Водонагреватели

Водонагреватели по организационно-техническому признаку делятся на аппараты периодического и непрерывного действия. Водонагреватели периодического действия (емкостные) представляют собой емкость, периодически заполняемую водой и опоражниваемую по истечении времени, необходимого для нагревания воды до определенной (заданной) температуры. В водонагревателях непрерывного действия (проточных) нагреваемая вода непрерывно протекает через аппарат.

По виду используемого энергоносителя водонагреватели бывают электрические, газовые и твердотопливные.

Для оценки работы водонагревателей непрерывного действия введено понятие «стандартной производительности», под которой принимают количество нагреваемой воды от 10 до 90 ˚С. Стандартная производительность водонагревателя определяется по формуле

D_ст = D_д , (11.8)

где D_д – действительная производительность водонагревателя, кг/ч;

t₂ – температура воды на выходе из водонагревателя, ºС;

t₁ – температура воды на входе в водонагреватель, ºС.

Кроме того, работу водонагревателя характеризует первоначальное время разогрева воды до заданного значения и расход электроэнергии на разогрев аппарата.

Расход электроэнергии на нагревание 1 кг воды q (кВтּч/кг) определяется из выражения

q = , (11.9)

где P – мощность водонагревателя, кВт;

Полезная теплота Q (кДж) – это теплота, идущая на нагревание воды. Она может быть определена по действительной или стандартной производительности водонагревателя

Q = c_вּD_дּ(t₂ – t₁)ּτ; (11.10)

Q = c_вּD_стּ80ּτ, (11.11)

где c_в – теплоемкость воды (4,19), кДж/(кгּºС);

t₁, t₂ – соответственно температура воды на входе и на выходе из водонагревателя, ºС.

τ – время (1), ч.

Затраченная теплота Q_затр (кДж) определяется из выражения

Q_затр = Pּτ, (11.12)

где P – мощность водонагревателя, кВт;

τ – время (3600), с.

Коэффициент полезного действия (η) водонагревателя определяется при стационарном режиме работы аппарата по формуле

η = 100, %. (11.13)

Электрические водонагреватели периодического действия

В электрических водонагревателях периодического действия (наливных) подвергаемая нагреву вода наливается в водогрейную емкость и нагревается до состояния горячей или кипяченой. Такие устройства обычно называют водонагревателями – кипятильниками, которые используются на линии раздачи для приготовления и хранения горячих напитков (чая, растворимого кофе, какао и т. п.), при заданной температуре реализации.

В производственных помещениях водонагреватель – кипятильник может быть дополнительным источником горячей воды, используемой для мытья посуды, продуктов. При работе в режиме кипятильника полученная кипяченая вода может быть использована в качестве компонента для приготовления различных кулинарных изделий.

В качестве примера рассмотрим водонагреватель – кипятильник наливной электрический ВКНЭ-25 (далее водонагреватель). Водонагреватель (рис. 11.8) имеет прямоугольную форму и изготовлен из нержавеющей стали. Водогрейная емкость, закрывающаяся съемной крышкой, вмонтирована в корпус с зазором, который выполняет роль тепловой изоляции, уменьшающей теплопотери и ограничивающей температуру боковых стенок до безопасного уровня. В днище водогрейной емкости установлен тэн.

На лицевой стороне корпуса установлен сливной кран, позволяющий отбирать воду в стаканы или другие невысокие емкости. Конструкция крана позволяет присоединять удлиняющую трубку для слива горячей воды в другие сосуды. Аппарат комплектуется подставкой для стаканов, служащий для сбора пролитой воды.

В нижней части корпуса находится панель управления. На панели управления установлен терморегулятор, который при помощи регулировочной ручки, устанавливается в соответствующее положение шкалы температур и обеспечивает регулировку температуры воды в водогрейной емкости. Там же размещены сигнальные лампы: красная (перегрев) и зеленая (нагрев). На задней стенке расположен датчик термоограничителя, который имеет специальную кнопку повторного включения и предназначен для отключения нагревателей при отсутствии воды в водогрейной емкости.

В основании (дне) водогрейной емкости установлены датчики (термобаллоны) терморегулятора и термоограничителя. Обычно датчик термоограничителя закрепляется непосредственно на тэне. В некоторых конструкциях оба датчика устанавливаются в гильзы, вваренные в дно водогрейной емкости.

В нижней части аппарата под панелью управления расположена нижняя съемная стенка (крышка) с закрепленными на ней регулируемыми по высоте ножками.

Подключение аппарата к сети производится с помощью сетевого шнура с заземляющим контактом. При стационарном подключении на съемной задней панели имеется клеммный блок с заземляющим контактом.

Техническая характеристика водонагревателя представлена в справочнике «Тепловое оборудование предприятий общественного питания» [5].

