Способ повышения коэффициента полезного действия теплового блока полевой кухни

Авторы патента:

Романчиков Сергей Александрович (RU)

F24C1/00 - Прочие бытовые печи или плиты; детали бытовых печей или плит, имеющие общее применение (радиаторные печи с циркуляцией жидкости или газа F24H)

A47J36/00 - Части, детали и принадлежности кухонной посуды (A47J 27/00-A47J 33/00 имеют преимущество в случае, если указанные детали относятся к определенному виду кухонной посуды, отнесенному к одной из этих групп; нагревательные устройства для кухонной посуды вообще F24)

Владельцы патента RU 2636832:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к способам повышения эксплуатационно-технических характеристик технических средств приготовления пищи в полевых условиях. Технический результат – снижение температуры перегретой стенки котла. Способ повышения коэффициента полезного действия теплового блока полевой кухни обеспечивается путем перераспределения тепловых потоков дымовых газов в газоходе и у котлов. При этом первый над факелом котел защищен от перегрева специально напылённым керамическим покрытием, содержащим жидкое стекло, натриевое с силикатным модулем 2,5-3,0 - 30% в смеси с оксидом меди - 7%, огнеупорной глиной - 17%, каолином - 5%, графитом - 5% и водой - 36% от общей массы, толщиной 1,0 мм на внешнюю стенку котла, высушенным при температуре 80°С и обожженным при температуре 800°С. 1 ил.

Изобретение относится к способам повышения эксплуатационно-технических характеристик технических средств приготовления пищи в полевых условиях.

Известно, что при переходе от чугунных пищеварочных котлов к котлам из тонкостенной нержавеющей стали, резко изменились условия теплопередачи к готовящемуся блюду. Котлы в 3-4 раза быстрее стали покрываться толстым пористым слоем сажи, являющимся хорошим теплоизолятором, и процесс закипания воды замедлился в 2 раза. Кроме того, замечено, что даже при чистых от сажи котлах, время закипания одинакового количества воды также увеличилось.

Физический смысл этих явлений можно объяснить тем, что при огневом обогреве котлов, располагающихся в непосредственной близости от факела, холодные поверхности котла слишком сильно охлаждают зону горения, а при соприкосновении пламени с холодными стенками, горение вообще прерывается, в результате чего образуются продукты неполного сгорания, которые в виде сажи откладываются на поверхности котла; кроме того, из-за высокой температуры газов и малой толщины стенок котлов, явно проявляется эффект Лейденфроста (передача тепла в воду через паровую прослойку) и пригорает пища. Таким образом, существующая конструкция тепловых блоков полевых кухонь имеет существенные недостатки в том, что происходит неравномерное распределение тепла между котлами по тракту газохода и негативно влияет на обогрев ближнего котла к форсунке, который перегревается и раньше выходит из строя, а дальний котел не догревается, что приводит к неодновременному закипанию котлов.

Технической задачей изобретения является достижение одновременного закипания котлов без перегрева ближнего котла при сохранении его целостности, даже при использовании новой капиллярной форсунки с повышенной температурой пламени.

В основу изобретения положена задача создания способа повышения коэффициента полезного действия теплового блока, за счет напыления керамического покрытия первого по газовому тракту котла с низкой теплопроводностью, исключающего эффект Лейденфроста и повышающего температуру обогревающих газов у следующего за ним котла в газоходе, вследствие чего обеспечивается одновременность закипания воды в котлах полевой кухни и недопущение преждевременного выхода из строя ближнего к форсунке котла.

Способ повышения коэффициента полезного действия теплового блока полевой кухни путем перераспределения тепловых потоков дымовых газов в газоходе и у котлов, отличающийся тем, что первый над факелом котел защищен от перегрева специально напыленным керамическим покрытием, содержащим жидкое стекло, натриевое с силикатным модулем 2,5-3,0 - 30% в смеси с оксидом меди - 7%, огнеупорной глиной - 17%, каолином - 5%, графитом - 5% и водой - 36% от общей массы, толщиной 1,0 мм на внешнюю стенку котла, высушенным при температуре 80°С и обожженным при температуре 800°С.

Технический результат изобретения состоит в снижении температуры перегретой стенки котла, благодаря своим теплоизолирующим свойствам и частичному отражению излучения от продуктов сгорания.

Композиция напыления слоя керамического покрытия на наружную поверхность котла над топкой, повышает коэффициент полезного действия теплового блока полевой кухни на 10-12% и снижает время закипания воды на 12-16%.

