История первого электрического прибора для нагревания воды

Введение.

История первого  электрического прибора для нагревания воды могла быть связана только с  электрической компанией. Так оно  и есть. Революционное открытие прибора, облегчившего быт человечества, принадлежит  знаменитой немецкой компании AEG (Allgemeine Electricitats-Gesellschaft). Это произошло в 1885 году.

Первый водонагреватель  был устроен весьма примитивно: установленный  в баке и подключенный к электросети  ТЭН нагревал воду. Бак был большого размера и потреблял много  электроэнергии. Он не был защищен  от коррозии, т.к. отсутствовало защитное внутреннее покрытие и магниевый  анод, который используется в современных  приборах. А отсутствие теплоизоляции  приводило к большим тепловым потерям. У истоков рождения первого  газового водонагревателя стоял  инженер и предприниматель из Ремшайда, что неподалеку от Кельна, Йоханн Вайлант.

1924 год вписал  еще одну яркую страницу в  историю водонагревателей. Это сделал  доктор Теодор Штибель в своей маленькой скромной мастерской на заднем дворе на улице Рейхенбергер в Берлине. Вместе с несколькими помощниками он стал изготовлять… погружные кипятильники.

Кипятильник – это бытовой электрический  прибор, предназначенный для приготовления  большого количества кипятка или  горячей воды в столовых, кафе, барах  и ресторанах. Чаще всего кипятильники используются на предприятиях общепита в составе линий самообслуживания или как самостоятельное оборудование на кухне.

 

 

1. Принцип действия.

Принцип действия кипятильников основан на законе сообщающихся сосудов. В соответствии с этим законом в сообщающихся сосудах заполненных жидкостью  равной плотности уровни одинаковы, а в сосудах с жидкостями разной плотности устанавливаются уровни, обратно пропорциональные плотности. При работе кипятильника в питательной  коробке находится холодная вода, а в кипятильном сосуде и переливной трубке пароводяная смесь, состоящая  из кипящей воды и пузырьков пара. Образующаяся смесь имеет значительно  меньшую плотность, чем холодная вода, вследствие чего ее уровень выше.

Начальный уровень  воды в переливной трубе выбирается таким образом, чтобы ее перелив  в сборник кипятка происходил только при интенсивном кипении  воды в кипятильном сосуде, и в  сборник поступала только стерильная, кипяченая вода.

Процесс приготовления кипятка  в кипятильнике заключается в  следующем: холодная вода из водопроводной сети по питательной трубе через клапан поступает в питательную коробку, а из нее по соединительной трубе — в кипятильный сосуд и далее в переливную трубу. Когда уровень воды в переливной трубе и питательной коробке достигает требуемой величины, поплавковый клапан закрывается и перекрывает поступление воды.

При правельной регулировке шарового клапана уровень воды в переливной трубе устанавливается на 60...80 мм ниже конца переливной трубы.

Когда нагревательные элементы включены, контактирующая с  тэнами вода нагревается до кипения  и под воздействием всплывающих  пузырей пара поднимается вверх. В верхней части кипятильного сосуда и в переливной трубе собирается более горячая вода из-за ее меньшей плотности, а в нижней части — более холодная. В верхней части кипятильного сосуда вода быстро нагревается до кипения, так как в ней находится около трети теплоотдающей поверхности тэнов. Кипение воды сопровождается значительным выделением пузырьков пара, которые, будучи намного легче воды, устремляются вверх, не успевая сконденсироваться, поскольку температура воды близка к температуре пара. При этом плотность смеси становится намного меньше и ее уровень повышается, обеспечивая выброс насыщенного паром кипятка из переливной трубы в сборник. Кипяток изменяет направление движения ударяясь о крышку-отражатель. Пар, соприкасаясь с холодными стенками питательной коробки, конденсируется и стекает в сборник кипятка. Кипяток при движении соприкасается со стенками питательной коробки, охлаждается и поэтому его температура на выходе из разборного крана на 10—15 оС ниже температуры кипения.

После выброса  порции кипятка из переливной трубы  уровень жидкости понижается как  в кипятильном сосуде, так и  в питательной коробке. При этом поплавок опускается, и водопроводная  вода заполняет питательную коробку  до требуемого уровня. Через короткий промежуток времени (несколько секунд) вода, охлажденная при смешении с  поступающей холодной водой, вновь  закипает и происходит выброс следующей  порции кипятка

Холодная  вода из питательной коробки поступает  в нижнюю часть кипятильного сосуда. Одновременно в верхней части  кипятильного сосуда вода кипит. Образуется направленное движение, при котором  холодная вода постепенно перемешивается с горячей, за счет ее поступления  в зону восходящего потока, насыщенного  пузырьками пара. Теплопроводность, воды очень мала, поэтому температура  верхних слоев ее в кипятильном  сосуде не понижается при поступлении в его нижнюю часть холодной воды. Из переливной трубы кипяток выбрасывается в сборник кипятка непрерывно, но в виде пульсирующей струи.

