Трубчатые электронагревательные элементы кратко
Обновлено: 08.07.2024
Известные большинству пользователей электрические нагревательные элементы относятся к категории устройств, преобразующих энергию тока в тепло. Эти изделия устанавливаются в большинство бытовых нагревательных приборов, а также в обогреватели, используемые на предприятиях общественного питания. Агрегаты, в которые встроены электрические ТЭНы или спирали из нихрома, очень часто применяются и в промышленных целях.
Существующие разновидности
По своей конструкции и функциональным особенностям электрические нагревательные элементы подразделяются на изделия открытого типа или спирали и на закрытые ТЭНы. Первые отдают тепло окружающей среде (воздуху) за счет эффекта конвекции, вызванного тепловым излучением источника. Этот тип нагревателей монтируется на термостойких диэлектрических основаниях в специально обустраиваемых канавках или подвешивается на непроводящих ток кронштейнах. Исходным материалом для изготовления таких оснований чаще всего служит керамика.
Нагреватели закрытого типа изготавливаются в виде законченных и готовых к эксплуатации изделий (ТЭНов), применяемых для нагрева жидких сред.
Полностью герметичные электрические нагревательные элементы закрытого типа в свою очередь подразделяются на трубчатые и ребристые. Обе эти разновидности имеют одинаковое устройство с той лишь разницей, что у ребристых изделий или РЭНов рабочая поверхность значительно больше, чем у трубчатых.
При производстве РЭНов величина их тепловой отдачи задается путем изменения площади наружной поверхности нагревательного элемента. Количество ребер в них варьируется в зависимости от требуемой эффективности обогрева. Низкий показатель удельной мощности этих устройств позволяет применять их для нагрева жидких сред путем конвекции без опасности перегрева и перегорания рабочей спирали.
Устройство и принцип работы нагревателей
Электрические нагревательные элементы закрытого типа состоят из следующих основных частей:
- Теплопроводящая трубчатая оболочка (электрически изолированный кожух).
- Токопроводящая спираль из материалов с низким показателем электропроводности (нихром).
- Проводники, подводящие к нагревателю сетевое электропитание 220 В.
Теплопроводящая оболочка изделия, как правило, делается из чистой меди или латуни. Иногда для ее изготовления используются сталь или алюминий с нанесенным поверх них защитным покрытием.
При производстве спиралей обычно используются сплавы никеля с хромом, в которые иногда добавляются железо с алюминием. Концы проволоки навиваются на контактные стержни из малоуглеродистой или нержавеющей стали. Чтобы исключить возможность попадания влаги во внутренние полости трубки – ее торцевые части тщательно герметизируются. К этой категории устройств относятся и известные всем кипятильники, широко применяемые в быту.
Принцип работы приборов закрытого типа (ТЭНов) предельно прост. При протекании тока по спирали, изготовленной из проводящего материала с высоким удельным сопротивлением, она раскаляется. За счет эффекта теплопередачи спиралеобразный проводник нагревает защитную оболочку устройства. Последняя при контакте с жидкостями передает ей энергию тепла, обеспечивая прогрев до нужной температуры.
Электрические нагреватели открытого типа обеспечивают обогрев воздушной среды за счет конвекции в близлежащие слои. При передаче тепла от одной воздушной прослойки к другой происходит постепенный нагрев всего окружающего пространства.
Области применения
Электрические нагревательные элементы, входящие в состав обогревателей открытого и закрытого типа, широко применяются в быту (в электропечах, в ТЭНах и в кипятильниках). Они устанавливаются в стиральных и посудомоечных машинах, а также в бойлерах различного типа и мощности (например, в проточных и накопительных агрегатах). Большим спросом пользуются эти приборы и на предприятиях общественного питания: в столовых, кафе и ресторанах.
На промышленных производствах устройства открытого типа востребованы при необходимости обогрева замкнутых воздушных пространств и при изготовлении специальных печей и тепловых пушек. Закрытые нагревательные элементы часто используются в бойлерах и в ТЭНах промышленного назначения. Специальные образцы электрических нагревателей применяются в жарочных шкафах, в электрических плитах и духовках, а также в кофеварках, чайниках и в отопительных приборах различной конструкции.
Преимущества и недостатки
К преимуществам нагревательных элементов, работающих за счет электрической энергии, относят:
- Эффективность используемого оборудования (высокий КПД).
- Возможность автоматизации процесса обогрева и регулировки температуры в широких пределах.
- Экологическая чистота.
- Устойчивость к вибрациям, к механическим воздействиям и климатическим факторам (к резким перепадам температур и колебаниям давления, в частности).
- Простота обслуживания и ремонта.
- Надежность и защищенность от случайного возгорания.
Существенный недостаток электрических нагревателей открытого типа – непосредственный контакт материала спиралей с окружающим воздухом и возможность его окисления.
