Електронагрівальні прилади - Галузь використання електропобутової техніки
Електронагрівальні прилади широко застосовують у побуті. Промисловість випускає понад 50 видів електронагрівальних приладів різного призначення. Електронагрівання має ряд переваг у порівнянні з іншими видами нагріву: високий к. п. д. (до 95%), відсутність шкідливих виділень, можливість автоматизації регулювання потужності та температури, підвищена пожежна безпека.
Перетворення електричної мережі на теплову в побутових приладах здійснюється провідниками високого опору, інфрачервоним, індукційним та високочастотним нагріванням.
Електронагрів за допомогою провідників високого опору набув широкого поширення. Цей вид нагріву ґрунтується на виділенні тепла при проходженні електричного струму через провідники високого опору за законом Джоуля-Ленца. Як матеріали високого опору використовують хромонікелеві (ніхроми) і залізохромалюмінієві сплави (фехралі, хромалі). Кращими сплавами є ніхроми, що мають підвищену термостійкість, високу температуру нагріву, довговічність.
Основні вузли електронагрівальних приладів - електронагрівачі, електро- та теплоізоляція, корпус та регулююча апаратура. Електронагрівачі виготовляють у вигляді спіралей або стрічок з ніхромового або фехралевого дроту. Вони можуть бути відкритими, захищеними та закритими. Відкриті електронагрівачі недовговічні, небезпечні під час експлуатації. Захищені електронагрівачі є спіралі, укладені з ізоляцією в корпус приладу; вони безпечні, але не довговічні та не забезпечують хороших умов теплопередачі. Найкращими експлуатаційними властивостями характеризуються закриті електронагрівачі, основними представниками яких є трубчасті електронагрівачі (ТЕНи). Вониявляють собою трубки з латуні, алюмінієвих сплавів, сталі, всередині яких розміщуються з ізоляцією (окис магнію) ніхромові спіралі; із торців трубки герметично ізольовані силікатними емалями. ТЕНи відрізняються підвищеною довговічністю (до 20000 год), безпечні при експлуатації, швидко нагріваються. Вони застосовуються в окропах, чайниках, печах, плитках і т.д.
Інфрачервоне нагрівання здійснюється в електронагрівачах, де максимум випромінювання припадає на інфрачервону область спектру з довжиною хвилі від 0,76 до 3 мкм. За конструкцією це найчастіше трубки з термостійкого кварцового скла, йодні лампи розжарювання, а також відкриті спіралі з температурою нагрівання вище 500°С. Інфрачервоні нагрівачі застосовують для швидкого приготування їжі (у печах, духовках, грилях), для опалення приміщень (у камінах).
Індукційне нагрівання здійснюється в трансформаторах броньового типу. Виділення тепла відбувається в сердечнику та обмотках трансформатора за рахунок вихрових струмів та перемагнічування сердечника. Такі нагрівачі відрізняються простотою конструкції, економічністю, проте їхня робоча температура не перевищує 500°С. Їх використовують для підігріву води у пральних машинах деяких моделей.
Високочастотне нагрівання здійснюється за допомогою електромагнітної енергії, джерелом якої є високочастотний підсилювач - магнетрон, що випромінює коливання близько 2500 МГц. Високочастотне нагрівання використовується в печах для приготування їжі. Електромагнітна енергія від магнетрону подається до робочої камери печі, де опромінюються продукти.
При опроміненні за рахунок поляризації молекул відбувається виділення тепла всередині продуктів, що забезпечує приготування високої якості їжі за короткий час, економію жирів. У довкілля тепло не виділяється.
Дорегулюючій апаратурі відносяться термообмежувачі (відключають прилад після досягнення критичної температури), термовимикачі (спрацьовують в аварійних умовах), терморегулятори (прилади, що автоматично включають і відключають залежно від заданої температури), пакетні вимикачі (для регулювання потужності приладів). На додаток до регулюючої апаратури, може застосовуватися звукова або оптична сигналізація.
Найважливішими споживчими властивостями електронагрівальних приладів є функціональні - час розігріву та максимальна температура робочої поверхні приладу, якість виконуваних операцій та ін; ергономічні - зручність користування, конструктивне виконання приладу, читання та інформативність позначень режиму роботи; безшумність роботи; електро-, пожежо- та термічна безпека, надійність, що визначається довговічністю, безвідмовністю, ремонтопридатністю та зберігання приладу.
Асортимент електронагрівальних приладів за призначенням класифікують на наступні підгрупи: прилади для приготування та підігріву їжі, нагрівання води, прасування, опалення приміщень, обігрів тіла людини, інструмент з електронагрівом.
Усередині кожної підгрупи асортименти поділяють: за видами виробів; способу електронагрівання - з нагріванням провідниками високого опору, інфрачервоним нагріванням, індукційним, нагріванням за рахунок струмів високої та надвисокої частот; ступеня електробезпеки – класи 0, I, II, III; ступеня захисту від вологи - незахищені, краплі- та бризкозахищені, водонепроникні; умовам експлуатації - для помірного та холодного клімату; конструкції електронагрівача – відкриті, закриті, захищені; виду регулювання нагріву; потужності; типорозмірів; матеріалу корпусу та його обробки.
Прилади дляприготування та підігріву їжі.
Прилади для приготування їжі загального призначення - електроплити та переносні електроплитки. Робочою частиною цих приладів є конфорки (чавунні, ситалові, з ТЕНів та ін.). Плитки випускають з однією та двома конфорками, діаметром 145 та 180 мм, потужністю від 800 до 1200 Вт (експрес-конфорки - 1500 та 2000 Вт).
