Електричні нагрівачі

В електронагрівачах реалізована властивість електричного струму нагрівати провідники

Основою металевих резисторних нагрівачів є спіраль (ніхромова), яка при включенні в електричну мережу і як електричний опір, нагрівається до температури 900…1100° С. Нагрівачі такого типу бувають відкритими, закритими, герметичними.

Відкриті електронагрівачі	це спіраль у кераміці, відкрита спіраль, спіраль у бусинах чи кварцовій трубці і т. п., де повітря вільно контактує з поверхнею спіралі. Переваги відкритих нагрівачів: простота виготовлення, зручність заміни спіралі, мала теплова інерційність. Недоліки відкритих нагрівачів: малий час служби при попаданні рідких речовин і постійного контакту з повітрям, можливість зовнішнього механічного впливу, велика можливість ураженням струму і пожеженебезпечність.
Закриті електронагрівачі	це нагрівачі, у яких спіраль знаходиться в корпусі в діелектричному шарі, доступ повітря до спіралі через цей шар утруднений, але не виключається (рис. 17 а). Цей різновид електронагрівачів використовується в чавунних конфорках електроплит, які з внутрішньої сторони мають спіральні канавки, в них запресовується спіраль, виготовлена з ніхромового дроту. Переваги закритих нагрівальних елементів: висока надійність, довговічність. Недоліки закритих нагрівальних елементів: швидкий перегрів поверхні конфорки, постійний контакт спіралі з киснем приводить до зменшення діаметру спіралі ніхромового дроту і зниженню робочого ресурсу.
Герметичні електронагрівачі	спіраль повністю ізольована від повітря (рис. 17 б). Кінці спіралі щільно навивають на контактні стрижні з неіржавіючої сталі. До таких електронагрівачів належать трубчасті електронагрівачі (ТЕНи). Більшість ТЕНів мають зовнішній діаметр від 8 до 16 мм. Для запобігання проникнення вологи всередину трубки торці ТЕНів обробляють герметиком. Як електроізолятори використовуються периклаз, кварцовий пісок, шамот. Переваги ТЕНів: великий термін служби, висока захищеність спіралі, зручність монтажу і заміни, можливість виготовлення складної геометричної форми. Недолік ТЕНів полягає у неможливості проведення ремонту. Випускаються вони трьох видів: водяні, масляні та повітряні. У водяних ТЕНів при тій самій електричній потужності і напрузі довжина трубки значно менша, ніж у повітряних. Це викликано тим, що у воді тепловіддача відбувається інтенсивніше, ніж в маслі чи повітрі. Тому водяний ТЕН, опинившись у повітрі, перегрівається і його спіраль може згоріти. При експлуатації нагрівача слід стежити, щоб він завжди був занурений у воду (а масляний ТЕН – в масло).

		а

Рис. 17. Типи нагрівальних елементів

а – закритий електронагрівальний елемент (конфорка): 1 – корпус; 2 – стінки пазів; 3 - пази-канавки; 4 – спіраль; 5 - тепло ізолюючий кожух; 6 – листовий азбест; 7 - фольга; 8 – повітряний шар; 9 – екрануючий лист; 10 – ізоляційна маса; б - герметично закритий трубчастий електронагрівач: 1 – спіраль; 2 – стінка трубки; 3 – контактний стержень; 4 – корпус; 5 – штуцер; 6 – електроізоляція; 7 – герметик; 8 – гайка; 9 – шайба;

Принцип дії будь-якого генератора інфрачервоного випромінювання (ІЧ-генератора) заснований на випромінюванні електромагнітних хвиль нагрітими до високих температур поверхнями. Інфрачервоні випромінювачі складаються з джерела енергії і рефлектора (відбивача), що розподіляє випромінювану енергію в заданому напрямку і дозволяє домогтися рівномірного розподілу променистого потоку по поверхні, що опромінюється.

Використовують:

«світлі» ІЧ-генератори,	у спектрі яких є видиме (світлове) випромінювання (t = 750…3600 оС) з довжиною хвилі λmax == 0,77–2,6 мкм - селітові нагрівачі, трубчасті кварцові генератори з вольфрамовою спіраллю, чи з ніхромовою спіраллю в негерметизованій кварцовій трубці.
«темні» ІЧ-генератори	у спектрі яких немає видимого випромінювання (t ≤ 750 оС), при цьому довжина хвилі λmax = 2,6–4,3 мкм (тени, конфорки, жарові поверхні, стінки шаф, сковороди).

Переваги нагрівання за допомогою ІЧ-генераторів:

• при термообробці м'ясних кулінарних виробів тривалість процесу в порівнянні з традиційним способом обробки скорочується як мінімум на 40 відсотків;

• питома витрата електроенергії зменшується як мінімум на 20 відсотків;

• втрати маси готової продукції зменшується як мінімум на 10 відсотків.

Недолік:обов’язкова наявність рефлектора.

Джерелом мікрохвильового (НВЧ-нагріву) є магнетрон — електровакуумний прилад (діод) з магнітними і електричними полями, що пересікаються, і який перетворює енергію постійного електричного струму в енергію високочастотних електромагнітних коливань.

Існують магнетрони з високочастотними (430, 915 МГц) і надвисокочастотними (2375 ± 50 МГц ) коливаннями. Останні використовуються в мікрохвильових печах закладів ресторанного господарства і побутових.

Переваги НВЧ-нагріву	• скорочується в декілька разів тривалість приготування їжі; • виключається пригорання виробів; • нагрів припиняється одночасно з припиненням подачі енергії; • поліпшуються санітарно-гігієнічні умови праці; • відсутній холостий хід і пов'язані з ним втрати тепла; • немає негативних дій на навколишнє середовище
Недоліки НВЧ-нагріву	• труднощі у визначенні часу приготування страви з різним вмістом вологи кожного інгредієнтів, що в нього входять; • відсутність на поверхні продукту підсмаженої скориночки.

При індукційному нагріві струмопровідні матеріали поміщаються в змінне електромагнітне поле, і вихрові струми (струми Фуко), що виникають при цьому, в результаті розсіювання енергії нагрівають днище металевого посуду. Потужність, що виділяється в провіднику при такому нагріві, залежить від частоти і напруженості електромагнітного поля, розмірів провідника, відносній магнітній проникності.Джерелом електромагнітного поля (з частотою коливань 20…40 кГц) служать індукційні котушки, які називаються індукторами.

Переваги індукційних нагрівачів	Ø безінерційний нагрів; Ø скорочення тривалості теплової обробки до 40 %; Ø високий ККД; Ø можливість необмеженої автоматизації; Ø найбільш точне дотримання температурного режиму; Ø значний термін використання (не менший 15000 годин); Ø висока безпечність під час роботи.
Недоліки індукційних нагрівачів	Ø відносно висока вартість устаткування; Ø днище посуду повинне бути з феромагнітного матеріалу; Ø складність конструкції