Поскольку этот процесс происходит при высоких температурах – сроки эксплуатации таких приборов строго ограничены. Этим и объясняется то, что гораздо чаще на практике используются герметичные электронагреватели закрытого типа: ТЭНы или РЭНы. Минусом последних считаются проблемы с изготовлением нагревателей сложной конфигурации, что существенно сокращает ассортимент выпускаемых изделий и повышает их стоимость.
Какими показателями характеризуются электрические нагревательные элементы
Одна из важнейших характеристик закрытых ТЭНов – конфигурация трубчатого кожуха, выбираемая из множества вариантов. Она зависит от условий эксплуатации конкретного изделия и от объемов обогреваемой жидкости.
К другой характеристике этих элементов относят состав изолятора, заполняющего пространство между спиралью и корпусом трубки. Его функцию выполняют либо периклазовый порошок, засыпаемый в трубку при производстве изделия, либо кварцевый песок или шамот.
Все перечисленные изоляционные материалы отличаются следующими свойствами:
- Большое удельное сопротивление и низкое влагопоглощение.
- Высокий показатель теплопроводности.
- Инертность (они не вступают в химические реакции с материалом спирали).
- Механическая прочность.
Периклаз – это особый кристаллический порошок, получаемый путем расплава окиси магния с содержанием до 96%. Он получается в результате плавления увлажненной магнезии в электродуговых печах специальной конструкции.
-
с промежуточным обогревом. .
- Бытовые кипятильники.
- Жарочные и пекарные шкафы, а также фритюрницы и подобные им агрегаты.
Электрические нагревательные элементы изготавливаются из материалов, которые выбираются в зависимости от температуры и химических свойств обогреваемой среды. От этих показателей зависят и такие характеристики, как диаметр трубки, удельная мощность прибора и сроки его эксплуатации. Один из основных параметров, характеризующих работу таких нагревательных элементов – удельная поверхностная мощность, измеряемая в ваттах на метр квадратный.
Методика расчета спирали нагревателей
Расчет рабочих характеристик спирали нагревателей чаще всего производится с помощью таблиц токовых нагрузок. При желании получить более точные результаты прибегают к формулам, в основу которых заложен показатель удельной мощности (ее величина, приходящаяся на единицу площади). Соответственно определению этот параметр измеряется в ваттах на сантиметр квадратный. При проведении расчетов обязательно учитывается температура поверхности самого излучателя и скорость отведения тепла.
Электрические нагревательные элементы выпускаются в исполнениях, с удельными мощностями в диапазоне от 0,01 до 12,0 КВт. Максимально возможное значение зависит от следующих данных:
- Диаметр трубчатой греющей части нагревателя (ТЭНа) и ее длина.
- Материал защитной оболочки.
- Среда, в которой предполагается эксплуатировать агрегат.
- Номинальная величина удельной мощности.
Электрические нагревательные элементы способны обеспечить нужную тепловую отдачу лишь в том случае, если последний показатель будет соответствовать номинальному значению. Существенные отклонения от него приведут к нежелательным последствиям. При снижении этого показателя невозможно обеспечить требуемую теплоотдачу, а при его увеличении ТЭН может просто перегореть.
Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) – это электронагревательный элемент в виде металлической трубки произвольной формы, в которой размещена спираль из нихромовой или фехромовой проволоки с выводами на концах. Для изоляции спирали и передачи от нее тепла трубку заполняют кварцевым песком. У ТЭНа нет полярности, поэтому безразлично к какому выводу подключать фазу и ноль.
ТЭН был изобретен и запатентован 20 сентября 1859 года американцем Джорджем Симпсоном.
Практически в любых современных электронагревательных приборах, таких, например, как электрочайник, утюг, автоматическая стиральная машина, обогреватель в качестве источника тепла используются ТЭНы.
Устройство трубчатого электронагревателя (ТЭН)
Как видно из ниже представленного чертежа ТЭН представляет собой металлическую трубку из меди, нержавеющей стали или железа, по центру которой проложена нихромовая спираль, свитая в виде пружины.
Трубка внутри полностью и плотно заполнена песком, что позволяет эффективно отводить тепловую энергию от спирали и исключить ее соприкосновение с трубкой. Концы спирали соединены сваркой с контактными стержнями, которые закреплены внутри трубки с помощью керамических изоляторов. Для подачи питающего напряжения на концах контактных стержней нарезают резьбу или приваривают контактные пластины.
Трубки для изготовления ТЭНов используют разных диаметров и в зависимости от назначения придают им различные формы вплоть до спиралеобразной. Наглядным примером может служить электрокипятильник.
