УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТА

Полезная модель относится к устройствам для тепловой обработки различных продуктов, в частности, к устройствам для тепловой обработки пищевых продуктов. Предложенное устройство целесообразно использовать, преимущественно, для приготовления и подогрева пищевых продуктов на открытом пламени, например, на пламени газовых горелок.
Известно, устройство для тепловой обработки продукта, содержащее резервуар для продукта, обладающий возможностью теплового контакта с греющей средой, и кожух, образующий со стенкой резервуара канал для протекания греющей среды; резервуар с кожухом помещены в корпус, в котором размещена горелка, являющаяся источником греющей среды (патент РФ №2128808, кл. F24H 1/06, оп. 10.04.1999).
Недостатком известного устройства является низкая тепловая эффективность устройства, а также его недостаточная автономность в связи с конструктивной привязкой устройства для тепловой обработки продукта к источнику греющей среды.
Наиболее близким к заявленному является устройство для тепловой обработки продукта, содержащее резервуар для продукта, обладающий возможностью теплового контакта с греющей средой, и кожух, образующий со стенкой резервуара канал для протекания греющей среды (патент США №5125393, кл. 126/376.1, oп. 30.06.1992).
Недостатком известного устройства является низкая тепловая эффективность устройства, обусловленная тем, что греющая среда, протекающая по каналу между резервуаром и кожухом недостаточно интенсивно отдает свое тепло стенке резервуара.
Заявленная полезная модель решает задачу создания устройства для тепловой обработки продукта, обладающего минимальными тепловыми потерями при его использовании.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в повышении тепловой эффективности устройства для тепловой обработки продукта.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для тепловой обработки продукта, содержащем резервуар для продукта, обладающий возможностью теплового контакта с греющей средой, и кожух, образующий со стенкой резервуара канал для протекания греющей среды, стенка резервуара снабжена одним или несколькими интенсификаторами теплообмена.
В частном случае выполнения, обеспечивающем наиболее высокую эффективность устройства, интенсификатор теплообмена может быть выполнен в виде гофра стенки резервуара для продукта.
В другой частной форме выполнения интенсификатор теплообмена может быть выполнен в виде выступа наружной поверхности стенки резервуара для продукта. Указанный выступ наружной поверхности стенки резервуара может иметь форму стержня или форму ребра, в зависимости от требуемых массогабаритных параметров устройства.
В частной форме выполнения, обеспечивающей наибольшую технологичность при изготовлении, интенсификатор теплообмена выполнен в виде углубления наружной поверхности стенки резервуара для продукта.
Еще большая эффективность устройства достигается в том случае, когда кожух с внутренней стороны снабжен теплоизоляцией.
Осуществление полезной модели рассмотрим на примере такого распространенного устройства для тепловой обработки продукта, как бытовой чайник, применяемый для кипячения или подогрева воды и других жидких продуктов.
На чертежах показана конструкция устройства для тепловой обработки продукта. На фиг.1 показана конструкция устройства в продольном разрезе для случая выполнения интенсификаторов теплообмена в виде поперечных гофров. На фиг.2 - то же для случая выполнения интенсификаторов теплообмена в виде продольных гофров. На фиг.3 - конструкция устройства, показанного на фиг.2, в разрезе по А-А. На фиг.4 - конструкция устройства, в котором интенсификаторы теплообмена выполнены в виде поперечных кольцевых ребер. На фиг.5 - разрез устройства, показанного на фиг.4 по А-А. На фиг.6 - конструкция устройства для случая, когда интенсификаторы теплообмены выполнены в идее продольных ребер, а на фиг.7 - то же в разрезе по А-А. На фиг.8 - показан вид того же устройства по Б-Б. На фиг.9 показано устройство, в котором интенсификаторы теплообмена выполнены в виде стержней, а на фиг.10 показана схема расположения указанных стержней в шахматном порядке. На фиг.11 показано устройство, котором интенсификаторы теплообмена выполнены в виде сочетания продольных и поперечных канавок, а на фиг.12 показан разрез по А-А указанного устройства. На фиг.13 показано устройство для тепловой обработки продукта с кожухом, снабженным теплоизоляцией, а на фигуре 14 - увеличенный фрагмент I такого устройства.