Перед включением аппарата необходимо снять крышку и заполнить водогрейную емкость водопроводной водой в пределах нижней и верхней рисок, расположенных на внутренней стенке емкости.

Для включения водонагревателя в сеть необходимо подать напряжение, вставив вилку сетевого шнура в розетку. Вращая ручку терморегулятора ТР по часовой стрелке (рис. 11.9) установить необходимое значение температуры. При этом загорается сигнальная лампа зеленого цвета ЛС2. Одновременно напряжение питания через контакты термоограничителя ТО и терморегулятора ТР подается на тэн Е.

Для режима «кипячение» ручку терморегулятора следует повернуть по часовой стрелке до упора. После закипания воды в водогрейной емкости необходимо повернуть ручку против часовой стрелки и установить в положение «О».

Для режима «подогрев» следует повернуть ручку терморегулятора на соответствующее значение температуры. Поддержание заданной температуры производится автоматически путем замыкания и размыкания контактов терморегулятора и соответственно включения и отключения тэна.

При перегреве тэна в случае отсутствия воды термоограничитель ТО отключает тэн от сети и включает сигнальную лампу ЛС1. Для повторного включения водонагревателя необходимо долить воду до допустимого уровня и через небольшую паузу необходимую для остывания датчика нажать кнопку на задней стенке блока управления.

Электрические водонагреватели непрерывного действия

Электрические водонагреватели непрерывного действия по устройству и принципу действия аналогичны и выпускаются в двух модификациях. Водонагреватель НЭ-1Б имеет конструкцию, аналогичную конструкции водонагревателя НЭ-1А, но меньшей производительности, мощности и размеров. Они используются в посудомоечных машинах или как самостоятельные аппараты для непрерывного приготовления горячей воды с заданной температурой.

Водонагреватель (рис. 11.10) представляет собой цилиндрический стальной водогрейный резервуар, герметически закрывающийся крышкой. Внутри резервуара под крышкой смонтированы тэны. Резервуар установлен внутри предохранительного кожуха, выполненного из стали, покрытой снаружи светлой эмалью. Между кожухом и резервуаром проложена теплоизоляция (минеральная вата).

Для подачи в водонагреватель воды из водопроводной сети и разбора горячей воды водогрейный резервуар снабжен двумя патрубками, один из которых находится в его нижней части, другой – в верхней.

Автоматическое регулирование температуры воды осуществляется термосигнализатором ТС-100 и магнитным пускателем. Термосигнализатор имеет три стрелки – две задающие и одну указывающую. Задающие стрелки устанавливают на минимальную (желтая) и на максимальную (красная) температуру воды. Датчик термосигнализатора смонтирован на крышке вместе с тэнами, а его чувствительный патрон находится на верхней части водонагревателя.

Водонагреватель имеет защиту тэнов от «сухого хода». Во время работы аппарата вода в водогрейном резервуаре нагревается и поднимается в его верхнюю часть. Объем воды увеличивается, но давление ее не повышается, поскольку горячей воде открыт выход через трубопровод. Когда температура воды в верхней части резервуара достигает верхнего заданного значения, тэны отключаются. При разборе горячей воды температура в резервуаре снижается и по достижении температуры нижнего заданного предела тэны включаются.

Техническая характеристика водонагревателей представлена в справочнике «Тепловое оборудование предприятий общественного питания» [5].

Электрическая схема водонагревателя НЭ-1Б изображена на рис. 11.11. При замыкании цепи выключателем Q1 и тумблером Q2 напряжение подается на понижающий трансформатор T. При достаточном уровне воды электрод E7, установленного в крышке водогрейного резервуара, цепь реле 3К замыкается и реле включается, а его контакты 3K1, 3K2 замыкают цепь питания сигнальной лампы H и катушки магнитного пускателя K, который своими контактами K1, K2, K3 включает тэны E1 – E6 водонагревателя. В случае понижения уровня воды в резервуаре электрод E7 окажется оголенным и реле K3 выключится, а его контакты 3K1, 3K2 соответственно отключают сигнальную лампу H и катушку магнитного пускателя K, который обесточит тэны.

При нагревании воды до нижнего заданного предела температуры замыкается контакт B1 термосигнализатора и включается реле 1K, которое через замыкающий контакт 1K1 подготовит цепь катушки реле 2K. При нагревании воды до верхнего заданного предела температуры замыкается контакт B2 термосигнализатора и включается реле 2K, его контакт 2K1 разомкнет цепь катушки магнитного пускателя K, который отключит тэны. Поскольку замыкающий контакт 2K2 сблокирует цепь питания катушки реле 2K, при понижении температуры ниже верхнего предела выключение реле 2K при размыкании B2 не произойдет.

