Наиболее крупными потребителями электрической энергии на камбузе являются электрические плиты для приготовления пищи. Электронагрев осуществляется при помощи трубчатых электронагревателей, вмонтированных в нагревательные конфорки литой или открытой конструкции.
В литых конфорках трубчатые электронагреватели после придания им соответствующей конфигурации заливают в металл, в результате получают плоские отливки толщиной 25 мм. Такие конструкции имеют простой монтаж на плите и удобны в эксплуатации. В открытых конфорках трубчатые электронагреватели сплющивают в форму, близкую к треугольному сечению. Рабочая поверхность плоская, но излучающая поверхность меньше, чем у литых конфорок, поэтому температура нагрева повышается.
Независимо от конструктивной формы нагревательные конфорки одного и того же типоразмера взаимозаменяемы. Электрические плиты имеют, кроме конфорок, пищеварительные баки и духовки. Духовка плиты представляет собой двухстенную теплоизолированную камеру. Режим работы электроплиты регулируют пакетными переключателями (рис. 1) , установленными на щите управления. Внутренний монтаж плит выполнен медным проводом. Изолирован провод фарфоровыми чешуйчатыми бусами.
Рис. 1. Схема управления электроплитой
Количество теплоты, отдаваемой электронагревательными элементами,
Электрическое сопротивление элемента изменяется в зависимости от его температуры:
При включении нагревательных приборов в электрическую сеть сопротивление их элементов меньше по сравнению с нагретым состоянием. По этой причине ток включения приборов гораздо больше номинального.
Для выбора электронагревательного элемента необходимо знать: тип элемента — в зависимости от формы и конфигурации устройства; рабочую среду — по условиям работы нагревательного устройства; мощность элемента; номинальное напряжение.
В зависимости от указанных характеристик выполнена унификация тепловых элементов, выпускаемых электротехнической промышленностью.
Расчет электронагревательных устройств
Расчет электронагревательных устройств сводится к определению электрической мощности устройства по заданной его производительности. В результате расчета определяют количество необходимых нагревательных элементов и их схемы включения.
Расчет подогревателей жидкости периодического действия ведется в такой последовательности:
1. Определяют требуемое количество теплоты:
2. Рассчитывают мощность нагревательного устройства:
3. Устанавливают форму и количество нагревательных элементов в зависимости от типа устройства.
Число элементов определяют с учетом питающей сети: если сеть трехфазная, число элементов должно быть кратным трем. Число элементов в устройстве, а следовательно, и мощность каждого из них зависят от схемы их соединения и условий размещения. Изменение мощности в соотношении 1/0,5/0,25 достигается при двух трубчатых электронагревателях одинаковой мощности. Параллельное соединение обоих элементов дает максимальную мощность, отключение одного элемента — половину, а последовательное включение двух элементов— четверть мощности.
Правильность выполненного расчета и выбора элементов проверяют по предельной температуре нагрева поверхности элемента, указанной в техническом паспорте.
Так, например, ТЭНы кипятильников и водогрейных котлов, выполненные из медных трубок, покрытых пищевым оловом, имеют температуру нагрева 110 — 120 °С. В обычных условиях эксплуатации их удельная мощность составляет 10 —15 Вт/см2. В спокойном воздухе удельная мощность на активной поверхности такого ТЭНа равна 1,5 Вт/см2, трубка нагревается до 350 °С. Приведенный пример показывает, что изменение условий работы теплового элемента не допускается, иначе элемент не выполняет своих функций или перегорает.Электрокипятильники
Широкое применение на судах имеют электрокипятильники (рис. 1, а). Вода из водопровода поступает в питательный бачок 5 и по соединительной трубе 4 — в камеру нагрева 2, где установлены ТЭНы. Здесь вода доводится до кипения и по трубе 6 поступает в сборник кипятка 3. Уровни воды в питательном бачке и трубе кипятка одинаковы, так как бачок и труба являются сообщающимися сосудами. Уровень воды, установленный в питательном бачке, удерживается автоматически поплавковым клапаном 7.
В стенках камеры нагрева и сборника кипятка вмонтированы реле уровня 8, 9, 10. Включение кипятильника осуществляется пакетным переключателем. В первом положении переключателя контактор включает ТЭНы в сеть.
