение пультов управления и их форма должны удовлетворять требованиям эрго­номики и антропологическим особенностям человека. Это снижает утомляемость обслуживающего персонала и также приводит к повышению производительности труда.

Следует отметить, что при создании новых, совер­шенных тепловых аппаратов все вышеперечисленные требования следует рассматривать в едином комплексе.


ЗНАЧЕНИЕ СТАНДАРТИЗАЦИИ, НОРМАЛИЗАЦИИ И УНИФИКАЦИИ В УЛУЧШЕНИИ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ АППАРАТОВ

Повышение качества изготовления оборудования — одна из основных задач дальнейшего совершенство­вания, техники предприятий общественного питания. В условиях ускорения научно-технического прогрес­са можно выделить несколько направлений совершен­ствования теплового оборудования:

создание аппаратов непрерывного действия;

автоматизация и механизация аппаратов;

создание специализированных аппаратов с целью увеличения их кпд, повышения производительности и улучшения условий обслуживания;

создание аппаратов с прогрессивными способами обогрева;

типизация и стандартизация оборудования и связан­ная с ними унификация узлов и механизмов различных аппаратов.

В настоящее время разработаны и утверждены ГОСТы на все виды теплового оборудования, которые являются обязательным документом для всех предприя­тий и организаций, конструирующих и выпускающих оборудование, а также эксплуатирующих и осущест­вляющих его ремонт и техническое обслуживание.

ГОСТы регламентируют основные параметры типо­размеров оборудования и содержат важнейшие сведения по каждому из них: наименование изделия; обозна­чение модели; наименование и величина основных параметров; технические требования и показатели надежности; требования техники безопасности; комп­лектность изделия; правила приемки и методы испыта­ний и др. ГОСТы предусматривают унификацию отдель­ных видов оборудования, выпускаемого различными заводами, что создает предпосылки для кооперирования заводов, изготавливающих отдельные узлы, детали, запасные части. Задача унификации отдельных узлов — выпускать тепловое оборудование одного вида разных типоразмеров, необходимых для предприятий общест­венного питания различных типов и мощностей, так чтобы получить оптимальные технико-эксплуатацион­ные показатели тепловых аппаратов.

В практике конструирования тепловых аппаратов предприятий общественного питания наметились два основных направления:

выпуск аппаратов, различных по мощности и га­баритам;

создание секционных аппаратов с максимальной унификацией и нормализацией. При этом секции могут использоваться в качестве самостоятельного аппарата или соединяться одна с другой, образуя единый аппарат заданной мощности или технологическую линию. В этом оборудовании размеры по ширине (глубине) и высоте до рабочей поверхности одинаковы, а длина аппарата кратна модулю. За модуль принята вели­чина 100 мм. Это оборудование получило на­звание секционного модулированного. Новое секцион­ное модулированное оборудование предназначено для работы с функциональными емкостями, что достигается унификацией размеров рабочих камер и рабочих по­верхностей с функциональными емкостями.
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ТЕПЛОВЫХ АППАРАТОВ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИХ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Основные части тепловых аппаратов. Тепловые аппа­раты имеют общую цель конструирования — осуще­ствление процессов тепловой обработки пищевых про­дуктов при изготовлении из них кулинарных изделий. Поэтому независимо от технологического назначения тепловые аппараты состоят из следующих основных частей: рабочей камеры, теплогенерирующего устройства, рабочего органа, корпуса, основания (постамен­та), тепловой изоляции, кожуха, контрольно-измери­тельной и предохранительной арматуры, приборов автоматического регулирования.

Под рабочей камерой понимается та часть аппарата, в которой осуществляется тепловая обработка продук­тов. Она имеет различные формы и размеры, определяе­мые технологическим назначением аппарата. Например, камеры шкафов для жарки и выпечки, варочные сосуды пищеварочных котлов, камеры СВЧ-аппаратов.

Рабочие камеры могут быть подвижными (электро­сковороды, опрокидывающиеся пищеварочные котлы) и неподвижными (стационарные пищеварочные котлы, жарочные шкафы и т. п.).

Под теплогенерирующим устройством аппарата понимается та его часть, в которой или с помощью которой происходит образование тепловой энергии (газовые горелки, конфорки, трубчатые электронагре­ватели, топочные объемы, ИК-нагреватели, магнетрон).

В электрических плитах рабочая камера и теплогенерирующее устройство совмещены в единой конструк­ции — конфорке, в твердотопливных, жидкотопливных и газовых плитах эти части конструкции разъеди­нены.

Виды теплогенерирующих устройств и их конструк­тивные особенности рассматриваются в главе 6.

Корпус служит для монтажа на нем всех основных частей аппарата. Корпус аппарата устанавливается на основании — постаменте.

Тепловая изоляция аппарата, как правило, нано­сится на наружную поверхность рабочей камеры и выполняет следующие функции: уменьшает, потери тепла в окружающую среду (повышает тепловой кпд аппарата), предохраняет обслуживающий персонал от ожогов и способствует созданию комфортных усло­вий труда.

Кожухом обычно покрывают рабочую камеру аппа­рата снаружи, он предохраняет тепловую изоляцию от различного рода воздействий и придает аппарату внешний вид, отвечающий требованиям технической эстетики.