Новым, в предлагаемом способе, является то, что керамическое покрытие напыляется толщиной около 1,0 мм на внешнюю стенку котла, затем котел сушат в термошкафу при температуре 80°С и обжигают при температуре 800°С. Получается долговечное, прочное и относительно эластичное покрытие с высокой степенью адгезии к металлу и низкой к саже и пыли.

При эксплуатации пищеварочных котлов, керамическое покрытие может частично изнашиваться и восстанавливаться вторичным нанесением при ремонте или техническом обслуживании.

Новые признаки проявили в заявленной совокупности новые свойства. Идентичной совокупности признаков в известных решениях не обнаружено.

Состав предлагаемого керамического покрытия обладает следующим действием:

- жидкое стекло, натриевое с силикатным модулем 2,5-3,0 плотностью

1. р=1,35 кг/м³ обеспечивает высокую адгезию к металлу, долговечность нанесенного состава своими когезионными свойствами, обладает вяжущими свойствами. Твердение жидкого стекла происходит на воздухе в результате потери влаги (Патент на изобретение №2294350) [2].

- оксид меди используется при производстве стекла и эмалей для крепости изделия (https://ru.wikipedia.ru.org/wiki/0%9E%D0%BA%D1%81%D0%B8%D 0%B4_%D0%BC%D0%B5%D0%B4%D0%B8(II)#.DO.9F.D1.80.DO.В8.DO.ВС.D0.B5.D0.BD.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D0.B5.) [2].

- огнеупорная глина обладает вяжущими свойствами, твердение которой осуществляется в результате коагуляционных процессов. Они проявляются, начиная с комнатной температуры, и, что особенно важно, при более высоких температурах, чем у жидкого стекла (https://ru.wikipedia.org/wiki.D0.A2.D0.B5.D1.85.D0.BD.D0.B8.D1.87.D0.B5.D1.81.D0.BA.D0.B0.D1.8F_.) [3].

каолин применяется для уменьшения примесей, вносимых с глиной, которые могут способствовать образованию жидкой (стеклообразной) фазы при температурах выше 1000°С и уменьшать огнеупорность (https://ru.wikipedia.ru.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BE%D0 %ВВ%D0%B8%D0%BD.) [4].

графит используют в качестве противопригарной "присыпки" (http://www.xumuk.ni/encyklopedia/1145.html.) [5].

Таким образом, свойства керамического покрытия вначале проявляются за счет каолина и жидкого стекла, и при температурах выше 1000°С, в основном, в результате использования огнеупорной глины.

Для решения поставленной задачи изобретения состав керамического покрытия подобран опытным путем. Технология приготовления керамического покрытия заключается в следующем: вначале взвешивается огнеупорная глина, которая заливается водой и перемешивается до получения гомогенной массы, затем взвешивается графит, оксид меди и каолин, которые после перемешивания засыпаются в приготовленный раствор глины и вся эта смесь тщательно перемешивается, в последнюю очередь в состав вводится жидкое стекло и вода.

Приготовленное керамическое покрытие помещается в герметичную тару. Перед употреблением керамического покрытия необходимо тщательно перемешать.

Проведенный эксперимент в августе 2015 года на базе Вольского института материального обеспечения МО РФ подтвердил правильность рассчитанной пропорции смеси для создания высокотемпературного покрытия керамического композиционного материала.

Подготовка эксперимента была следующей: на образцы котлов напыляли высокотемпературное покрытие керамического композиционного материала, котлы подвергали сушке при температуре 80°С в течение 4 часов, затем производили розжиг серийной форсунки ФК-01 и в течение 30 минут обжигали покрытие, отслеживая температуру газов (800°С). При этом образовалась гладкая глазурованная стеклообразная поверхность с высокой прочностью. Затем котлы использовались для проведения экспериментальных исследований. Эксперимент проводился с использованием капиллярно-испарительной форсунки ФК - 01 КИ. Фиг. 1. Тактико-экономические показатели полевых кухонь с установленными капиллярно-испарительными форсунками ФК-01 КИ.

Увеличение коэффициента теплопередачи к воде в котлах было подтверждено экспериментально и представлено на Фиг. 2 - время нагрева воды до закипания в кухне КО-75М с конструктивными изменениями (верхняя линия) (Антуфьев В.Т., Заньков П.Н. Смолянский О.В. Экспериментальные исследования капиллярно-испарительной форсунки для тепловых блоков полевых кухонь. // Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» Санкт - Петербург: НИУ ИТМО, ИХБТ, 2015 г. №1) [6].

Снижение потерь тепла газового потока, за счет более качественного сгорания смеси у первого котла и повышенной его энергии у второго (по ходу движения дымовых газов от форсунки), приводит к одновременному закипанию котлов с ускорением закипания воды на 12-16% (на 7-10 минут), коэффициент полезного действия теплового блока повысился на 11-13%; экономия дизельного топлива составила 10%.