Устройство для тепловой обработки продукта (далее - чайник) содержит резервуар 1 для продукта, у которого, по меньшей мере, донная часть обладает возможностью теплового контакта с греющей (теплосодержащей) средой, в качестве которой может выступать, например, продукты сгорания газообразного или жидкого топлива в газовой, бензиновой, керосиновой и другой подобной горелке 2, а также продукты сгорания твердого топлива. Кожух 3 охватывает резервуар 1 снаружи и образует со стенкой 4 последнего канал 5 для протекания греющей среды (поток среды в канале показан тонкими линиями на его входе и выходе). Кожух механически жестко закреплен на стенке 4 резервуара 1 с помощью любых известных элементов, например, с помощью распорок (не показаны). Стенка 4 резервуара 1 снабжена одним или несколькими интенсификаторами теплообмена. В качестве последних могут быть использованы, например, гофры 6 стенки 4 резервуара 1. На фиг.1 показан пример выполнения чайника, в котором гофры выполнены поперечными по отношению к продольной оси 7 чайника и равномерно распределены по стенке 4 резервуара 1. На фиг.2 и 3 показан другой пример выполнения чайника, в котором гофры 6 выполнены продольными по отношению к оси 7 чайника и также равномерно распределены по стенке 4 резервуара 1. В одной из частных форм выполнения интенсификатор теплообмена выполнен в виде выступа наружной поверхности стенки резервуара 1 для продукта. На фиг.4 показано устройство для тепловой обработки продукта, в котором выступы наружной поверхности стенки 4 резервуара 1 для продукта выполнены в виде поперечных (относительно оси 7 чайника) кольцевых ребер 8. Протекание греющей среды вдоль стенки 4 резервуара 1 обеспечено тем, что кольцевые ребра имеют перфорацию, например, в виде отверстия 9 (фиг.5). Значительно меньшее гидравлическое сопротивление протеканию греющей среды оказывают продольные ребра 10 (фиг.6), показанные в поперечном разрезе на фигуре 7. Указанный тип ребер может использоваться и в донной части стенки 4 резервуара 1 (фиг.8). Ребра могут приварены или припаяны к стенке 4 резервуара 1, что обеспечивает надежный тепловой контакт между ребрами и стенкой 4.
Другим вариантом снабжения выступами наружной поверхности стенки 4 резервуара 1 являются выступы в виде стержней 11 (фиг.9). Указанные стержни своими торцами методом сварки или пайки закрепляются на стенке 4 резервуара. Наиболее эффективно площадок 12 закрепления стержней 11 на стенке 4 в шахматном порядке так, как это показано на фиг.10.
Более технологичными в изготовлении являются интенсификаторы теплообмена, выполненные в виде углублений наружной поверхности стенки резервуара для продукта, например, в форме канавок 13. Указанные углубления могут быть как продольными по отношению к оси 7 чайника, так и поперечными, т.е. опоясывающими стенку 4 резервуара 1. Возможно одновременное сочетание продольных и поперечных канавок, как это показано на фиг.11 и 12.
Описанный чайник, как устройство для тепловой обработки продукта, будет обладать наибольшей тепловой эффективностью в том случае, когда кожух с внутренней стороны будет снабжен слоем 14 теплоизоляции (преимущественно, сплошным), как это показано на фиг.13 и 14.
При использовании чайник устанавливают над источником греющей среды, например, над горелкой 2. При горении топлива продукты его сгорания устремляются вверх в сторону резервуара 1 с нагреваемым продуктом (например, с водой). Затем они, обтекая резервуар 1 вдоль его донной части и наружной стенки 4 и отдавая часть своего тепла указанной стенке, попадают в канал 5, образованный стенкой 4 и кожухом 3 по пути частично смешиваясь с окружающим воздухом и образуя греющую среду. Протекая по каналу 5 греющая среда встречает на своем пути интенсификаторы теплообмена той или иной конструкции. Происходит турбулизация потока греющей среды и, как следствие этого, усиливается теплообмен между последней и стенкой 4 резервуара с нагреваемым продуктом. Усиление теплообмена происходит также в результате увеличения поверхности теплообмена за счет дополнительной поверхности интенсификаторов теплообмена. Благодаря указанным усилениям теплообмена увеличивается передача тепла от греющей среды нагреваемому в устройстве продукту, что увеличивает тепловую эффективность предложенного устройства по сравнению с известным. При наличии слоя 14 теплоизоляции потери тепла через стенку кожуха 3 в окружающую среду будут минимизированы, что еще больше повысит тепловую эффективность устройства.
Выполнение конструкции устройства для тепловой обработки продукта в виде чайника не исчерпывает всех возможных вариантов осуществления полезной модели.
В конкретных конструкциях устройств для тепловой обработки продукта могут применяться одновременно несколько различных видов интенсификаторов теплообмена в их сочетании. Экспериментальным путем можно подобрать конструкции интенсификаторов теплообмена, наиболее эффективные для того или иного поперечного сечения канала 5 для протекания греющей среды.