Арматура предназначена для пуска, остановки и правильной эксплуатации аппарата, а также для регу­лирования его работы. К арматуре относятся краны, вентили, задвижки, наполнительные воронки с указа-: телем уровня, предохранительные клапаны и др. -

Контрольно-измерительные приборы, и приборы автоматического регулирования предназначены для контроля режима работы аппарата (давления, темпе­ратуры), его регулирования и обеспечения безопасных условий эксплуатации аппарата.

Материалы, используемые для изготовления тепло­вых аппаратов. Материалы, из которых изготавли­ваются аппараты, должны обеспечивать их надежность и прочность. Кроме того, материалы, из которых изго­тавливают части аппаратов, контактирующие с продук­тами, должны быть химически стойкими, нейтральными, не подвергаться коррозии, хорошо очищаться и быть стойкими к моющим средствам.

По назначению материалы могут быть подразде­лены на: конструкционные, теплоизоляционные и электротехнические.

Конструкционные материалы предназна­чены для изготовления деталей аппаратов (кожухов, рабочих камер, рабочих органов, станин и т. д.). Чаще всего в качестве конструкционных материалов исполь­зуются черные и цветные металлы, их сплавы и пласт­массы.

К черным металлам относятся железо и его спла­вы — чугуны и стали. Чугун — железный нековкий сплав, содержащий от 2 до 4,5 % углерода, до 2,5% фосфора и 0,88 % примесей марганца, кремния и серы.

Для изготовления аппаратов предприятий общественного питания чаще всего используется серый чугун, характеризующийся тем, что большая часть углерода в нем находится в виде свободно выделенного графита, что придает серый цвет поверхности излома. В марках чугуна после букв СЧ (серый чугун) следуют цифры: первые две обозначают предел прочности при растяже­нии (в кгс/мм²), вторые две — предел прочности при изгибе. Например, конфорки электрических плит изготавливаются из чугуна СЧ 18-36 и СЧ 21-40. Всего в соответствии с ГОСТ 1412—70 выпускается десять марок серого чугуна. Из чугуна изготавливаются станины, корпуса и рабочие камеры некоторых аппа­ратов (сковороды).

Сталь — это сплав железа с углеродом (до 2 %). В зависимости от химического состава различают сталь углеродистую и легированную (с различными присадками). В легированных сталях содержание легирующих элементов может составлять до 45 %. Если легирующих элементов в стали больше, чем железа, а содержание последнего менее 50...55 %, то такие стали называются сплавами. В названия марок стали входят буквенные индексы, обозначающие легирующие элементы (X — хром, Н — никель, Г — марганец, Т — титан, М — мо­либден, Д — медь, В — вольфрам, С — кремний и т. д.), и цифры, показывающие содержание этих элементов. Например, сталь марки 12ХНЗ содержит 1,2 % угле­рода и 3 % хрома и никеля.

По свойствам и назначению стали и сплавы делятся на три группы:

коррозионно-стойкие (нержавеющие);

жаростойкие (окалиностойкие), работающие в нена­груженном состоянии, при температурах выше 550 °С;

жаропрочные, работающие в нагруженном состоя­нии, при температурах выше 600 °С.

Из углеродистой стали обыкновенного качества изготовляют корпусные детали, крышки, кожухи и другие детали, не несущие нагрузок и не соприкасаю­щиеся с пищевыми продуктами.

Для изготовления деталей, испытывающих большие нагрузки, применяют качественные углеродистые не­ржавеющие стали марок 40Х, 65, 12ХНЗ, 20Х.

Для изготовления деталей машин и аппаратов, не­посредственно контактирующих с продуктами, приме­няют легированные стали марок Х12, 9ХС, 9ХВТ и высо­колегированные коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали марок Х18Н9, Х18Н9Т, 1X13 и др.

Из цветных металлов для изготовления тепловых аппаратов наибольшее применение получил алюминий и его сплавы.

Лучшим металлом для изготовления частей и узлов аппаратов, соприкасающихся с продуктом, является нержавеющая сталь. Следует избегать использования для этих целей алюминия. Это связано с тем, что алю­миний накапливается в организме человека и практи­чески не выводится из него. Наукой установлен факт, что алюминий, накопленный в организме человека, может стать одной из причин старческого слабо­умия.

Пластмассы и некоторые другие синтетические мате­риалы применяются для изготовления деталей, испыты­вающих средние нагрузки. Преимущества пластмасс — их легкость, антикоррозионность, бесшумность в работе. Недостаток — низкая термостойкость.

Теплоизоляционные материалы приме­няют для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду и снижения температуры наружных стенок ап­парата.

Теплоизоляционные материалы, применяемые в тепловом оборудовании, должны обладать следующими свойствами: низким коэффициентом теплопроводности; небольшой плотностью; высокой термостойкостью; прочностью; низкой гигроскопичностью; биостойкостью; антикоррозионностью; безвредностью; низкой стои­мостью. Практически ни один из существующих мате­риалов не может удовлетворять всем вышеперечислен­ным требованиям, поэтому в каждом конкретном случае необходимо выбирать такой изоляционный материал, который наиболее Полно отвечает требованиям данной конструкции аппарата.

Теплоизоляционные материалы бывают: минераль­ного (асбест, глина, гипс и др.), растительного (пробка, торф, опилки и др.) и животного происхождения (шерсть, шелк, войлок), а также искусственные (пе­нопласт).

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

Все перечисленные виды изоляционных материалов используются для изоляции тепловых аппаратов и трубопроводов подводящих коммуникаций.