Маркування електричних тенів. Внутрішній устрій ТЕНу. Як влаштований нагрівач, з чого складається

Холодна вода нагрівається в бойлері ТЕНом. Це трубчастий електронагрівач. Він складається з трубки, в якій розташована спіраль із дроту, що нагрівається від електричного струму. Між дротом та трубкою засипано пісок з діелектричними властивостями для запобігання замиканню.

Бойлер складається з ємності з висновками для гарячої та холодної води. ТЕН перебуває у ємності, нагріває воду. На ТЕН з часом з'являється наліт у вигляді солей магнію і кальцію. Шар солі стає дедалі більшим, передача тепла погіршується, витрачається більше часу на нагрівання, а отже, підвищуються витрати на електроенергію.

Є вирішення цієї проблеми у вигляді різних фільтрів води та магнієвих стрижнів. Але з'явилися бойлери з інноваційним рішенням у вигляді сухого тену. У бойлерах мають металеву колбу, що стикається з водою. У колбу вміщено сухі ТЕНи для нагрівання. Все частіше виробники оснащують водонагрівачі таким сухим ТЕНом. Він продовжує роботу пристрою, полегшує обслуговування. Більшість виробників перейшли на сухі нагрівачі, оскільки це є перспективним напрямом, що знижує витрати на електроенергію та купівлю бойлера. Розберемося із цим питанням докладніше.

Конструкція сухих тен постійно удосконалюється. Існує кілька типів виконання:

• У колбу з ТЕНом залито олію. Його теплопровідність вища за повітря, виникає економія енергії для нагрівання води.
• Найпростіший варіант. ТЕН знаходиться у колбі у повітрі. Це дешева конструкція, технічне обслуговуванняі заміну Тена легко зробити.

При роботі на сухому ТЕНі немає контакту з водою та небезпеки ураження струмом. Коли спіраль з дроту перегорить, вона може доторкнутися до стінок трубки, виникне напруга на корпусі бойлера. Якісні сухі ТЕНи надійні щодо безпеки. При виході з ладу вони просто не працюють, дріт не торкається трубки. Але небезпека все одно існує.

Звичайні трубчасті нагрівачі використовуються в побутовій техніці для нагрівання рідин. Повітряні сухі тени застосовуються рідше, але його властивості все частіше використовуються в різних галузях промисловості та побуту. Вони використовуються для нагрівання сумішей газу, повітря, в електрокалориферах, печах для сауни, конвертерах, гарматах у теплових завісах.

Види сухих ТЕНів

Класи нагрівачів засновані на принципових схемахроботи у різних середовищах. Вони відрізняються тим, що можуть працювати в спокійнихабо рухомихсередовищах. Від цього залежить міцність конструкції, її довговічність. Нагрівачі для спокійних умов виконують менш міцними та захищеними від температури.

По сферах використання повітряні нагрівачі поділяються за значенням напруги, що підтримується, в залежності від розв'язуваної задачі. Універсальним ТЕНом класичного типу можна вважати повітряний нагрівач на 220 вольт. Його застосовують у побутових приладах, в галузях виробництва для нагрівання рідин відповідно до технологічних процесів. У спеціальних галузях промисловості застосовують сухі ТЕНи на 380 або 660 вольт.

Матеріали ізолятора

Звичайний повітряний сухий нагрівач складається з металевої трубки зі спіраллю із дроту з високим опором усередині неї. Для підтримки гарної герметичності, складові щільно прилягають один до одного, використаний спеціальний ізоляційний матеріал.

Покупці мають знати, який матеріал входить до складу елемента. Сухі нагрівачі з металевими ребрами виконуються із нержавіючої або вуглецевої сталі. У кожному випадку підходить індивідуальний варіант, тому що робоче середовище призначене для своїх параметрів на матеріал. Універсальною властивістю матеріалу є корозійна стійкість. Для повітряних сухих нагрівачів такі вимоги не високі порівняно з нагрівачами для рідин.