Какие бывают неисправности ТЭНов
Наиболее часто ТЭНы отказывают из-за обрыва нити нихромовой спирали, который происходит по причине расплавления нихромовой нити из-за ее перегрева. Перегрев случается если на ТЭНе образовался толстый слой накипи или ТЭН, предназначенный для работы в жидкой среде, включен без нее. Перегореть спираль может из-за исходного низкого качества ТЭНа.
Спираль по центру трубки ТЭНа удерживается за счет плотного ее наполнения песком. Если при засыпке песка его плохо уплотнили или спираль сместилась от центра к стенке трубки, то со временем от вибрации спираль может переместиться и прикоснуться к внутренней поверхности трубки.
Если спираль прикоснется только в одной точке, то при отсутствии подключения заземляющего провода УЗО в квартирной электропроводке работоспособность ТЭН не потеряет и электрочайник или любой другой нагревательный прибор будет продолжать работать. Но при этом возникает вероятность попадания фазы на корпус изделия и если он металлический, то и вероятность поражения током человека при прикосновении к корпусу.
В случае если электроприбор заземлен, то в результате укорочения спирали выделяемая мощность существенно возрастет и если не сработает автомат защиты, спираль расплавится и ТЭН выйдет из строя окончательно.
Если спираль прикоснется к трубке одновременно в двух и более местах, как на фотографии, то при отсутствии заземления и УЗО, если не успеет сработать автоматический выключатель, спираль сразу же перегорит.
Таким образом, ТЭНы могут иметь одну из двух неисправностей – обрыв нихромовой спирали или короткое замыкание ее на металлическую трубчатую оболочку. Любой из этих отказов устранить невозможно и ТЭН подлежит замене.
В современных электрочайниках, мультиварках и утюгах ТЭН приваривают к корпусу изделия и при выходе ТЭНа из строя приходится покупать новый электроприбор.
Как проверить-прозвонить ТЭН
В зависимости от наличия средств измерений проверить ТЭН можно одним из следующих способов. Измерять сопротивление спирали и сопротивление между спиралью и трубкой с помощью стрелочного тестера или мультиметра, прозвонить с помощью индикатора фазы или контрольки электрика.
Проверка ТЭНа
с помощью стрелочного тестера или мультиметра
Для проверки нужно прибор включить в режим измерения минимального сопротивления и концами щупов прибора прикоснуться к выводам ТЭНа.
Рассчитать какое сопротивление должна иметь спираль ТЭНа в зависимости от его мощности можно с помощью онлайн калькулятора.
| Онлайн калькулятор для расчета величины сопротивления по потребляемой мощности | |
|---|---|
| Напряжение питания, В: | |
| Мощность, Вт: | |
Достаточно ввести в окошки калькулятора напряжение, на которое рассчитан ТЭН и его мощность. Обычно эти значения выдавлены на трубке. Можно воспользоваться информацией о потребляемой мощности электроприбора. Например, сопротивление ТЭНа электрочайника мощностью 2000 Вт составит 24,2 Ом.
Проверка ТЭНа
с помощью светодиода и батарейки или источника питания
Если светодиод светит, значит, спираль целая. Для проверки сопротивления изоляции нужно отключить схему от любого из контактных стержней ТЭНа и прикоснуться к трубке ТЭНа. Светодиод не должен светить.
Проверка ТЭНа с помощью индикатора фазы
Внимание! При проверке ТЭНа с помощью индикатора фазы и контрольки электрика следует соблюдать осторожность. Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током. Другими словами, прикасаться рукой к корпусу ТЭНа и его выводам после подключения к розетке недопустимо.
Если под рукой имеется индикатор фазы электрика, то с помощью него тоже можно проверить исправность ТЭНа. При этом сопротивление изоляции (между нихромовой спиралью и трубкой) будет проверено с большей достоверностью, так как при проверке мультиметром прилагается напряжение не более 9 В, а при проверке индикатором более 220 В.
Для проверки необходимо сначала определить, где в розетке находится фаза (по правилам должна находиться справа) и затем соединить отрезком провода с фазным выводом один из контактных стержней ТЭНа, как показано на фотографии.
Далее прикоснуться жалом индикатора фазы сначала к противоположному контактному стержню ТЭНа (лампочка индикатора должна светиться), а затем к трубке (лампочка не должна светиться).
Если при прикосновении к противоположному выводу ТЭНа лампочка индикатора не светится, значит, спираль в обрыве, а если светится при прикосновении к трубке, значит, имеется пробой изоляции (спираль касается трубки).
Проверка ТЭНа с помощью контрольки электрика
Проверить ТЭН с помощью контрольки электрика может практически каждый, так как не требуется никаких измерительных приборов. Суть проверки заключается в последовательном включении со спиралью ТЭНа любой лампочки с последующим подключением схемы к бытовой электропроводке 220 В.