Применение таких керамических покрытий для защиты внутренней поверхности газоходов и трубы, также может существенно снизить тепловые потери газового потока, что обеспечит применение форсунки меньшей мощности. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию теплотехнических характеристик пищеварочных котлов полевых кухонь методом нанесения жаростойких керамических покрытий с низкой теплопроводностью на внешнюю поверхность, показали повышение скорости закипания воды и коэффициента полезного действия полевых кухонь без существенных затрат на их модернизацию, а также понижение трудозатрат на техническое обслуживание по чистке от сажи газоходов и котлов.

Литература

1. Патент на изобретение №2294350.

2. https://ru.wikipedia.ru.org/wiki/0%9E%D0%BA%D1%81%D0%B8%D 0%B4_%D0%BC%D0%B5%D0%B4%D0%B8(II)#.DO.9F.D1.80.DO.В8.DO.ВС.D0.B5.D0.BD.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D0.B5

3. https://ru.wikipedia.org/wiki^{^}HHa#.D0.A2.D0.B5.Dl.85.D0.BD.D0. B8.D1.87.D0.B5.D1.81.D0.BA.D0.B0.D1.8F_.

4. https://ru.wikipedia.ru.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BE%D0 %ВВ%D0%B8%D0%BD

5. http://www.xumuk.ni/encyklopedia/1145.html.

6. Антуфьев B.T., Заньков П.Н. Смолянский О.В. Экспериментальные исследования капиллярно-испарительной форсунки для тепловых блоков полевых кухонь. // Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, ИХБТ, 2015 г. №1.

Способ повышения коэффициента полезного действия теплового блока полевой кухни путем перераспределения тепловых потоков дымовых газов в газоходе и у котлов, отличающийся тем, что первый над факелом котел защищен от перегрева специально напыленным керамическим покрытием, содержащим жидкое стекло, натриевое с силикатным модулем 2,5-3,0 - 30% в смеси с оксидом меди - 7%, огнеупорной глиной - 17%, каолином - 5%, графитом - 5% и водой - 36% от общей массы, толщиной 1,0 мм на внешнюю стенку котла, высушенным при температуре 80°C и обожженным при температуре 800°C.

Похожие патенты:

Переносная печь "ушница" // 2606727

Изобретение относится к бытовым нагревательным устройствам и может быть использовано в походных условиях для приготовления пищи. Технический результат – компактность, удобство транспортировки и топливная экономичность.

Кухонная плита // 2606146

Изобретение относится к кухонной бытовой технике. Технический результат – возможность установки плиты на любой поверхности и с возможностью ее вращения на различные углы.

Способ сжигания топлива // 2553748

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в печах и в теплогенераторах различного типа, использующих для сжигания органическое топливо. Технический результат - увеличение коэффициента полезного действия печей и теплогенераторов.

Устройство парогенерирующее конвекционного типа для паровых банных процедур, парогенератор для паровых банных процедур и увлажнитель воздуха для паровых банных процедур // 2544857

Группа изобретений относится к парообразующим устройствам. Технический результат заключается в повышении эффективности банных процедур.

Складная печка // 2533505

Изобретение относится к туристическому оборудованию и может быть использовано для приготовления пищи в походных условиях. Складная печка содержит камеру сгорания с дверцей и трубу.

Варочное устройство // 2531415

Изобретение относится к варочному устройству для приготовления пищи с использованием пара. Варочное устройство содержит нагревательную камеру, в которой пища размещается и нагревается, нагревательное средство, нагревающее пищу, парообразующий резервуар, включающий водоиспарительную камеру, источник тепла, нагревающий парообразующий резервуар, устройство для подачи воды, доставляющее воду в водоиспарительную камеру, подающее отверстие для подачи пара от водоиспарительной камеры, выпускное отверстие, выбрасывающее в нагревательную камеру пар, подаваемый из подающего отверстия, буферная камера, сообщающаяся с подающим отверстием и выпускным отверстием, расположена между водоиспарительной камерой и нагревательной камерой, причем источник тепла расположен между буферной камерой и водоиспарительной камерой.

Одноразовая походная печь // 2528752

Изобретение относится к бытовой технике, а именно к устройствам для приготовления пищи в походных условиях. Одноразовая походная печь включает корпус, содержащий: стенку корпуса, дно корпуса, окно для розжига горючего, воздушные окна, причем корпус выполнен в виде вырубки из листового или из листового гофрированного материала, а имеющая возможность изгиба и фиксации вокруг дна корпуса стенка корпуса имеет защелку замка, упоры удержания нагреваемой емкости и упоры удержания дна.