Влаштування сухого ТЕНу

У звичайних нагрівачах води (трубчастих) елемент нагріву міститься безпосередньо у воду. У водонагрівачах з варіантом сухого ТЕНу елемент нагрівання розташовують у запаяній трубці, контакту з водою нагрівач не має.

Звичайний водяний нагрівач комплектується анодом з магнію для захисту від накипу в баку. При використанні сухого нагрівача анод поміщається в бак через окремий отвір.

За формою також нагрівачі різних типівмають відмінності. Сухий нагрівач тонкий і прямий, так як він розташовується в металевій трубі, а звичайний ТЕН буває різної форми.

Сухий нагрівач входить до комплекту баків вище 50 літрів, оскільки за своїми розмірами він не підійде для меншого розміру бака.

Особливості конструкції гнучких сухих нагрівачів

Елементи нагрівача із властивостями гнучкості показують підхід високих технологій до здійснення нагрівання середовища. Їхня відмінність від звичайних нагрівачів у тому, що людина може без спеціального інструменту задати ТЕНу будь-яку необхідну форму. Властивість гнучкості не знижує експлуатаційних якостей виробу. Нагрівач конкурує у властивостях потужності та термічної стійкості зі звичайними моделями, у тому числі і з рідинними.

Гнучкі сухі повітряні нагрівачі використовуються у спеціальному обладнанні та прес-формах з гарячими каналами. Специфіка виробництва створила умови необхідності конструювання гнучкої структури.

Технічні дані

Випуск сухих ТЕНів відбувається у величезному асортименті, незважаючи на малу поширеність порівняно з аналогами для рідини. Їх характеристики різні за робочими властивостями та за конструкцією. Довжина контактного стрижня досягає довжини 60 см, від цього залежить сфера застосування. За місцем використання обирають нагрівальний елементпо конфігурації, властивостям та розмірам.

Діаметр трубки коливається не більше 8-16 мм. Існують різні варіанти моделей нагрівачів по швидкодії нагрівання, що обумовлюється потужністю. Широке поширення набув нагрівач повітряного сухого типу потужністю 2 кВт, на напругу 380 вольт. Моделі більше 40 см можуть працювати у мережі 220 вольт. Також застосовуються інші нагрівачі в широкому діапазоні потужностей від 0,2 до 10 кВт.

Встановлення сухих нагрівачів

Монтаж та кріплення проводиться механічними фіксаторами у вигляді хомутів, втулок, затискачів та скоб. Широко застосовується спосіб паяння, який потрібно виконувати обережно. Крапки пайки необхідно розміщувати від торця нагрівача на 50 мм. Сухий нагрівач гнучкого типу закріплюється на розчин клею або механічним методом укладання пази.

Особливості обслуговування

Фірми виробники виробляють все якісніші вироби для нагрівання води з високими захисними властивостями. Але якщо вчасно не проводити обслуговування обладнання, то довговічна експлуатація їх неможлива. Необхідно чистити поверхні нагріву від забруднень з інтервалом часу, що залежить від умов роботи та властивостей середовища.

При використанні гнучкого повітряного електронагрівача потрібне захисне мастило місць прилягання елемента. Перед початком запуску обладнання необхідно видалити з нього консерваційне мастило, яке заважатиме для оптимальної теплової віддачі.

Сухі ТЕНи мають недоліки

Існує думка, що сухий нагрівач не економічний, тому що в металевій трубці є зазор між спіраллю та стінкою трубки. Спочатку гріється трубка, а потім гріється вода. Але це твердження можна спростувати. Нагрів проходить усередині середовища, втрати для нагрівання найменші. Діаметр ТЕНу менше діаметра трубки на 2 мм, прошарок повітря мінімальний.

Потужність сухих нагрівачів менша за звичайні. Їхня потужність досягає 1200 ватів, в порівнянні зі звичайними на 2 кВт. Зате сухі ТЕНи встановлюють 2 штуки на один бойлер, загальна різниця потужності виходить незначна.

Нестача, з якою не посперечаєшся, це висока ціна. Різниця у вартості приблизно в 1,5 рази.