Для подготовки к проверке необходимо взять вилку со шнуром и один его конец присоединить к любому контактному выводу ТЭНа, а второй конец к электрическому патрону. Далее ко второму выводу патрона присоединяется дополнительный отрезок провода. В патрон вкручивается любая лампочка, рассчитанная на напряжение 220 В.
Сначала свободный провод от патрона подключается к свободному концу ТЭНа, как показано на схеме выше. Затем вилка вставляется в розетку. При исправной спирали лампочка должна ярко светить. Если не светит, то спираль в обрыве и дальше можно не проверять, так как ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.
Далее вилка вынимается из розетки и правый по схеме вывод из патрона подсоединяется к трубке ТЭНа, как показано на фотографии. Вилка вставляется в розетку, если лампочка не светит, значит, сопротивление изоляции между спиралью и трубкой большое и ТЭН исправен. В случае, если лампочка начала светиться, значит имеет место пробой изоляции и такой ТЭН эксплуатировать недопустимо.
Нестандартные способы проверки ТЭНов
Если нет возможности проверить ТЭН одним из выше приведенным способом, то можно провода от шнура с вилкой подключить непосредственно к выводам ТЭНа и на несколько секунд вставить вилку в розетку. Если ТЭН начнет нагреваться, то значит спираль целая. Осторожно, при проверке температуры нагрева ТЭНа рукой не обожгитесь.
Для проверки сопротивления изоляции один из концов шнура, при вынутой вилке из розетки нужно отсоединить от вывода ТЭНа и присоединить его через предохранитель рассчитанный на ток защиты не более 5 А к трубке ТЭНа. Затем вставить вилку в розетку бытовой электросети. Тут время не ограничено. Если предохранитель сразу не перегорит, значит короткого замыкания спирали с корпусом нет и ТЭН исправен.
Привести все возможные способы проверки ТЭНа просто нереально. ТЭН даже можно проверить с помощью стационарного телефонного аппарата, включив его в разрыв одного из проводов, с помощью которых подключен телефон к сети. Если после подключения в снятой трубке будет сигнал, значит ТЭН исправен. Можно даже и трубку телефона не поднимать, а позвонить с мобильного телефона на него. Наличие звука звонка подтвердит целостность спирали ТЭНа.
Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — универсальное устройство, которое используется в различных бытовых приборах. Впервые такая конструкция была предложена американским изобретателем Симпсоном в 1859 году. Промышленное производство ТЭНов в исполнении, которое позволяет изгибать изделие под требуемым углом, было налажено фирмой General Electric в 1918 году. Конструкция этого устройства обеспечивает эффективный нагрев.
Принцип работы
В трубчатых электронагревателях происходит преобразование электроэнергии в тепловую. При этом рабочая среда нагревается конвекцией, излучением или за счет теплопроводности. Простота конструкции и надежность делает возможным использование устройства в бытовых приборах для нагрева различных рабочих сред. Его уникальность заключается в возможности использования при непосредственном контакте с нагреваемой средой в условиях атмосферного и повышенного давления. Трубчатые электронагреватели обладают устойчивостью к ударам и вибрациям.
Водонагревательные устройства
Трубчатый электронагреватель — основной элемент конструкции бойлеров, благодаря которому обеспечивается нагрев воды в баке. В его работе использован общий для подобных устройств принцип — при прохождении электрического тока по нагревательному элементу выделяется тепло, которое передается рабочей среде.
Особенности конструкции
Первый вариант исполнения называется открытым и предусматривает в своей конструкции стальную или медную трубку, которая заполнена веществом с высокой теплопроводностью. Во внутренней части находится нихромовая спираль, обладающая отличными электротехническими свойствами.
Второй вариант — закрытый. В нем используется специальная колба с особыми свойствами. Она изготавливается из магниевого силиката или стеатита. В этом случае передача тепла рабочей среде осуществляется посредством этого кожуха, который имеет с ней непосредственный контакт.
Мокрые ТЭНы
Трубчатые электронагреватели этого типа различаются имеют различную конфигурацию и отличаются мощностью. В зависимости от конструкции они предусматривают гаечное или фланцевое крепление. Производители бойлеров могут использовать фланцы путем литья или штамповки.
Некоторые модели предусматривают крепление для анода. В более простых конструкциях анод не используется. Тип бака бойлера определяет форму трубчатого электронагревателя. ТЭН может быть прямым или гнутым под определенным углом. Материалом нагревательного элемента, как правило, служит сталь или медь.
Сухие ТЭНы
Конструкция представляет собой стержень определенной длины и диаметра. Это менее универсальные устройства, так как изготавливаются для определенной модели водонагревателя. Они обеспечивают быстрый нагрев воды и бесперебойной водоснабжение при возрастании водозабора.
