Электрические кипятильники КНЭ-100

Кипятильник типа КНЭ состоит из питательной коробки, соединенной с водогрейным резервуаром, имеющим в верхней части переливную трубу и сборник кипятка. В водогрейном резервуаре расположены трубчатые электронагреватели, переливная труба и сливной патрубок с пробкой.

Сборник кипятка имеет разборный кран, отражатель, закрепленный в нижней части крышки, и отверстие, через которое кипяток при переполнении сборника попадает в питательную коробку. Уровень воды в питательной коробке и, следовательно, в переливной трубе поддерживается с помощью поплавкового устройства, которое состоит из поплавка, рычага и клапана.

Поплавковое устройство представляет собой рычажный механизм, большое плечо которого соединено с поплавком, а малое плечо - с герметизирующей прокладкой (пробкой). При заполнении питательной коробки водой поплавок, всплывает, воздействует на большой рычаг с силой и тем самым создает силу в зоне герметизации питающего трубопровода. Длину малого и большого рычагов выбирают из условия создания усилия в зоне герметизации, превышающего усилие воды, истекающей из питающего трубопровода, при определенном уровне воды.

Рис. 12.1. Электрический кипятильник КНЭ:

1 - водогрейный резервуар, заполненный водой; 2 - соединительная трубка;

3 - электрод нижнего уровня; 4 - сборник кипятка; 5 - электрод верхнего уровня;

6 - электрод защиты от «сухого хода»; 7 - поплавок; 8 - крышка; 9 - отражатель;

10 - отверстие; 11 - питательная коробка; 12 - клапан; 13 - переливная труба;

14 - питающий трубопровод; 15 - сливной кран; 16 - ТЭН; 17 - кожух;

18 - сливной патрубок; 19 - сигнальная труба; 20 - рычаг

В питательной коробке выходное отверстие питающего трубопровода полностью перекрывается и поступление воды прекращается. Этот уровень зависит от зазора в зоне герметизации питающего трубопровода, а также от конечного положения поплавка изменением указанных параметров достигают требуемого уровня воды в питательной коробке. Объем сборника кипятка рассчитывают исходя из условия, что разбор кипятка из него осуществляется не более чем за 15 мин. За пределами этого времени Температура кипятка на выходе из разборного крана будет ниже допустимого значения.

Автоматика кипятильника обеспечивает защиту ТЭНов от «сухого хода», отключение их при наполнении сборника кипятка и включении реле разбора кипятка при понижении его уровня до нижнего заданного предела. Для этого в кипятильнике установлены следующие электроды: на дне питательной коробки - электрод защиты от «сухого хода», который контролирует наличие воды, поступающей из водопровода в кипятильник, в сборнике кипятка - электроды нижнего и верхнего уровней.

B некоторых конструкциях кипятильников, примерно к середине (по высоте) переливной трубы, присоединяют отводной патрубок с краном для отбора горячей воды. Горячая вода используется для санитарно-технических целей и имеет температуру не ниже 70 °C. Таким образом, в таком аппарате можно одновременно приготовлять кипяток и горячую воду.

Принцип действия кипятильника основан на использовании свойства двух сообщающихся сосудов, в одном из которых жидкость меняет свою объемную плотность. При разных объемных плотностях жидкостей в сообщающихся сосудах высота столба жидкости определяется при условии равен­ства давления, создаваемого жидкостями в нижней точке. Чем меньше объемная плотность жидкости, тем больше высота ее столба в сосуде и наоборот.

B кипятильнике сообщающиеся сосуды представляют собой: с одной стороны - питательная коробка и соединительная трубка, а с другой - водогрейный резервуар и переливная труба. В начальный момент оба сосуда заполнены холодной водой, уровень которой в питательной коробке и переливной трубе одинаков. При нагревании воды в водогрейном резервуаре и переливной трубе уровень ее в переливной трубе повышается. Однако это повышение уровня небольшое, так как вода при нагревании изменяет свою плотность незначительно, и ее перелива из переливной трубы не происходит.

Процесс приготовления кипятка в кипятильнике заключается в следующем. Холодная вода из водопроводной сети по питающей трубе через клапан поступает в питательную коробку, а из нее по соединительной трубке - в водогрейный резервуар и переливную трубу. Когда уровень воды в переливной трубе и питательной коробке достигает требуемой величины, поплавковый клапан перекрывает питающий трубопровод.

Когда нагревательные элементы включены, находящаяся рядом с ТЭНами вода нагревается и поднимается вверх. B верхней части водогрейного резервуара и в переливной трубе собирается более горячая вода из-за меньшей ее плотности, а в нижней части - более холодная. B верхней части водогрейного резервуара вода быстро нагревается до кипения, так как в ней находится около трети теплоотдающей поверхности ТЭНов. Кипение воды сопровождается значительным выделением пузырьков пара, которые, будучи намного легче воды, устремляются вверх, но не конденсируются, поскольку температура воды близка к температуре пара. При этом объемная плотность смеси становится намного меньше и происходит выброс кипятка с паром из переливной трубы.

Кипяток, ударяясь об отражатель, направляется в сборник кипятка. Пар, соприкасаясь с холодными стенками питательной коробки, конденсируется и стекает в сборник кипятка. Кроме того, со стенками питательной коробки частично соприкасается и кипяток, поэтому температура его на выходе из разборного крана ниже температуры кипения. При этом вода в питательной коробке частично нагревается, что приводит к повышению КПД кипятильника.

После выброса порции кипятка из переливной трубы уровень его понижается, поэтому в нижнюю часть водогрейного резервуара по соединительной трубке начинает поступать холодная вода. При этом уровень воды в питательной коробке понижается, поплавок опускается и водопроводная вода заполняет питательную коробку до требуемого уровня. За это время на верхней части ТЭНов накапливается большое количество пузырьков пара, которые отрываются от них и устремляются в переливную трубу, при этом вновь происходит выброс порции кипятка (интервал между выбросами - несколько секунд).

Существенным недостатком в работе кипятильника непрерывного действия является интенсивное образование накипи на ТЭНах и в переливной трубе. B зависимости от жесткости воды и производительности кипятильника ТЭНы и переливная труба кипятильника покрываются накипью.

Образование накипи на ТЭНах увеличивает термическое сопротивление, что приводит к увеличению температуры спирали и, как следствие, преждевременному выходу ее из строя.

Для оценки работы кипятильника введен термин «нормальный кипяток», которым принято называть воду, нагретую от 10 до 100 °С. Поэтому все показатели работы кипятильников пересчитывают на нормальный кипяток, что позволяет объективно оценивать их работу. При этом определяют нормальную производительность кипятильника, расход электроэнергии на приготовление 1 кг нормального кипятка и КПД.

Также работу кипятильника характеризует первоначальная продолжительность разогрева воды до кипения и расход электроэнергии на разогрев аппарата.

Кроме отечественных широко распространены разные модели кипятильников многих зарубежных фирм, которые по устройству и основным характеристикам аналогичны отечественным. Зарубежные кипятильники выпускаются фирмами Animo (Голландия), Starfood (Тайвань) и др.