      КНЭ-25М, (КНЭ-50М), КНА-100М, а также твердотопливного кипятильника                             КНТ-200 аналогичны описанной конструкции кипятильников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     1.   Принцип действия.

Принцип действия кипятильников основан  на законе сообщающихся сосудов. В соответствии с этим законом в сообщающихся сосудах заполненных жидкостью  равной плотности уровни одинаковы, а в сосудах с жидкостями разной плотности устанавливаются уровни, обратно пропорциональные плотности. При работе кипятильника в питательной  коробке находится холодная вода, а в кипятильном сосуде и переливной трубке пароводяная смесь, состоящая  из кипящей воды и пузырьков пара. Образующаяся смесь имеет значительно  меньшую плотность, чем холодная вода, вследствие чего ее уровень выше.

Начальный уровень воды в переливной трубе  выбирается таким образом, чтобы  ее перелив в сборник кипятка  происходил только при интенсивном  кипении воды в кипятильном сосуде, и в сборник поступала только стерильная, кипяченая вода.

Процесс приготовления  кипятка в кипятильнике заключается  в следующем: холодная вода из водопроводной сети по питательной трубе через клапан поступает в питательную коробку, а из нее по соединительной трубе — в кипятильный сосуд и далее в переливную трубу. Когда уровень воды в переливной трубе и питательной коробке достигает требуемой величины, поплавковый клапан закрывается и перекрывает поступление воды.

При правельной регулировке шарового клапана уровень воды в переливной трубе устанавливается на 60...80 мм ниже конца переливной трубы.

Когда нагревательные элементы включены, контактирующая с  тэнами вода нагревается до кипения  и под воздействием всплывающих  пузырей пара поднимается вверх. В верхней части кипятильного сосуда и в переливной трубе собирается более горячая вода из-за ее меньшей плотности, а в нижней части — более холодная. В верхней части кипятильного сосуда вода быстро нагревается до кипения, так как в ней находится около трети теплоотдающей поверхности тэнов. Кипение воды сопровождается значительным выделением пузырьков пара, которые, будучи намного легче воды, устремляются вверх, не успевая сконденсироваться, поскольку температура воды близка к температуре пара. При этом плотность смеси становится намного меньше и ее уровень повышается, обеспечивая выброс насыщенного паром кипятка из переливной трубы в сборник. Кипяток изменяет направление движения ударяясь о крышку-отражатель. Пар, соприкасаясь с холодными стенками питательной коробки, конденсируется и стекает в сборник кипятка. Кипяток при движении соприкасается со стенками питательной коробки, охлаждается и поэтому его температура на выходе из разборного крана на 10—15 оС ниже температуры кипения.

После выброса  порции кипятка из переливной трубы  уровень жидкости понижается как  в кипятильном сосуде, так и  в питательной коробке. При этом поплавок опускается, и водопроводная  вода заполняет питательную коробку  до требуемого уровня. Через короткий промежуток времени (несколько секунд) вода, охлажденная при смешении с  поступающей холодной водой, вновь  закипает и происходит выброс следующей порции кипятка

Холодная  вода из питательной коробки поступает  в нижнюю часть кипятильного сосуда. Одновременно в верхней части  кипятильного сосуда вода кипит. Образуется направленное движение, при котором  холодная вода постепенно перемешивается с горячей, за счет ее поступления  в зону восходящего потока, насыщенного пузырьками пара. Теплопроводность, воды очень мала, поэтому температура верхних слоев ее в кипятильном сосуде не понижается при поступлении в его нижнюю часть холодной воды. Из переливной трубы кипяток выбрасывается в сборник кипятка непрерывно, но в виде пульсирующей струи.

      КНЭ-25М, (КНЭ-50М), КНА-100М, а также твердотопливного кипятильника                             КНТ-200 аналогичны описанной конструкции кипятильников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Назначение и классификация водогрейного  оборудования.

Большие потребности  предприятий общетвенного питания в горячей воде и кипятке вызвали необходимость широкого внедрения различных видов водогрейного оборудования.