При фланцевой установке контакт трубчатого электронагревателя с жидкостью неизбежен. В процессе эксплуатации на нем образуется накипь и ржавчина, что приводит к снижению эффективности работы прибора и увеличению потребления электроэнергии. Кроме того, нарушается теплоотвод от поверхности ТЭНа, что приводит к отклонению от нормы термических показателей. Совокупность этих факторов обуславливает быстрый износ устройства. Для увеличения срока службы выполняют мероприятия по сервисному обслуживанию, которые связаны с определенными трудностями, и требуют слива воды из бака.
Стиральные машины
Для выполнения своей функции стиральной машине требуется только холодная вода, так как конструкция агрегата предусматривает в своем составе трубчатый электронагреватель. Нагрев воды до требуемой температуры осуществляется благодаря ТЭНу, встроенному в бак.
Как правило, для нагревательного элемента отводится место в нижней части аппарата, которое защищено передней или задней крышкой. В некоторых моделях ТЭН устанавливается сбоку и закрыт стенкой стиральной машины.
Принцип действия
Внутри нагревательного элемента находится проводник, который обладает высоким электрическим сопротивлением, и способен нагреваться до высокой температуры. Он имеет оболочку из диэлектрика с высокой теплопроводностью, который предназначен для передачи тепла в рабочую среду. Нагревательная спираль имеет на концах контакты, которые соединяются с электрической сетью, и подают напряжение. Для определения температуры нагрева воды рядом установлен термодатчик.
Одновременно с запуском определенной программы стирки управляющий блок стиральной машины подает команду на трубчатый электронагреватель, которая обеспечивает поступление тока на устройство. При прохождении тока ТЭН нагревается и отдает тепло воде в баке. При достижении температуры, заданной программой, с датчика поступает сигнал на управляющий блок, и он прекращает подачу электроэнергии на ТЭН.
Основные характеристики
Основной параметр трубчатого электронагревателя — это его мощность, которая может достигать величины в 2,2 кВт. Скорость нагрева воды в баке стиральной машины напрямую зависит от этой характеристики. Электрическое сопротивление элемент находится в диапазоне 20-40 Ом. Непродолжительные изменения напряжения в сети не оказывает влияния на работу прибора, так как он обладает большим сопротивлением и инерционностью.
Причины выхода из строя
Заводской брак — редкая, но вероятная причина поломки трубчатого электронагревателя. Для устранения неисправности необходимо заменить элемент на новый с подходящими параметрами.
Основная проблема, возникающая при эксплуатации стиральной машины, связана с образованием накипи на поверхности ТЭНа. Присутствие отложений на поверхности устройства приводит к снижению его эффективности. Кроме этого, накипь обеспечивает условия для развития коррозионных процессов, которые становятся причиной разгерметизации металлического корпуса и короткого замыкания.
В обоих случаях ТЭН не подлежит ремонту, а требует замены.
Особенности конструкции
Конфигурация ТЭНа зависит от модели стиральной машины. Чаще всего, эта деталь принимает W- и U-образную форму. Кроме того, существуют варианты исполнения в виде спирали.
Для крепления трубчатого электронагревателя используются различные способы, а для соединения с электросетью используются клеммы разной высоты. Нередко для фиксации устройства применяется штуцер, диаметр фланца которого зависит от модели аппарата.
В конструкцию могут входить предохранители, которые защищают от перегрева, и температурный датчик.
При замене трубчатого электронагревателя следует обратить внимание на мощность новой детали. При несоответствии этого параметра правильность выполнения программы стирки, требуемая скорость и степень нагрева не гарантируются.
Холодильники
Казалось бы, что может быть общего у холодильников и нагревательных элементов, ведь они выполняют противоположные функции. Однако трубчатые электронагреватели играют важную роль в холодильном оборудовании. Они имеют специфическую конструкцию и обладают гибкостью, и выполняют несколько функций.
Назначение
Вода способна конденсироваться на охлажденных поверхностях, что в полной мере проявляется при работе холодильника. Рабочее пространство агрегата имеет значительно меньшую температуру, чем температура помещения, в котором он установлен. При открывании двери холодильника более теплый воздух проникает во внутреннее пространство холодильника и приводит к образованию конденсата.
В современных холодильниках используется система NO FROST, для реализации которой используется трубчатый электронагреватель. Это устройство рассчитано на режим работы, учитывающий условия эксплуатации агрегата, и предназначено для удаления конденсата, образующегося в испарителе.
Система NO FROST
В морозильных камерах холодильников с системой NO FROST отсутствует статический испаритель, что принципиально отличает их от устройств, в которых предусмотрено статическое охлаждение. Система состоит из таких элементов как испаритель, трубчатый электронагреватель, тепловое реле, таймер, вентилятор и слив воды.
Работа системы построена по следующему принципу. Испаритель находится под управлением электронного блока, который оборудован таймером. Он производит отключение компрессора и подает напряжение на ТЭН с определенным интервалом, что позволяет осуществлять оттаивание испарителя. Подача тока на нагревательный элемент прекращается при срабатывании термодатчика при достижении определенной температуры.
