5 .Классификация тэр, применяемых в тепловых аппаратах. Твердое жидкое и газообразное топливо. Природные и искусственные газы, основные характеристики газа.

Топливом называются сложные органические соедине­ния, при сгорании которых выделяется теплота. Раз­личают органическое и ядерное топливо. Органическое топливо преимущественно растительного происхожде­ния; химическая энергия его при окислении превраща­ется в тепловую. При использовании ядерного топлива тепловая энергия выделяется за счет распада ядер атомов некоторых элементов (уран, торий, плутоний). По способу получения топливо подразделяется на естественное и искусственное, которое в зависимости от физического состояния может быть твердым, жидким и газообразным. Естественное твердое топливо — это антрацит, каменный и бурый уголь, сланцы, торф, дрова. Искусственное — кокс, полукокс, древесный уголь и др. Естественным жидким топливом является нефть. При ее переработке получают бензин, керосин, люизин, мазут и др.

Для получения тепловой энергии на предприятиях общественного питания используется энергетическое топливо. К этому виду топлива относятся естественное твердое топливо, которое подразделяется на ископаемое (антрацит, каменные и бурые угли, торф, горючие сланцы), древесное (дрова из различных пород дерева) и жидкое топливо (мазут), получаемое из нефти.

Антрацит является основным энергетическим топливом — это твердый уголь с большим содержанием углерода, малым содержанием влаги и небольшим выходом"летучих веществ (5...10%). Антрацит обла­дает высокой химической стойкостью при хранении, большой плотностью и механической прочностью.

Каменный уголь по сравнению с антрацитом содержит меньше услерода химически устойчив, при хранении практически не выветривается. Влажность каменного угля несколько выше, чем антрацита. Кроме того, каменный уголь характеризуется большой механи­ческой прочностью, малым выходом летучих веществ и устойчивостью к самовозгоранию.

Бурый уголь характеризуется малой теплотой сгорания пониженным содержанием углерода, повы­шенным содержанием кислорода и влажности и имеет большой выход летучих веществ. Теплота сгорания бурых углей зависит от содержания влаги и выхода золы и колеблется в широких пределах. Бурые угли имеют незначительную твердость, а следовательно, малую механическую прочность, обладают способно­стью к окислению и самовозгоранию. При хранении выветриваются, превращаясь в угольную пыль. В связи с этим бурые угли относят к местному топливу, пере­возить их на дальние расстояния нецелесообразно. Торф является продуктом неполного разложения органических веществ растительного происхождения при избытке влаги с малым доступом воздуха. Обычно свежедобытый торф содержит до 40 % влаги, поэтому его необходимо просушивать перед использованием. Торф является малоэффективным видом топлива, так как имеет низкую теплоту сгорания

Торф это масса буро-черного цвета. По способу добычи различают торф кусковой (определенной формы) и фрезерный (крошка). Торф самовозгорается при неправильном хранении.

Горючие сланцы являются низкокалорийным видом топлива, так же как и торф, относятся к местному топливу. По химическому составу сланцы сходны с нефтью. Сланцы характеризуются повышенной влаж­ностью и зольностью, в органической массе содержат значительное количество водорода, что обусловливает большой выход летучих веществ. Они имеют повышен­ное содержание серы.

Дрова в качестве энергетического топлива при­меняются редко, так как имеют низкую, теплоту сгорания. Содержание влаги в свежесрубленном дереве составляет 50...60 %. При хранении в течение двух лет влажность снижается до 18...20 %. Дрова харак­теризуются практически отсутствием серы, незначи­тельной зольностью, большим выходом летучих ве­ществ, что обеспечивает хорошую воспламеняемость. Состав органической массы устойчив и практически одинаков для различных пород.

Жидкое топливо — мазут, получаемый из неф­ти, характеризуется большим содержанием углерода и водорода, малым содержанием балласта и имеет высокую теплоту сгорания. Качество мазута зависит от таких показателей, как вязкость, плотность и темпе­ратура воспламенения. Запасы топлива обычно хра­нятся в нефтехранилищах — стальных баках, которые в целях пожарной безопасности располагают под зем­лей. Кроме мазута в качестве жидкого топлива могут применяться дизельное топливо, солярка, керосин.

Горючий газ имеет значительные преимущества перед твердым и жидким топливом. Использование газа в качестве источника теплоты освобождает потребителя от забот по заготовке, транспортировке и хранению топлива, вывозу золы и шлака, улучшает санитарно-; гигиенические условия работы на предприятиях.