Рис. 2. Устройство электрокипятильника
Это позволяет проверить готовность кипятильника к работе, а также использовать кипятильник для разового приготовления воды. Второе положение переключателя переводит схему в автоматический режим (рис. 2, б). Катушка контактора К1 получит питание после того, как включится реле уровня К3 и замкнется его замыкающий контакт К3.1. Это произойдет тогда, когда уровень воды в камере нагрева достигнет электрода 10 и замкнется контакт Е10. При наполнении кипятком сборника 3 (см. рис. 2, а) до предельно допустимого уровня, т. е. когда уровень достигнет электрода 8, (см. рис. 2, б), замыкаются контакт Е8 и цепь реле уровня К2. Последнее, разомкнув контакт К2.1 в цепи катушки контактора К1, обеспечит выключение ТЭНов. При расходе кипяченой воды из сборника снижается ее уровень и оголяется электрод 8, а затем 9. После этого размыкается контакт Е9, катушка реле К2 обесточивается, контакты К2.1 в цепи катушки контактора К1 замыкаются, и контакты К1.1 включают ТЭНы в работу. При кипении воды сборник кипятка наполняется, и, таким образом, процесс повторяется.
На посту управления электрокипятильником имеется световая сигнализация: желтая лампочка Н1 сигнализирует о том, что кипятильник включен и идет процесс нагрева воды; красная лампочка Н2 предупреждает о недопустимом снижении уровня воды в камере нагрева; зеленая лампочка Н3 указывает на наличие кипяченой воды в сборнике.
Подогреватели жидкостей
В судовом оборудовании находят применение подогреватели жидкостей. Чаще всего подогреватели предназначаются для нагрева воды, нефтепродуктов и технических масел. В зависимости от принципа действия электронагреватели могут быть периодического действия, в которых жидкость неподвижна, а нагрев ее идет за счет конвективной передачи теплоты от нагревательных элементов, и непрерывного (проточного) действия. В подогревателях периодического действия трубчатые электронагреватели расположены в нижней части резервуара. Подогреватели непрерывного действия обычно изготовлены в виде цилиндра, с торцов которого на фланце устанавливаются трубчатые элементы. Жидкость прокачивается через подогреватель и, омывая элементы, нагревается. Объем подогревателя должен обеспечивать свободную циркуляцию подогреваемой жидкости. Электрическая схема подогревателя показана на рис. 3. Перегрев жидкости выше допустимого предела ограничивается температурным реле Е.
Рис. 3. Электрическая схема подогревателя жидкости
Питание на катушку контактора К1 подается через контакты промежуточного реле К2. Катушка промежуточного реле включена последовательно с контактом температурного реле Е, который замкнут при температуре жидкости в резервуаре ниже установленного предела.
Электроконвекторы и электрорадиаторы
В судовом оборудовании для обогрева и высушивания аппаратов и машин применяются электроконвекторы и электрорадиаторы. Переносные электроконвекторы (электрокалориферы) предназначены для просушки электрических установок (кабельных сетей, распределительных устройств, обмоток электрических машин и трансформаторов) обдувом теплым воздухом. Основными элементами электроконвектора являются трубчатые электронагреватели и электровентилятор, смонтированные в одном корпусе и закрытые съемным кожухом. Нагретый воздух к объекту высушивания подается по гибкому шлангу. На корпусе электроконвектора установлен пакетный выключатель. Трубчатые электронагреватели защищены плавким предохранителем, находящимся внутри корпуса. При перегреве воздуха в электроконвекторе в случае остановки электровентилятора плавкий предохранитель плавится и отключает сеть.
Электрорадиаторы для просушки обмоток электрических машин представляют собой ряд трубчатых электронагревателей, изогнутых по внутреннему радиусу статора электродвигателя.
На некоторых сериях современных судов помещения отапливаются электрической энергией. Для этой цели используют различного рода электронагревательные устройства: судовые электрорадиаторы, электрокамины, воздухонагреватели, электроконвекторы, судовые грелки.
Судовые электрорадиаторы по конструктивному исполнению представляют собой батарею трубчатых нагревательных элементов (ТЭНов) в закрытом металлическом кожухе.
Переносные электрорадиаторы подключают к сети шланговым проводом через разъемное контактное соединение. Разъемные контактные соединения имеют устройства, которые препятствуют самопроизвольному выпадению вилочной части электрического соединения.
Вилочная часть электрического соединения трехконтактная, один контакт предназначен для заземления, т. е. соединения корпуса электрорадиатора с корпусом судна. Технические характеристики судовых грелок даны в табл. 1.
Табл. 1. Технические характеристики судовых грелок
Для обогрева пожароопасных и взрывоопасных помещений используют электрорадиаторы КГ1 или КГ2 взрывозащищенного исполнения. Конструкция электрорадиатора состоит из трубчатых электронагревателей V-образной формы, на которых крепят тонкие стальные пластины — ребра. Концы нагревательных элементов и кабеля подключения электрорадиатора к сети вмонтированы в коробку выводов с сальниками.
По Правилам Речного Регистра в пожароопасных и взрывоопасных помещениях допускается применение электронагревательных приборов только стационарного типа. На всех отопительных и нагревательных приборах должны быть предусмотрены отключающие устройства.