Трубчатый электронагреватель холодильника отличается надежностью, но при перепадах напряжения в сети возможен его выход из строя. Ремонт этого устройства нецелесообразен, поэтому производят его замену.
Поэтому я и решил написать данную статью, в которой дам краткий ликбез по данной (достаточно обширной) теме.
А в одной из следующих статей я расскажу как подключать ТЭНы у электрического котла.
Сразу скажу, что не претендую на полноту обзора и буду рад вашим замечаниям и комментариям, на основе которых можно будет дополнить данную статью. Итак, начнем с определения.
Что такое ТЭН?
ТЭН что это такое расшифровка
ТЭН (сокращение от трубчатый электронагреватель) — это простейший электрический нагревательный прибор, который имеет самые разнообразные области применения:
- Отопление — ТЭНы применяются в качестве нагревателей в электрических котлах, электрокаменках для саун, масляных радиаторах и так далее.
- Горячее водоснабжение — с помощью ТЭНов нагревают воду накопительные и проточные водонагреватели. Да и в обычных бытовых чайниках тоже установлен ТЭН.
В общем, сфера применения таких приборов очень широкая.
Везде, где нужно что-либо нагреть можно задуматься о применении того или иного вида ТЭНов.
Теперь давайте подробно рассмотрим основные виды трубчатых электронагревателей:
- ТЭНы для нагрева жидкостей — чаще всего при помощи таких приборов нагревают воду для тех или иных целей, но из этого правила есть исключения. Например, существуют модели, предназначенные для нагрева машинного масла или пищевых продуктов.
- ТЭНы для нагрева воздуха — и так понятно, что такими приборами нагревают воздух, но тут есть свои нюансы — наличие или отсутствие обдува и скорость обдувающего воздуха. Кроме того, воздушные ТЭНы могут быть с оребрением, при помощи которого увеличивается площадь их поверхности.
Виды ТЭНов для отопительных приборов
Простота изготовления ТЕНов не всегда оборачивается удобством для пользователей. Многие производители выпускают электронагреватели со специфической формой и креплением. В случае поломки их довольно сложно купить в магазине. Поэтому для правильного выбора необходимо изучить все возможные конструктивные варианты.
Трубчатые модели для бытового отопления
Трубчатая конструкция электронагревателей является самой распространенной в бытовом отопительном оборудовании.
Передача тепла в них может происходить с помощью: конвекции, ИК-излучения или теплопроводности.
Готовые ТЭНы с регулятором и собственным шнуром питания можно покупать только при уверенности, что длины провода будет достаточно
Форма и длина трубки в таких устройствах может быть любой и диктуется лишь конструктивными особенностями. Наиболее распространены такие его характеристики:
- диаметр – 5-18 мм;
- длина – 200-6000 мм;
- материал оболочки – сталь, нержавейка, керамика, медь;
- мощность – 0,3-2,5 кВт.
ТЕНы мощностью более 2,5 кВт в бытовых отопительных приборах не применяются, потому что квартирная проводка просто не выдержит большей нагрузки.
Оребренный вариант электронагревателей
Оребренные приборы представляют собой модификацию трубчатого ТЭНа. Их особенностью является наличие множества тонких стальных пластин, расположенных вдоль всей длины устройства.
Такая конструкция резко увеличивает площадь контакта с окружающей средой, обеспечивая высокую скорость её нагрева.
Оребренные ТЕНы стоят дороже, требовательны к объему рабочего пространства, но обеспечивают более высокие потребительские характеристики отопительного оборудования
Используются оребренные модели преимущественно в обогревателях воздушного типа. Они обеспечивают быстрое повышение температуры в помещении, особенно при наличии встроенного вентилятора.
Блочные конструкции ТЭНов
Блочный вариант представляет собой несколько совмещенных на базе единого крепления трубчатых нагревателей.
Особенное внимание при выборе блочных ТЭНов необходимо обращать на их мощность и способность котла с насосом обеспечить отвод тепла
Такая конструкция используется при сочетании двух факторов:
- Потребность в повышенной мощности прибора и высокой скорости нагрева рабочей среды.
- Невозможность быстрой передачи тепловой энергии от спирали к окружающей среде из-за малой площади наружной оболочки.
Фактически в блочном ТЕНе снижается нагрузка на каждую нагревательную трубку и увеличивается скорость теплопередачи. Такие устройства входят в состав бытовых отопительных котлов и промышленных электронагревательных установок.
Мощность блочных моделей может составлять 5-10 кВт, поэтому при их размещении в квартире требуется протягивать в помещение дополнительный электрокабель.
Приборы патронного типа
Патронные ТЭНы имеют вид трубки с одним свободным концом, что обусловлено особенностью их установки.