Природные горючие газы добывают из газовых и нефтяных месторождений. В последних газы находятся вместе с нефтью и называются попутными. Природные горючие газы чисто газовых месторождений называются сухими. Сухие газы состоят преимущественно из метана, не имеют цвета и запаха. Попутные газы — жирные, содержат в своем составе метан и легко конденсирую­щиеся тяжелые углеводороды. Они имеют характерный запах нефти.

В качестве газообразного топлива применяются и искусственные газы, получаемые из твердого или жидкого топлива при его переработке (доменный, коксовый, сланцевый, крекинг-газ и др.).

К физико-химическим показателям горючего газа относятся: его состав, влажность, удельный вес, теплота сгорания, вязкость, температура воспламенения, пре­делы воспламеняемости и скорость распространения пламени.

Теплотехнические показатели включают: теорети­чески необходимое для горения количество воздуха, теоретическую температуру горения, топливную харак­теристику, объем продуктов сгорания, максимальное содержание RO₂^max в сухих продуктах сгорания. К эксплуатационным показателям горючего газа относятся: давление, взрываемость, запах, токсичность, механиче­ское загрязнение, коррозионная активность, темпера­тура, постоянство состава.

6. Теплоизоляционные материалы.

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.

Основная теплофизическая характеристика изоляционных мате­риалов - коэффициент теплопроводности. По его величине выделяют четыре класса изоляционных материалов: А - = 0,08...0,116Вт/(м∙К); В - = 0,117...0,17 Вт(м-К) и Г - = 0,18... 0,21 Вт∕м.К).

К классу А относятся: стеклянная вата, войлок, древесноволок­нистые плиты, минеральная пробка, полихлорвинил и многие другие. Класс Б включает асбоцементные плиты, диатолит, слюду щипаную и т.д. Класс В можно характеризовать такими теплоизоляционными материалами, как асбослюда и газобетон. Наконец, в качестве примера теплоизоляционных материалов, входящих в класс Г, можно назвать асбозурит и доменный шлак.

Теплоизоляционные материалы подразделяют по назначению на четыре группы: для изоляции горячих поверхностей; холодных по­верхностей; строительных сооружений; нестационарных установок.

Основные требования, предъявляемые к тепловому оборудованию предприятий общественного питания, являются общими для боль­шинства тепловых аппаратов. Это технологические, эксплуатацион­ные, энергетические, конструктивные, экологические и экономичес­кие требования. Особое место занимают требования, связанные с охраной труда обслуживающего персонала.

Все перечисленные выше требования взаимосвязаны. Кроме того, каждое из перечисленных требований является многоплановым, включает различные аспекты рассматриваемого вопроса и в резуль­тате формирует требования к системам автоматики.

Технологические требования. Аппарат должен обеспечивать возможность приготовления продукта отличного качества, характери­зуемого высокой пищевой ценностью и безопасного для употребле­ния.

Непременным технологическим требованием является обеспече­ние такой тепловой обработки, при которой потери сырья и самого продукта минимальны. Кроме того, аппарат должен обеспечивать приготовление продукта за возможно меньший период времени.

Эксплуатационные требования. Аппараты должны быть удобны и просты в обслуживании. В процессе приготовления пиши должна быть обеспечена возможность контроля основных параметров и регулиро­вания процесса в зависимости от технологических режимов. Важное * эксплуатационное требование - доступность всех узлов аппарата для их мойки и санитарной обработки, а также профилактического осмот­ра и выполнения текущего ремонта.

Важнейшее эксплуатационное требование - полная безопасность персонала, обслуживающего оборудование. Нормы охраны труда тре­буют абсолютного исключения всякой возможности воздействия на человека при эксплуатации оборудования следующих опасных факто­ров: электрического тока, высоких температур, высоких давлений и сверхнормативного облучения различного рода излучениями.

Энергетические требования. Они являются многоплановыми и охватывают ряд связанных между собой условий. Аппараты должны работать в энергосберегающих режимах (т.е. при минимальных расходах электроэнергии, топлива, пара и любых других источников теплоты и теплоносителей), должны быть обеспечены устройствами или приспособлениями, регулирующими количество подводимой энергии в зависимости от требований технологических режимов на разных этапах приготовления пищи.

Основная характеристика энергоемкости процесса, реализуемого в тепловых аппаратах, - удельные расходы энергии (на единицу произ­водимой продукции)

В целях экономии потребляемой энергии аппараты должны иметь тепловую изоляцию, существенно сокращающую потери теплоты в окружающую среду¹.