     Водогрейное оборудование классифицируется  исходя из следующих признаков:

     вида получаемого конечного продукта (горячая вода, кипяток, вместе горячая вода и кипяток) – кипятильники и водонагреватели;

      принципа действия – аппараты непрерывного действия и периодического действия;

       вида знергоносителя – твердотопливные, газовые, электрические и паровые аппараты;

       степени автоматизации – автоматизированные, полуавтоматизированные и неавтоматизированные, неавтоматизированные аппараты;

       спецефических условий эксплуатации - судовое оборудование, оборудование для вагонов-ресторанов.

       Водогрейное оборудование является  одним из наиболее энергоемких  видов тепловых аппаратов. Повышение  эффективности его работы, снижение  расходов топливо-энергетических ресурсов в большой степени зависят от конструктивных особенностей используемого оборудования, рациональных режимов работы на нем и правил эксплуатации.

Развитие  общественного питания в нашей  стране тесно связано с механизацией и автоматизацией производственных процессов.

2.1 Обзор кипятильников.

1. Кипятильник КНЭ-50/100

Описание: 
Кипятильник электрический КНЭ-50/100 непрерывного действия предназначен для приготовления кипятка на предприятиях общественного питания, в детских садах, общежитиях, котеджах, строительных вагончиках, банях. 
Масса, кг-6,0. 
Продолжительность нагрева до кипения не более 2 мин.  
Рабочее давление в водопроводной сети - 0,05...0,6 Мпа.  
Изготовлен из пищевой нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т.

2. Кипятильник КНЭ-50/100Б (большой)

  Электрокипятильник КНЭ-50/100Б предназначен для приготовления пищевого кипятка на предприятиях общепита, в детских садах, школах, медицинских учреждениях и т.д.. 
Электрокипятильник предназначен для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями. 
Электрокипятильник соответствует требованиям безопасности ГОСТ Р МЭК 335-1-94; ГОСТ 27510.52-95. Кипятильник электрический КНЭ-50/100 непрерывного действия предназначен для приготовления кипятка на предприятиях общественного питания, в детских садах, общежитиях, котеджах, строительных вагончиках, банях. 
Масса, кг-6,0. 
Продолжительность нагрева до кипения не более 2 мин.  
Рабочее давление в водопроводной сети - 0,05...0,6 Мпа.  
Изготовлен из пищевой нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. 
Имеет выносной влагозащищенный пульт автоматики, комплектуется кабелем и евроразъемом. 
С января 2009 года в автоматике устанавливается двойная дополнительная защита , что в свою очередь во много раз увличит срок службы кипятильника.  
Произ-во Россия.

3. Кипятильник КЭНД-50

• Кипятильник электрический КЭНД-50 непрерывного действия предназначен для приготовления кипятка на предприятиях общественного питания, в детских садах, общежитиях, котеджах, строительных вагончиках, банях. 
  Масса, кг-22. 
  Продолжительность нагрева до кипения не более 6 мин.  
  Рабочее давление в водопроводной сети - 0,6 Мпа.  
  КПД - 90 %. Произ-во Россия.

          4. Кипятильник КНЭ-100М2

• Кипятильник электрический КНЭ-100М2 непрерывного действия предназначен для приготовления кипятка на предприятиях общественного питания, в детских садах, общежитиях, котеджах, строительных вагончиках, банях. 
  Масса, кг-27. 
  Продолжительность нагрева до кипения не более 6 мин.  
  Рабочее давление в водопроводной сети - 0,6 Мпа.  
  КПД - 90 %. Произ-во Россия.
5. Кипятильник непрерывного действия электрический КНЭ- 100МН

        имеет корпус прямоугольной формы, который крепится к раме. В нем находится кипятильный сосуд и сборник кипятка. К корпусу крепятся панель управления и сливной кран.

Для управления работой кипятильника вместо электродной  автоматики используется гидравлическое устройство, состоящее из вертикальной  обоймы и прямоугольного бачка, сообщающихся со сборником кипятка и кипятильным  сосудом ( в них размещены три шаровых поплавка с толкающими штангами), трех ртутных переключателей и соленоидного клапана. Устройство отключает ТЭНы при достяжении кипятком заданного верхнего уровня в сборнике, включает ТЭНы после слива кипятка на 2/3 объема, защищает их от сухого хода, включает световую сигнализацию, поддерживает заданный уровень воды в переливной трубе.

• 6. Промышленный кипятильник Stiebel Eltron KA 50

 Описание:

Прибор предназначен для приготовления  большого количества кипятка или  горячей воды.

 Прибор открытого типа (безнапорный).

 Наполнение производится по  потребности (открытием вентиля  магистрали холодной воды) и контролируется  визуально при помощи шкалы,  на лицевой панели прибора.

В режиме поддержания температуры, для экономии электроэнергии, мощность автоматически переключается на 120 Вт.