Переваги

1. Просте обслуговування . Для заміни елемента буде необхідна викрутка для зняття корпусу із пластику та відкручування розпірного гвинта. Більше ніяких робіт не потрібно лише витягнути несправний елемент і встановити новий. А для заміни «мокрого» ТЕНу вам потрібно зливати воду, відгвинчувати фланець, залишки води можуть вилитися на вас. Необхідно щоразу міняти прокладку під фланцем. Це брудна та дорога робота.
2. Ціна нагрівача . Сухий елемент коштує близько 15 доларів. Це залежить від виробника та продавця. "Мокрий" елемент коштує від 26 доларів і вище. Якщо у вас титан маловідомої марки, купити мокрий ТЕН буде непросто, і ціна буде високою. Прокладка також коштуватиме чимало грошей.
3. Простота заміни одного елемента . Якщо вийшов з ладу один елемент, то ви змінюєте його, не торкаючись інших елементів, не зливаєте воду, і навіть сам водонагрівач не потрібно знімати зі стіни. Часу це займе трохи більше 10 хвилин. Для заміни мокрого елемента, тим більше якщо їх два, потрібно злити воду, зняти сам нагрівач, відкрутити гайки. Потім потрібно вирішувати: міняти відразу два елементи, або чекати, поки вийде з ладу другий, знаючи, що знову доведеться повторювати ці неприємні процедури.
4. Доступність у продажу . ТЕНи подібні до свого оформлення, відрізняються тільки довжиною або діаметром. У багатьох магазинах із продажу електротоварів їх можна легко знайти. Мокрі нагрівачі виготовляються під конкретну марку виробу, замовляються окремо. Потрібно чекати, коли його доставлять.

Купуючи водонагрівач з елементом «мокрого» типу можна заощадити до 30 доларів. Але це не окупить вартість заміни нагрівального елемента з безліччю неприємних робіт з обслуговування.

Будь-який електричний нагрівач опору є високоомний опір (нагрівальний елемент), обладнаний допоміжними пристроями для підведення струму, електроізоляції, захисту від механічних пошкоджень, кріплення.

Трубчасті електронагрівачі (ТЕНи)є найбільш поширеними електротермічними пристроями установок низько- та середньотемпературного нагріву. Вони повністю захищені від зовнішніх впливів, зокрема доступу повітря.

Влаштування ТЕНів

Зазвичай ТЕН складається з тонкостінної (0,8 - 1,2 мм) металевої трубки (оболонки), в якій розміщена спіраль із дроту великого питомого. електричного опору. Кінці спіралі з'єднані з контактним стрижнем, зовнішні висновки якого служать для підключення нагрівача до мережі живлення. Матеріалом трубки може бути вуглецева сталь, якщо температура поверхні ТЕНу в робочому режимі не перевищує 450 гр. С, і нержавіюча сталь при більш високих температурах або під час роботи ТЕНу в агресивних середовищах.

Влаштування Тена. Трубчастий електронагрівач (ТЕН) герметичного виконання: 1 - ніхромова спіраль, 2 - трубка, 3 - наповнювач, 4 - вивідна шпилька, 5 - герметизуюча ущільнювальна втулка, 6 - гайка для кріплення, 7 - висновки.

Спіраль ізолюють від трубки наповнювачем, що має високі електроізоляційні властивості і добре проводить теплоту. Як наповнювач, найчастіше, застосовують периклаз (кристалічна суміш магнію). Після заповнення наповнювача трубку Тена опресовують. Під великим тиском периклаз перетворюється на моноліт, що надійно фіксує спіраль по осі трубки Тена. Опресований ТЕН може бути вигнутий для надання необхідної форми. Контактні стрижні ТЕНу ізолюють від трубки ізолятором, торці герметизують вологозахищеним кремнійогранічним лаком.