Наружная оболочка выполнена обычно из полированной стали, чтобы обеспечивать максимальный контакт с окружающим материалом. Такие трубки плотно вставляются в соответствующее отверстие отопительного прибора.
Главным недостатком патронных ТЕНов является малая площадь теплоотдающей поверхности, что требует применения специфических способов отведения тепловой энергии
Фиксация патронных моделей производится преимущественно с помощью фланцевого соединения. Используются они обычно в промышленности для нагрева рабочих частей экструдеров.
Существуют и другие конструкционные виды ТЭНов, но они применяются в основном в промышленном производстве и не затрагивают рассматриваемую тему.
Устройство ТЭНа
Для того, чтобы понять как устроен трубчатый электронагреватель посмотрите ниже на рисунок:
Устройство ТЭНа водонагревателя
- Оболочка — металлическая трубка. В качестве оболочки применяются медные, стальные или алюминиевые трубки разных диаметров.
- Контактный стержень — металлический стержень с резьбой на конце, через который подключается питание ТЭНа.
- Нагревательный элемент — спираль из сплава с высоким удельным сопротивлением.
- Наполнитель — в качестве наполнителя используется диэлектрик периклаз (белый порошок оксида магния).
- Герметизирующий материал — защищает наполнитель от попадания наружной влаги и тем самым сохраняет его свойства.
- Контактные шайбы и гайки нужны для крепления клемм.
- Изолятор — разделяет контактный стержень и оболочку ТЭНа. Нужен для защиты от утечки тока на корпус.
На рисунке указаны параметры длины. Давайте расшифруем их значение:
- L — развернутая длина нагревателя. По ГОСТу она равна сумме длин прямолинейных и изогнутых участков.
- Lа — активная длина. Равна длине нагревательного элемента.
- Lk — это длина заделки контактного стержня. Длина заделки нормируется и указывается в маркировке при помощи литеры.
- Ly — это длина пути тока утечки. Специальная нормируемая величина.
- d — диаметр ТЭНа.
Подключение нескольких ТЭНов
Конструкция нагревательного элемента
Для ускорения процесса в водонагреватель иногда устанавливают два и более ТЭНов. В этом случае имеет значение тип соединения. Он может быть:
- последовательным;
- параллельным;
- комбинированным.
При последовательном соединении все элементы подключаются один за другим, при этом выход из строя одного звена приводит к отключению всей сети. При параллельном — элементы сети подключаются параллельно и даже при выходе из строя одного из них сеть продолжает работать. Комбинированное соединение – это когда на разных участках цепи звенья подключаются разними способами.
Несколько ТЭНов существенно увеличивают скорость нагрева воды, но при этом увеличивается и количество потребляемой энергии. Обычно на таких водонагревателях имеется переключатель между разными режимами работы с одним или несколькими нагревателями. Когда нет необходимости торопиться, можно обойтись одним и сэкономить на энергии, если же горячая вода нужна срочно, то можно включить несколько ТЭНов.
Маркировка ТЭНов: расшифровка
Для того, чтобы можно было отличать одни ТЭНы от других была разработана специальная маркировка, закрепленная государственным стандартом.
Она наносится на поверхность при помощи пресса и должна находиться недалеко от изолятора.
Рассмотрим для примера такую маркировку:
100А13/1,6р220 — 2R30
Теперь давайте расшифруем длину заделки контактных стержней. Смотрим ниже на рисунок:
Обозначение ТЭНов маркировка
Теперь перейдем ко второй букве в маркировке.
Приведу расшифровку наиболее популярных вариантов:
| Буква | Нагреваемая среда | Материал трубки | Максимальная удельная мощность, Вт/см2 |
| X | Вода или слабые растворы щелочей и кислот | Медь или латунь | 9 |
| P | Вода или слабые растворы щелочей и кислот | Углеродистая сталь | 15 |
| J | Вода или слабые растворы щелочей и кислот | Нержавеющая сталь | 15 |
| Z | Жиры или масла | Углеродистая сталь | 3 |
| O | Воздух или другие смеси газов (с обдувом) | Углеродистая сталь | 5 |
| S | Воздух или другие смеси газов (без обдува) | Углеродистая сталь | 2,2 |
Для воздушных ТЭНов прописано наличие или отсутствие обдува и даже необходимая скорость воздуха.
Если вы будете использовать ТЭНы предназначенные для обдува на спокойном воздухе, то они быстро перегорят из-за слишком большой удельной мощности.