Образующийся при кипении пар, излишки воды при заполнении, и  вода, вытесняемая при расширении, удаляются через дренажный патрубок (входит в комплект поставки).

 Удобный слив воды осуществляется  при помощи рычажной арматуры KNS (в комплект поставки не входит).

 

Изолированный медный бак исключает  проникновение инородных тел  и пыли в воду.

 Экологически безопасная теплоизоляция  сводит потери тепла к минимуму.

7. Кипятильник Stiebel Eltron EBK 5 KA (пластик+хромированная латунь)

 Настенные кипятильники предназначены для приготовления горячей воды и кипятка для домашнего хозяйства и офиса. Нагрев воды происходит благодаря уникальному плоскому нагревательному элементу толщиной 1,2 мм. Приборы оснащены регулятором температуры от 5°С до точки кипения, автоматическим отключением после закипания, лампой индикации нагрева, предохранительным термостатом, краном и дренажной арматурой, штекером с заземлением.

 

 

 

 

 

 

 

3.Описание КНЭ 100-01.

Кипятильник непрерывного действия – изготавливается в напольном исполнении. Состоит из сварного металлического корпуса, внутри которого находится питательная коробка, водонагреватель и сборник кипятка. На корпусе кипятильника в отдельной коробке смонтирован блок пускового устройства и автоматики управления аппаратом. Контролируемые параметры – нижний уровень воды в питательно коробке, нижний и верхний уровни кипятка в сборнике кипятка. Датчиками уровни служат электроды, устанавливаемые в следующих местах: на дне питательной коробки электрод сухого хода, который  контролирует наличие воды, поступающей из трубопровода в кипятильник; в сборнике кипятка – электрод нижнего уровня, обеспечивающий включение электронагревателей после отбора кипятка, и электрод верхнего уровня, отключающий электронагреватели при заполнении объема сборника кипятка.

    В кипятильниках применяется  автоматика регулирования, обеспечивающая отключение ТЭНов при заполнении сборника кипятка до верхнего заданного предела при отсутствии его разбора, а также при  включении ТЭНов после разбора кипятка и понижении его уровня до нижнего заданного предела.

Кипятильник электрический, производительность 100л/ч, 380В, 10кВт, 400х275х360мм, 8,5кг, Дебис (Челябинск).

 Кипятильник  электрический непрерывного действия  КНЭ предназначен для подогрева воды до 100°С. Рекомендован для использования на предприятиях общественного питания, в детских и медико-санитарных учреждениях. Принцип действия кипятильника основан на нагреве воды трубчатыми электронагревателями.

1. Потребляемая  электроэнергия на электрокипятильник  КНЭ-100-01 снижена с 12кВт до 10 кВт.

2. Производительность  КНЭ-100-01 и КНЭ-50-01 повышены соответственно  до 115л/час и 62 л/час.

3. От попадания  влаги электрические платы покрыты  бесцветным электроизоляционным  лаком.

4. Для исключения  перегорания электрические платы  подключены к электросети через  понижающий трансформатор.

5. Подвод  воды осуществляется сбоку, а  не снизу, что позволяет использовать  электрокипятильник без подставки.

6. Подвод  электропитания осуществляется  через электроклемник. Питание 3х фазное и заземляющий провод. Нулевой провод для подключения не требуется.

7. Внешний  корпус из нержавеющей стали  со специальной обработкой, не  оставляющей следов загрязнения,  в том числе от рук.

8. Кран для  отбора кипятка расположен вверху  электрокипятильника, что позволяет  устанавливать под кран емкость  для набора кипятка.

9. Повышена  надежность электрической схемы  кипятильника.

10. Применяется  электрический клапан взамен  большого механического датчика  сухого хода, что позволяет повысить  надежность работы. В электроклапане предусмотрен фильтр для очистки поступающей в электрокипятильник воды.

11. Снижены  габариты и вес электрокипятильника,  что позволяет упростить эго  эксплуатацию, расходы по транспортировке и хранению.

4.Технико-экономический анализ аналогичного оборудования.

Анализ конструкции  электрических кипятильников позволяет  выявить их основной недостаток: в  процессе работы можно получить только кипяток; при этом затрачивается  впустую электроэнергия, откладывается  накипь, увеличивается износ конструкции. Более экономичными являются кипятильники, в процессе работы которых можно  получить горячую воду, и кипяток. К таким конструкциям относятся  газовые, паровые и твердотопливные  кипятильники.

1. КНЭ-25

Производительность  его равна 25 л/ч.

 Продолжительность  нагрева, ч 0,17 – 0,25 мин.

Объем сборника кипятка, дм3 7,6 .

Выполнен из нержавеющей стали.

Цена 8488 рублей.