При понижении температуры ниже нижнего заданного предела контакт B1 размыкается, реле 1K, 2K отключаются и соответственно срабатывает магнитный пускатель K, который подключит тэны к сети.

Известны водонагреватели с электродным нагревом воды, в которых вода, проходя между электродами, включается в электрическую цепь и, являясь электролитом (резистивным элементом), нагревается. В зависимости от площади электродов и расстояния между ними меняется подведенная мощность. Однако в процессе нагрева металл с электродов переносится в воду и полученная горячая вода может быть использована только для технических целей.

Существенным недостатком электродного нагрева является возможность появления опасного потенциала на корпусе аппарата. Кроме того, удельное сопротивление водопроводной воды (электролита) меняется от концентрации в ней солей и температуры. Соответственно мощность водонагревателя с электродными нагревателями будет изменяться в зависимости от температуры и общей жесткости воды, а также развития процессов коррозии металлических поверхностей водогрейного резервуара и электродов.

Устранение указанных недостатков приводит к существенному усложнению конструкции аппарата и электрической схемы управления, что существенно сдерживает применение электродного нагрева для нагревания воды в предприятиях общественного питания.

Водонагреватели непрерывного действия газовые

Газовые водонагреватели непрерывного действия по устройству и принципу действия аналогичны и выпускаются в двух модификациях. Водонагреватель АГВ-120 имеет конструкцию, аналогичную конструкции водонагревателя АГВ-80 и отличается большей производительностью, размерами и массой.

Водонагреватель (рис. 11.12) состоит из вертикального цилиндрического водогрейного резервуара и трубы газохода, внутри которого размещен турбулизатор. Над газоходом расположен стабилизатор тяги, который присоединяется к дымоходу. В крышку водогрейного резервуара вмонтированы термометр и патрубок разбора горячей воды.

Водогрейный резервуар изготовляется из листовой оцинкованной стали и рассчитан на давление воды не более 600 кПа. Водонагреватель облицован кожухом, покрытым светлой эмалью. Пространство между кожухом и стенками водогрейного резервуара заполнено теплоизоляцией.

Обогрев осуществляется инжекционной пламенной горелкой с кольцевой многоструйной насадкой и снабжен автоматикой регулирования и безопасности. Автоматическое поддержание температуры воды осуществляется терморегулятором.

Водонагреватель устанавливается на полу и подсоединяется к водопроводной сети, газопроводу и дымоходу. На подводящей водопроводной трубе устанавливается вентиль для отключения водонагревателя от сети.

Водонагреватель непрерывного действия

автономный универсальный

Водонагреватель автономный универсальный (ВАУ) обеспечивает устойчивую работу при использовании в качестве топлива, как газа, так и твердого топлива и используется на предприятиях общественного питания, не имеющих централизованной системы горячего водоснабжения.

Водонагреватель (рис. 11.13) состоит из трех основных частей: экранированной топки с зольником, пакета панелей с коллекторами и сборного короба для отвода продуктов сгорания.

В топке расположена съемная колосниковая решетка. Топка и зольник снабжены дверцами. На дверце зольника имеются прорези, закрываемые передвигающейся металлической пластиной, обеспечивающей регулирование подачи воздуха. Экран стенок топки выполнен в виде короба, заполняемого при работе аппарата проточной водой. Для сбора золы и шлаков в зольнике предусмотрена выдвижная коробка.

Над топкой расположен пакет из шести листоканальных панелей, опирающийся на свод топки. Свод топки представляет собой торец панельного пакета с щелями для прохода продуктов сгорания (из топки по газоходам, образуемым панелями). Для подвода воды к панелям водонагревателя и отвода ее из них предусмотрены два коллектора. В нижний коллектор вода поступает из топочного экрана, а из верхнего горячая вода отводится к потребителям. Конструкция водонагревателя дает возможность легко его разобрать и заменить при необходимости какую-либо панель, что повышает ремонтопригодность аппарата.

При работе водонагревателя на газе колосниковая решетка снимается, а в камере сгорания монтируется горелка с колосниковой насадкой и многосопловым смесительным устройством с периферийной подачей газа.

Основные технические характеристики водонагревателей представлены в табл. 11.2.

Таблица 11.2

Техническая характеристика водонагревателей

Показатели	Единицы измерения	Тип
АГВ-80	АГВ-120	ВАУ
Производительность при темпе-ратуре поступающей воды 7 ˚С	кг/ч	–	–
Емкость резервуара	дм^3			–
Время разогрева	мин			–
Температура нагретой воды	˚С	80–90	80–90	80–90
Расход газа	м^3/ч	0,75	1,4	–
Мощность	кВт			26–28
К. п. д.	%
Габариты:	мм
длина		–	–
ширина (диаметр)		(400)	(460)
высота
Масса	кг

Дата добавления: 2015-06-30