Складная печка с котелками // 2490554

Изобретение относится к устройствам для приготовления пищи в походных условиях. .

Печь обогревательная многотопливная // 2475678

Изобретение относится к строительству, а именно к бытовым отопительным устройствам, в первую очередь к устройствам обогрева -печам, используемым в труднодоступных районах.

Печь аладдина // 2473843

Изобретение относится к строительству, а именно к печам для приготовления горячей пищи для группы людей, работающих, проживающих, служащих в удаленных пустынных или полевых условиях.

Съемная ручка для кастрюль // 2314008

Изобретение относится к кухонной посуде. .

Ложечка // 2203607

Изобретение относится к предметам быта. .

Емкость для жидкости // 2203606

Антиадгезионное покрытие для алюминиевой кухонной посуды // 2181023

Изобретение относится к покрытиям для кастрюль и сковородок. .

Сигнализатор // 563963

Механическая мешалка к посуде для варки пищи // 18383

Регулирование температуры напитков и продуктов питания // 2643418

Устройство (10) для регулирования температуры продукта питания и/или напитка, содержащее блок (11A) охлаждения для обеспечения режима охлаждения, в котором продукт питания и/или напиток охлаждаются, блок (11B) нагревания для обеспечения режима нагревания, в котором продукт питания и/или напиток нагреваются, и режима предварительного нагревания, в котором продукт питания и/или напиток предварительно нагреваются, и блок (12) управления для управления блоком охлаждения и блоком нагревания. Блок (12) управления выполнен с возможностью активации режима охлаждения или режима нагревания в ответ на сигналы, указывающие изменение в поведении потребителя (30) продукта питания и/или напитка, и активации режима предварительного нагревания в ответ на предсказанное поведение. Сигналы могут представлять звук и/или движение и могут поступать с блоков (18) датчиков, таких как радарные блоки и/или микрофонные блоки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для приготовления пищи // 2641580

Изобретение относится к устройствам для тепловой обработки пищевых продуктов на открытом воздухе, а именно к мангалам для приготовления пищи, например мяса, овощей и т.д. Устройство для приготовления пищи содержит рамку, ножки, соединенные между собой, лоток и шампуры. При этом рамка выполнена двухъярусной, с возможностью неподвижной установки по ее нижнему периметру лотка, а по верхнему периметру подвижно установленных шампуров, при этом верхний и нижний ярусы жестко связаны между собой за счет вертикальных прутков, выступающих снизу за уровень рамки. При этом двухъярусная рамка, ножки и шампуры выполнены из металла, а лоток выполнен из алюминиевой фольги. При этом двухъярусная рамка, ножки и шампуры выполнены из нержавеющей стали. При этом лоток выполнен из алюминиевой фольги толщиной от 70 мкм. При этом двухъярусная рамка и лоток выполнены прямоугольными. При этом двухъярусная рамка и лоток выполнены круглыми. При этом лоток выполнен одноразовым. При этом неподвижная установка по периметру двухъярусной рамки алюминиевого лотка достигается за счет Г-образного канта бортика, выполненного по бортику лотка. При этом ножки выполнены складывающимися. При этом ножки выполнены из соединенных между собой вертикальных и горизонтальных прутков, причем верхняя пара горизонтальных прутков служит дополнительной опорой для лотка. При этом ножки выполнены съемными, установлены петлями на вертикальных прутках, заканчивающихся снизу Г-образным выступом. При этом ножки выполнены под тупым углом по отношению к двухъярусной рамке. При этом ножки в верхней части упираются в выступающие снизу вертикальные прутки, заканчивающиеся Г-образным выступом. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Переносная кухня // 2646645

Изобретение относится к способам повышения эксплуатационно-технических характеристик технических средств приготовления пищи в полевых условиях. Технический результат - повышение коэффициента полезного действия, срока эксплуатации, увеличения объема топки и предложения мобильной компоновки для транспортировки. Переносная кухня содержит трехсекционную телескопическую камеру сгорания. При этом секции фиксируются одна на другой на отбортовки, увеличивая объем камеры сгорания, на верхней секции фиксируется дефлектор, фиксирующий варочный сосуд. На наружной и внутренней поверхности варочного сосуда нанесено прочное керамическое покрытие толщиной 1 мм разного состава: селикатный клей и сажа на наружной поверхности - поглощающей коротковолновую часть видимого света пламени, и силикатный клей и оксиды железа, хрома и титана на внутренней поверхности - преобразующей излучающую энергию в воду в виде длинноволнового инфракрасного излучения. 2 ил.