Переваги та недоліки ТЕНів

Перевага ТЕНів - універсальність, надійність та безпека обслуговування. Їх можна використовувати при контакті з газоподібними та рідкими середовищами. Тени не бояться вібрацій та ударів, але не є вибухобезпечними. Робоча температура ТЕН може досягати 800 гр. З, що задовольняє використовувати їх не тільки в установках кондуктивного та конвекційного нагріву, але і як випромінювачі в установках променистого (інфрачервоного) нагріву. Внаслідок герметизації спіралей термін служби ТЕНів сягає 10 тисяч годин.

ТЕНи випускають різноманітної конструкції, що дозволяє вбудовувати їх в різні установки, починаючи від промислових печей і до побутових електронагрівальних приладів. Крім звичайного виконання випускають однокінцеві ТЕНи патронного типу з діаметром від 6,5 до 20 мм, що відрізняються високою питомою поверхневою потужністю, а також плоскі ТЕНи з розвиненою поверхнею, що тепло віддає.

До недоліків ТЕНів слід віднести високу металомісткість і вартість через використання дорогих матеріалів (ніхром, нержавіюча сталь), не дуже високий термін служби, неможливість ремонту.

Трубчастий електронагрівач із трьох елементів НВ-5,4/9,0

Як вибрати ТЕН

Випускаються ТЕНи потужністю від 15 Вт до 15 кВт в одиниці, розгорнутій довжиною від 250 до 6300 мм, зовнішнім діаметром від 7 до 19 мм та номінальною напругою від 12 до 380 В в одному або триелементному виконанні.

При виборі ТЕНів необхідно враховувати: призначення ТЕНу, його потужність, напругу живлення, умови експлуатації (нагрівається середовище, характер нагріву, умови теплообміну, необхідну температуру).

Потужність, яку можна зняти з одиниці поверхні трубки ТЕНу (питоме навантаження), залежить від умов роботи, матеріалу трубки та матеріалу наповнювача.

ТЕНи вибирають із розрахункової потужності необхідної для нагрівання середовища: P розч = (Кз х Рпол) / ккд, де Кз - коефіцієнт запасу (1,1 - 1,3), ккд - ККД, що враховує втрати потужності.

З каталогу знаходять ТЕН, який відповідає умовам експлуатації за напругою, потужністю. температурі оболонки і нагрівається середовищі, а також формі, можливості розміщення ТЕНу в робочому просторі. Потім визначають число ТЕНів залежно від РРАСЧ і одиничної потужності ТЕНів.

Експлуатація ТЕНів

Основні причини відмови ТЕНів – порушення герметизації вивідних кінців, корозійне порушення оболонки, розрив спіралі через перегрівання. Ці причини викликані надмірними зусиллями на контактні стрижні при підключенні проводів до ТЕН, утворення шару накипіну поверхні трубки ТЕНу.

Надійність роботи трубчастих електронагрівачів можна збільшити при виконанні наступних рекомендацій:

1) При підключенні проводів до тен не слід прикладати до гайок контактних стрижнів зайве зусилля, в результаті якого порушується герметичність вивідних кінців тену.

2) Необхідно виключити роботу ТЕНів без води.

3) Необхідно очищати накип із поверхні ТЕНів 1 раз на 2-3 місяці, не допускаючи відкладень на ТЕНі завтовшки більше 2 мм.

1 – контактні: клеми чи стрижень; 2 – контактні шайби та гайки; 3 – ущільнювач та ізолятор; 4 - Трубчаста металева оболонка; 5 – нагрівальна ніхромова (Х15Н60, Х20Н80), фехралева (Х23Ю5Т) спіраль; 6 - Наповнювач (пісок); 7 - Герметик; D- Діаметр зовнішньої оболонки; L- Розгорнута довжина трубки; Lk- Глибина закладення контактного стрижня всередині трубки; La- Активна довжина нитки Тена.

Що таке ТЕН? Принцип роботи, конструктивні особливості.