Плитки мають триступінчасте регулювання нагріву, плити - три- або п'ятиступінчасте.
Прилади для підігріву та підтримки температури, їжі – марміти, підігрівачі дитячого харчування, термостати.
Марміти - металеві або керамічні підставки із вмонтованим електронагрівачем, що нагріває робочу поверхню до 100 0 C.
Підігрівачі дитячого харчування є ємністю з теплоізоляцією або подвійними стінками, між якими поміщається нагрівальний елемент невеликої потужності.
Термостати – теплоізольовані шафи, в яких за допомогою терморегулятора підтримується температура близько 70°C.
Прилади для смаження, гасіння, випічки - шафи для смаження, диво-печі, вафельниці, тостери, ростери, грилі, шашличниці, фритюрниці.
Спекотні шафи мають корпус із подвійною стінкою, теплоізоляцію. Робочий об'єм їх від 12 до 36 дм3; потужність електронагрівачів від 1 до 4 кВт.
Чудо-печі мають круглий корпус із кришкою. Електронагрівачі (ТЕНи) можуть бути вмонтовані в кришку та корпус, їх потужність до 1 кВт.
Корпус вафельниць складається з двох шарнірно-з'єднаних частин з рифленою поверхнею, в кожній частині розміщені електронагрівачі потужністю 550 Вт.
Тостери – прилади для підсмажування скибочок хліба; ростери – прилади з рефлекторною системою для підсмажування бутербродів.
Грилі є смаженими шафами з інфрачервоними пальниками.або ТЕНами потужністю до 1,6 кВт, призначені для смаження м'ясних і рибних виробів на вертелі, що повільно обертається (3 об/хв). Обертання рожна здійснюється електродвигуном. За рівнем автоматизації грилі бувають автоматичними (з програмним керуванням), напівавтоматичними (з реле часу), неавтоматичними.
Шашличниці випускаються з вертикальним та горизонтальним розташуванням шампурів, обертання яких здійснюється електродвигуном. Потужність інфрачервоних нагрівачів 1-1,6 квт.
Фритюрниці призначені для приготування м'ясних, рибних, овочевих та борошняних страв у киплячому маслі. Вони є посудиною з кришкою і нагрівальним елементом. Місткість їх 1; 2,5 та 4 л.
Асортимент цих виробів розглядають за місткістю: чайники - від 1 до 4 л, кавники - від 2 до 6 л; за типом електронагрівача – захищеного типу або ТЕН; за потужністю – від 0,3 до 1,7 кВт. Випускають кавоварки гейзерні та компресійні. У компресійних кавоварках приготування кави відбувається під тиском, що забезпечує більш високу якість напою.
Прилади для нагріву води.
Занурювальні кип'ятильники виконані у вигляді двох-трьох витків ТЕНів із пластмасовою ручкою та сполучним шнуром. Випускають три типи занурювальних кип'ятильників: ВПМ - малого розміру потужністю 0,3 та 0,5 кВт; ВПН – основного габариту потужністю від 0,7 до 2 кВт; ВПНР - основного габариту з терморегулятором потужністю 1,6 та 2 кВт.
Ємнісні водонагрівачі поділяють на акумуляційні та проточні. Акумуляційні водонагрівачі мають ємність від 6 до 160 л, потужність 1-3 кВт; час нагрівання води 8-12 год (у швидкодіючих місткістю 6-25 л - від 1 до 4 год). Проточніводонагрівачі не набули широкого поширення через високу потужність нагрівача (15-18 кВт).
Прилади для прасування.
До цієї підгрупи відносяться електропраски та прасувальні машини.
Електропраски поділяють за масою - звичайного виконання понад 0,8 кг та малогабаритні до 0,8 кг; за матеріалом підошви - з чавунною та алюмінієвою підошвою. Електропраски звичайного виконання випускають потужністю 750 та 1000 Вт, 1 масою від 1,2 до 2,5 кг. Час розігріву від 3 до 10 хв. Типи електропрасок: УТ - з терморегулятором, УТП - з терморегулятором та парозволожувачем; УТПР - додатково з розбризкувачем.
Прилади для опалення приміщень.
Опалювальні прилади призначені для додаткового обігріву приміщень. Їх класифікують: за способом віддачі тепла - випромінюючі, конвекційні та комбіновані; за місцем встановлення - підлогові, настільні, настінні, стельові, універсальні; за потужністю – 0,5; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2 кВт; за способом регулювання потужності - без регулювання, з неавтоматичним регулюванням та автоматичним регулюванням.
До випромінюючих приладів відносяться каміни різних конструкцій, які за допомогою відбивача створюють спрямований тепловий потік. Електронагрівач може бути у вигляді тену, відкритої спіралі або спіралі в кварцовій трубці.
Конвекційні прилади віддають тепло природною конвекцією нагрітого повітря (конвектори, електрорадіатори) або примусової конвекції (тепловентилятори).
Прилади для обігріву людини.
До них відносяться електричні бинти, грілки, ковдри, пояси, пледи, килимки, бабусі (для обігріву ніг). Це гнучкі вироби з нагрівачами невеликої потужності (15-250 Вт) у вигляді спіралі, ізольованої азбестовим шнуром, або еластичної пластмасової трубки зграфітовим наповненням. Нагрівачі вплетені в азбестову тканину або склотканину і вкладені в чохли. Прилади мають ступінчастий перемикач потужності.