2. КНЭ-100-01

 Объем сборника 22 дм3.

Продолжительность нагрева, ч 0,33 мин.

Производительность  его равна 100 л.

Выполнен из нержавеющей стали.

Гарантия 12 месяцев

Цена 8 990 руб.

3. КН-100 МН

Объем сборника 12 дм3.

Продолжительность нагрева, ч 0,33

Производительность  его равна 100 л.

Выполнен из нержавеющей стали.

Занимает  много места.

Цена 8900 руб.

4. Кипятильник Stiebel Eltron EBK 5 KA

Продолжительность нагрева 6 минут

Характеризует компактность (из-за отсутствия бака внутри устройства) и привлекательный дизайн.

Выполнен из термостойкого пластика

Возможна  плавная настройка температуры  нагреваемой воды: тёплая вода, горячая  вода, кипяток.

•Исключена  малейшая возможность поражения  электрическим током при соприкосновении  с корпусом и внутренними ёмкостями  электрокипятильника, а также замыкания  рабочих датчиков на корпус кипятильника.

•При работе кипятильника уменьшается образование  накипи на стенках и дне резервуаров, отлитых из термопластика.

•В деталях  кипятильника отлитых из термопластика  исключена малейшая возможность  течи воды (стопроцентная герметичность  на протяжении всего срока службы).

•На термопластике  не остаётся следов загрязнения

•Небольшой  вес и компактность устройства.

Стоимость 11 900 руб

 

5. ЭКА-40: Кипятильник наливной 40 л

Производительность 40 л

Мощ-ть,кВт 3,15

Объем кипятильного сосуда,  40 л

Выполнен из термопластика

1. Значительное  снижение энергозатрат (и времени закипания воды) в режимах кипячения и поддержания температуры, так как благодаря теплоизолирующему материалу тепло не расходуется на обогрев окружающего воздуха, а аккумулируется в воде.

2. При случайном  прикосновении к электрокипятильнику  невозможно обжечься, так как  температура на поверхности электрокипятильника  не превышает 40 С°.

3. Электрокипятильник  проще очищать от накипи или  проводить плановое обслуживание, так как кипятильный сосуд  легко снимается и устанавливается.

Следующее преимущество состоит в том, что в нашем  изделии установлен ТЭН повышенной мощности – 3,15 кВт, что снижает время  закипания воды и ее подогрева.

6. Кипятильник КЭНД-50

Продолжительность нагрева до кипения не более 6 мин.

Объем кипятильного сосуда,  50 л

новая форма  и дизайн

- улучшенная  внутренняя автоматика

- кипятильник  легче своего предшественника  на 7 кг

- возможность  закрепить на стене, сэкономив  место в ряде профессионального  кухонного оборудования.

Цена 10,350 руб.

Рассмотрев, различные виды кипятильников я сделала вывод, что самыми выгодными являются выполненные из термопластика, т.к. они более износостойки, а цена при этом не сильно отличается, но если перевести срок использования, то соответственно будет выгоднее. А также они более компактные и эргономичные, по сути. Кипятильники меньшего размера более пригодны на небольших предприятиях, потому что они более компактны. В основном ведь используются кипятильники небольшого объема. Большие, пригодны больше для столовых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

В данной курсовой мною рассмотрен кипятильник КНЭ 100-01, также приведены различные его аналоги. Рассмотрены все основные технико-экономические характеристики. Я разобралась в его основных функциях, его преимуществах и недостатках. Самые выгодные как я уже отметила по цене и технической характеристике являются кипятильники, выполненные из термопластика, на них не образуется накипь и они более износостойки. Но недостаток кипятильников электрических является, то, что они могут вырабатывать только кипяток. В отличие от кипятильников газового типа.

Я узнала, насколько  разнообразен ассортимент кипятильников. В принципе все кипятильники по-своему хороши, но есть и недостатки. Кипятильники электрического типа за частую потребляют много энергии. КНЭ 100-01 является самым  распространённым, и применяемым в столовых, т. К объем жидкости он вмещает довольно большой, а также довольно прост в использовании.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы.

 

1. http://www.nkj.ru/archive/articles/4381/...
2. http://www.lubluteplo.ru/feature/cat/52262/1011301244
3. http://www.partnerfood.ru/kipyatilniki-neprerivnovo-deystviya-rada.html
4. http://www.lubluteplo.ru/good/106155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение                                                                                         стр 3

1.                                                                                          стр 4-6

    2.                                                                                            стр 7-13

    3.                                                                                            стр 14-15

    4.                                                                                            стр 16-18

Заключение                                                                                       стр   20

Список литературы                                                                           стр   21