Электрическая плита

Полезная модель относится к устройствам для приготовления различных блюд в наплитной посуде на предприятиях общественного питания.
Известна электрическая плита (Пат 2350846, опубл. 27.03.2009 Бюл. №9) относящаяся к оборудованию предприятий торговли и общественного питания. Она состоит из корпуса, жарочного настила, коробчатого газохода, приточного вентилятора, фильтра, ионизационной решетки, щелевого сопла, высоковольтного электрода
Прототип имеет существенные недостатки, выраженные в потери температуры воздуха при прохождении коробчатого газохода и потока положительно заряженного воздуха, из-за значительного удаления ионизирующей решетки от щелевого сопла, а также соприкосновения его со стенками коробчатого газохода и корпуса заземленного жарочного настила.
Технической задачей является повышение коэффициента полезного действия при эксплуатации плиты, за счет использовании метода электротермической конвекции теплообменных поверхностей жарочного настила.
Техническая задача выполняется за счет того, что электрическая плита, содержит корпус, конфорку, систему электропитания, отличается тем, что газоход изготовлен из теплоизоляционного материала, тепловая завеса неподвижно зафиксирована на внешней стороне корпуса, внутри нее на расстоянии 25-30 мм от щелевого сопла, неподвижно зафиксировано ионизирующее устройство, изготовленной в виде металлической сетки ячейка 10×10 мм, вмонтированной в изоляционную пластину из фторопласта, на котором жестко крепится высоковольтный электрод, соединений с источником напряжения через шину и обеспечивающий регулировку подачи напряжения от 1 до 12 кВ.
Технический результат достигается за счет снижения потерь температуры воздуха при проходе через коробчатый газоход, максимально допустимого приближения ионизирующей решетки к щелевому соплу, снижения расстояния выхода положительно заряженного воздуха от рабочей поверхности конфорки, возможности регулировки напряжения подаваемого на электрод в зависимости от приготавливаемых блюд. Сужение тепловой завесы у щелевого сопла обеспечивает повышение скорости конвекционного потока положительно заряженного воздуха и снижает его потери при соприкосновении со стенками котла.
Внешний вид электрической плиты поясняется фиг. на которой показано: поз. 1 - заборник; поз. 2 - котел; поз. 3 - конфорка; поз. 4 - тепловая завеса; поз. 5 - высоковольтный электрод; поз. 6 - ионизирующие устройство; поз. 7 - щелевое сопло; поз. 8 - жарочный настил; поз. 9 - шина; поз. 10 - корпус; поз. 11 - источник напряжения; поз. 12 - блок управления; поз. 13 - коробчатый газоход; поз. 14 - фильтр; поз. 15 - вентилятор.
Конструктивные особенности предложенной плиты заключаются в следующем. На внешней стороне жарочного настила с двух сторон жестко фиксируются тепловая завеса (4) и заборник (1), соединенные между собой через коробчатые газоходы (13). Ионизирующее устройство (6) изготовлено в виде металлической сетки (ячейка 10×10 мм), вмонтированной в изоляционную пластину из фторопласта. Ионизирующее устройство связано через высоковольтный электрод и шину с источником высоковольтного напряжения (до 12 кВ). Коробчатый газоход (13), изготовлен из теплоизолированного материала, что обеспечивает постоянную температуру проходящего потока воздуха и снижение потери температуры обратного воздуха.
Электрическая плита работает следующим образом. Вентиляторы (15) принудительно изменяют направление восходящего конвективного потока воздуха, нагретого жарочным настилом (8) с вертикального на горизонтальное. Воздух (t=20-70°С) через заборник (1) поступает в коробчатый газоход (13) и в фильтр. Очищенный воздух со скоростью 1,0-1,8 м/с поступает в тепловую завесу, где проходя через ионизирующее устройство (6) положительно (пары, пылинки, содержащиеся в воздухе, приобретают плюсовой заряд) заряжается и ионизируется, а затем подается на рабочую поверхность жарочного настила (8). Воздушный поток проходит на высоте 2-7 см от жарочного настила. Конструктивные изменения позволяют обеспечить регулировку подачи переменного электрического тока напряжением от 1 кВ до 12 кВ от источника высоковольтного напряжения на ионизирующую решетку, в зависимости от технологической операции. Пары воды при прохождении ионизирующей решетки разрываются на водород и кислород. Водород дезинфицирует воздух. Молекулы кислорода под воздействием электрического поля образуют озон. При взаимодействии молекул озона с поверхностными молекулами продукта питания происходит улучшения вкуса, а при выпечке хлебобулочных изделий - реакция озонизации, а также усиливается цвет и аромат (реакция этерификации).
Положительно заряженный горячий воздух с большой скоростью притягивается к заземленной жарочной поверхности плиты и наплитных котлов, омывая их боковые поверхности, срывая пограничный слой, изменяет свою энергию, нейтрализуя заряд, отбрасывается новыми порциями ионизированной воздушной смеси. При этом, реализуется эффект электротермической интенсификации теплоотдачи. Большая часть нейтрализованного воздуха, достигшего заборника (1), поступает снова в коробчатый газоход (13) на очистку, электризацию и ионизацию. Принудительное изменение движения конвективных потоков воздуха над плитой достигаемся за счет электризации. В зависимости от кулинарной операции (варка, жарка, тушение) блок управления подает сигнал на подачу напряжения источником электроэнергии на ионизирующее устройство (6) от 1 кВ до 12 кВ, при силе тока I=2 мА, частотой ƒ=50 Гц.
Проведенные экспериментальные исследования в августе 2018 года на ООО «Проектинтертехника» позволили получить следующие результаты.
Установлено, что наложение электрического поля на подаваемый горячий воздух (t=50-70°С) позволяет увеличить общий коэффициент теплоотдачи от потока ионизированного электризованного воздуха перед касанием отрицательно заряженных стенок котлов на 22-33%. Технологические режимы ионизации циркулирующего воздуха сокращают время закипания воды на 26-28% с использованием полной мощности конфорок на 22-24% - при 1/2 мощности.
Выявлена степень прироста теплоотдачи в зависимости от напряжения электрического поля при ионизации. В результате установлено, что график (фиг. 2 Прирост теплоотдачи в зависимости от напряжения электрического поля, наложенного на воздушный поток горячего воздуха) зависимости Nu=ƒ(U) можно подразделить на три основных участка: 1 - квадратичный (от 0 до 4 кВ), 2 - линейный (от 4 до 12 кВ) и 3 - экспоненциальный (от 12 кВ).
Таким образом, электрическая плита обладает новизной и существенными отличиями от прототипа, обеспечивает возможность повышения коэффициента полезного действия выраженного в ускорении закипания воды в наплитных котлах и снижении затрат на электроэнергию при эксплуатации плиты, за счет использовании метода электротермической конвекции теплообменных поверхностей жарочного настила. Предложенное устройство может применяться в столовых силовых структурах.
Список литературы
1. Электрическая плита. Патент Российской Федерации на изобретение 2350846, Алексеев Г.В., Смолянский О.В. и др. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий. Заявка 2007115514/03, приор. 24.04.2007, опубл. 27.03.2009. Бюл. №9.