Конструктивные требования. Они объединяют все остальные требования, предъявляемые к тепловому оборудованию. Именно на стадии конструирования машин и аппаратов необходимо исходить из того, чтобы они в максимальной степени отвечали современным требованиям. При конструировании учитываются технология при­готовления пищи и условия эксплуатации оборудования с учетом охраны труда обслуживающего персонала. При конструировании машин и аппаратов необходимо стремиться к минимальной их энерго­емкости. Одним из таких требований является обеспечение низкой мате­риалоемкости (т. е. масса металлов и других конструкционных мате­риалов, которые необходимы для изготовления тепловых аппаратов, должна быть минимально возможной).

Очевидно, что при всех прочих равных характеристиках наиболее выгодным аппаратом будет имеющий минимальные значения удель­ной металлоемкости как по продукту, так и по объему.

Конструкция тепловых аппаратов должна предусматривать исполь­зование в них унифицированных узлов и деталей, легко заменяемых и доступных для ремонта. Оптимальной является конструкция, состоя­щая из секций или модулей.

К числу конструктивных требований относятся также условия транспортировки оборудования и их монтажа. Аппараты, имеющие большие габариты, не соответствующие размерам обычных транспорт­ных средств, должны быть разборными. Монтаж оборудования не должен быть затруднен.

К числу важных конструктивных требований относится также условие выбора металлов и материалов, достаточно дешевых, но отвечающих санитарно-гигиеническим нормам. При конструировании. т епловых аппаратов необходимо учитывать, что их узлы и элементы, имеющие непосредственный контакт с продуктом, должны быть изготовлены из металлов и материалов, не оказывающих какого-либо вредного воздействия на продукт, обслуживающий персонал и окру­жающую среду

Конструктивные требования включают в себя безотказность, долговечность и ремонтопригодность аппаратов, что обусловливает их надежность в эксплуатации. Под безотказностью понимают способность аппарата работать без нарушения его работоспособности как в целом, так и его частей.

Долговечность представляет собой свойство аппарата сохра­нять высокую работоспособность до предельного состояния, при котором использование аппарата невозможно. Она характеризуется наработкой (продолжительностью работы) и ресурсом (сроком эксплуа­тации), заложенными при конструировании. Ресурс должен обеспечи­вать многократную окупаемость оборудования.

Наконец, к конструктивным требованиям относится эстетичность внешнего вида оборудования. Он должен полностью отвечать совре­менным подходам к дизайну техники, эксплуатируемой на предприя­тиях общественного питания.

Экологические требования. Значимость этих требований возрас­тает все больше в связи с существенным загрязнением окружающей среды во всем мире и особенно в нашей стране. Их можно сформули­ровать весьма кратко. Во время работы тепловое оборудование не должно выбрасывать в атмосферу и канализацию опасные для здо­ровья людей, жизни животных и растений вредные вещества.

Это означает, что в качестве топлива следует использовать газы, уголь, дрова, нефтепродукты, имеющие высокую степень сгорания и, следовательно, в минимальной степени образующие дымовые отходы, в которых бы не содержалось вредных веществ, загрязняющих окру­жающую среду.

При мойке оборудования в моющие жидкости не должно попадать вредных веществ с поверхностей аппаратов, т.е. они должны быть изготовлены из материалов, не растворимых в воде и моющих раство­рах, которые без дополнительной очистки поступают в канализацию.

Экономические требования. Их сущность заключается в том, чтобы оборудование было дешевым, быстро окупалось. Экономические требования синтезируют в себе фактически все выше рассмотренные. В самом деле, экономические характеристики, экономическая эффек­тивность складываются из качественных показателей приготовляемых на аппаратах готовых кулинарных изделий, из удобства эксплуатации,

из затрат труда на обслуживание оборудования. Оборудование, как правило, тем выгоднее, чем менее оно энерго- и металлоемкое. Эконо­мическая эффективность аппаратов повышается с увеличением их надежности и долговечности.

Требования, связанные с охраной труда. Совершенно очевидно, что все тепловое оборудование, эксплуатируемое на предприятиях общественного питания, должно обеспечивать полную безопасность для обслуживающего персонала, если, конечно, он не нарушает эле­ментарных правил работы на нем.

Тепловые аппараты должны быть снабжены различными блокиру­ющими, сигнализирующими и другими устройствами, которые автома­тически срабатывают при возникновении опасных для людей ситуа­ций. Например, должны быть предусмотрены предохранительные клапаны, сбрасывающие в атмосферу пар из рубашки, если давление в ней повысилось сверх нормативного, а также автоматические отключатели подвода электроэнергии при нарушениях в работе нагревателей, при повышении температуры в рабочих зонах аппаратов и в других случаях.