ТЕН - трубчастий електронагрівачявляє собою деталь у вигляді металевої трубки, всередині якої по центру прокладена ніхромова/фехралева струмопровідна спіраль. Об'єм між фехралевою/ніхромовою ниткою з високим омічним опором і металевою трубкою заповнений діелектричним добре провідним утеплювачем периклазом (кристалічний оксид магнію - MgO за ГОСТ 13236-83). Електрична спіраль, виготовлена ​​з термоелектричного сплаву, запресована і розташована в серцевині, при проходженні електричного струму сильно розігрівається, але не плавиться. Теплова енергіяПерш ніж потрапити в навколишній простір проходить шар кварцового піску або іншого стійкого до високої температури діелектрика, а потім через стінки нержавіючого металу ТЕНу нагріває поверхню води або повітря.

Така конструкція дозволяє витримувати без руйнування тривале штатне навантаження. Короткочасні перевантаження, стрибки напруги електромережі живлення практично не надають значного впливу на функціонування даного елемента.

Існують різні форми та конфігурації ТЕНів. За геометричними параметрами форми бувають: прямі та гнуті навпіл, у формі «скріпки» та англійської літери "U", "N", літери "М" та формі серця, спіральні та гнуті. Передбачені різні радіуси згинання та нахилу, зі штуцером і без. Основні типи: одне кінцеві чи патронні, у яких контакти (висновки) розташовуються на єдиній поверхні; двох кінцеві, у яких висновки розташовуються із двох сторін. Трубки трубчастих електронагрівачів можуть мати різні діаметри - від 7 до 20 міліметрів, форма - бути круглою, у вигляді літери "М", спіральні та складної форми.

Місце кріплення водонагрівачів повинно виключати протікання, для ущільнення застосовується пластична прокладка, що герметизує, що зберігає свої діелектричні властивості при низьких, екстремально високих температурах.

Підключення до електричної схеми ТЕНів виробляється через клеми. Найчастіше це контакти під затискач, виконані як пластинок. Найрідше зустрічаються клеми на різьбленні. Деякі фірми комплектують електронагрівальний елемент датчиком температури та запобіжником, ці деталі можуть бути включені в конструкцію або запресовані. Потужність більшості даних запчастин коливається від 1200 Ватт до 3Квт.

Штуцерявляє собою різьбову втулку із завзятим фланцем. Даний елемент кріпиться в електронагрівачі способом опресування або зварювання, паяння або герметика. Той чи інший метод кріплення застосовується в залежності від умов роботи ТЕН в конкретному вигляді середовища, що нагрівається. Часто застосовуються в промисловості штуцера з фланцями наступних розмірів: G 1/2"" підлога дюйма, різьблення М16 з кроком 1,5; М22 х 1,5; М24 х 1,5 з різними товщинами та діаметрами фланця. Зовні типові форми контактів мають вузол кріплення висновків проводів-шайби, що підводять, і гайки. Більш частим є з'єднання стрижнів з різьбленням М4, М5. ТЕНи у яких діаметр оболонки менше 8,5 мм мають контактні висновки у вигляді пелюсток.

Окремий тип представляють оребрені ТЕНи- ТЕНР, які застосовуються у сушках пральних машин . Срібні трубчасті електронагрівачі є звичайним трубчастим нагрівальним елементом, на поверхневій оболонці якого закріплена сталева стрічка, що виконує роль радіатора. Завдяки прикріпленій стрічкі площа поверхні збільшується, відповідно росте і тепловіддача електронагрівача. При напрямку потоку повітря через такий вид ТЕНР досягається значне збільшення теплообміну і збільшення теплової потужності, що передається. Ребровіння піддаються ТЕНи діаметром від 8 до 16 мм, використовується для цих цілей стрічка шириною від 5.5 до 10 мм, товщиною 0,3 мм. Матеріали для ребра: сталь чорна, нержавіюча, алюміній. Додатково для поліпшення кріплення ТЕНР встановлюються обладнання кріпильні пластини і штуцера.

ТЕНи зі сталевою або нержавіючою оболонкою з додатковою оболонкою із фторопластової трубки застосовуються в гальванічних ваннах хімічного виробництва для розігріву агресивних розчинів концентрованих лугів, кислот, розчинів хромування та ін.

Даний тип ТЕНів виготовляється тільки в занурювальному варіанті, з кріпленням на верхній кромці ванни (вище максимального рівня розчину)