Задание 13

Каким образом регулируется тепловая мощность электротепловых аппаратов?

Тепловое оборудование, работающее с использованием электроэнергии, имеет ряд существенных преимуществ в сравнении с другими видами тепловых аппаратов: широкий диапазон степеней нагрева, высокий коэффициент полезного действия, достигающий 90%, отсутствие продуктов сгорания,- широкие возможности для применения приборов автоматики.
В войсковых столовых из электрического оборудования чаще всего используются котлы, плиты, кипятильники. Наибольшее распространение имеют электротепловые аппараты, основным рабочим органом которых являются электронагревательные элементы, предназначенные для преобразования электрической энергии в тепловую. Материалы, используемые для их изготовления, должны, обладать высоким удельным сопротивлением и выдерживать длительную работу при высокой температуре. Этим требованиям удовлетворяют специальные сплавы: нихром, фехраль.В качестве изоляторов при изготовлении электронагревателей; используют слюду, окись магния (периклаз) и кварцевый песок.;
Кроме того, используют керамическую изоляцию из шамота с огне: упорной глиной, а в качестве изоляционных опор — фарфор и керамику.По конструктивному оформлению электронагреватели с металлическим сопротивлением подразделяют на три группы: открытые, закрытые (с доступом воздуха) и герметизированные. Открытые нагревательные элементы — это спирали из нихромовой или фехралевай проволоки, которые подвешивают на изолятоpax из керамики или укладывают в пазы керамических плиток.; Они просты в изготовлении и обслуживании, но имеют ограниченный срок службы (до 600 ч) из-за быстрого окисления и выхода спирали из строя. К недостаткам следует отнести также повышенную опасность поражения током.
Закрытые нагревательные элементы представляют собой спирали, запрессованные в электроизоляционную массу и помещенные в защитный кожух. Они защищены от механических повреждений, но не изолированы полностью от доступа воздуха. Закрытые нагревательные элементы применяют в конфорках электроплит, мармитов, сроки службы их до 2000 ч. Наибольшее распространение в электротепловых аппаратах получили герметически закрытые трубчатые электронагреватели (тэны). Они представляют собой цельнометаллические трубки, внутри которых нихромовая- спираль запрессована периклазом или кварцевым песком (рис. 23).
Трубки для тэнов изготовляют из стали, латуни или меди. Тэны рассчитаны на определенные условия работы в зависимости от теплосъема среды. Различают тэны, предназначенные для нагрева воздуха, масла или воды. Основным показателем при этом является допустимая удельная нагрузка на поверхности спирали и трубки в зависимости от мощности тэна. Сроки службы герметически закрытых электронагревателей 10 000 ч.
Эксплуатация тэнов, предназначенных для нагрева воды, в воздушной среде приводит к их быстрому выходу из строя вследствие перегрева спирали. Использование для нагрева воды тэнов, предназначенных для эксплуатации в воздушной среде, неэффективно. Для регулирования степеней нагрева при подключении электронагревательных элементов к однофазной сети спираль разбивают на две секции, каждая сопротивлением г, которые можно включать последовательно, параллельно или включить только одну секцию.
При последовательном соединении общее сопротивление нагревательного элемента составит R\ = 2г.
Если включить одну секцию, то получается вторая ступень мощности. При этом сопротивление электронагревательного элемента будет равно R2 = г. Если включить обе секции параллельно, полу-, чается высшая ступень мощности, при этом сопротивление составит Rs = г/2.
Таким образом, выделение тепла в трех случаях за одинаковое время и при неизменном напряжении тока будет зависеть только от сопротивления, а соотношения мощности будут определяться следующими величинами: Рг: Р2: Р3 = 1: 2: 4. Так осуществляют регулирование степеней нагрева в жарочных шкафах, в конфорках электроплит и мармитов.