Для полноты обзора добавлю картинку с формами. Это поможет вам легче в них ориентироваться:
Виды ТЭНов
Особенности и эксплуатация оребренных тэнов
Оребрение электрических нагревательных элементов выполняется для повышения теплоотдачи. Достигается это при помощи углеродистой ленты. Суть этого процесса заключается в том, что увеличение мощности можно достичь увеличением длины и количества нагревательных элементов, но граничные размеры не позволяют это сделать. В таких случаях и применяют оребрение тэнов. Как правило, эта необходимость возникает в промышленных помещениях. По такому прицепу производится большое количество нагревателей во всех странах. В зависимости от климатических условий и требований промышленности рынок наполняется данным видом тэнов.
По существующим стандартам выделяют несколько классов оребренных тэнов. Квалифицируют их по буквенному обозначению: R, S, N, К, O, T.
Между ними имеются отличия в материале, который используется для изготовления тэна и спецификой эксплуатации.
Воздушные нагревательные элементы с маркировками – О, R или S производятся из углеродистой стали, а тэны с обозначением Т изготавливают из нержавеющей стали.
Оребренные тэны можно эксплуатировать только в предназначенной для них среде.
Активная часть обязательно должна находиться полностью в рабочей среде. При работе такого тэна температура на корпусе тэна должна не превышать 450 °С.
Ремонт оребренных нагревательных элементов должны проводить только специалисты, так как это достаточно специфическая и опасная процедура. Нельзя проводить ремонт, когда элемент подключен к питанию.
Системы отопления в которых воздух является теплоносителем, носят название: воздушное отопление частного дома. Помимо отопления данная система выполняет также роль вентиляции.
Конвекторы электрические используют электроэнергию, но перенос тепла осуществляется посредством воздуха. Чем они лучше других отопительных приборов? Об этом узнаете в этой статье.
ТЭНы для электрических котлов отопления
Ранее я писал отдельную статью по электрическим котлам, которую тоже рекомендую прочитать.
Ну да ладно, давайте перейдем к делу. В качестве нагревательных элементов для электрических котлов применяются блоки ТЭНов.
Представляют они из себя несколько нагревателей, которые объединены вместе при помощи гайки.
Чтоб было понятнее смотрите ниже на рисунок:
Гайка может быть следующих диаметров: 1,25 дюйма, 2 дюйма и 2,5 дюйма.
Уплотняется такой блок при помощи кольцевого резинового уплотнения (если оно предусмотрено конструктивно) или при помощи подмотки нитью или ФУМ-лентой.
Что касаемо трубок, они могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали.
Нержавейка дороже, но значительно дольше живет чем черная сталь.
При мощностях до 9 кВт, внутри котлов могут быть установлены блоки с напряжением питания 220 В.
При большей мощности, в котлах устанавливаются блоки под трехфазное напряжение 380 В.
Как выбрать подходящее устройство
При выборе необходимо обратить внимание на следующие параметры:
- объем бойлера;
- мощность прибора;
- желаемая скорость нагрева воды;
- желаемое потребление электроэнергии.
Чем больше объем бака, тем большая мощность нужна для получения необходимых результатов.
Чтобы не ошибиться с выбором, посмотрите маркировку на том, что установлен в вашем устройстве и приобретайте аналогичный. Особенно придирчивы в этом плане водонагреватели с сухим ТЭНом.
Разные производители выпускают для своих накопительных и проточных конструкций разные нагревательные элементы. Выбирая устройство, важно учитывать этот момент.
Водонагреватели Термекс
ТЭН в водонагревателе Термекс
Все модели ТЭНов от Termex оснащены термостатом, а некоторые имеют еще и терморегулятор, который существенно упрощает управление бойлером. Максимальная температура нагрева – 75 градусов. Трубка нагревателя может быть выполнена из меди и из нержавеющей стали.
Термекс выпускает для своих приборов и магниевые аноды из особого сплава. Он существенно продлевает срок службы устройства.
Водонагреватели Аристон
Средняя мощность моделей от Ariston варьируется от 1 до 4,5 кВт. Здесь также есть возможность приобрести ТЭН для воды с терморегулятором. Максимальная температура 85 градусов.
Конструктивная особенность нагревателей Аристон – это овальная форма фланца, к тому же он фиксируется снаружи дополнительно планкой. При замене нужно сначала открутить эту планку, а заем протолкнуть нагреватель внутрь бака. Замена элемента происходит в наклонном положении.
Водонагреватели Электролюкс
Electroluxe отдает предпочтение закрытым ТЭНам. Кроме того, в каждый нагреватель обычно устанавливается сразу два элемента для ускорения подогрева. Максимальная температура воды – 90 градусов.
ТЭНы для водонагревателей
Теперь перейдем к ТЭНам для водонагревателей. Они могут быть выполнены на резьбовой гайке (чаще всего диаметром 1,25 дюйма) или на фланце, который зажимается при помощи болтов. Смотрим ниже на рисунок:
ТЭН для водонагревателя на фланце
Хотя все их преимущества в безопасности можно свести на нет при помощи установки УЗО, которое будет отключать питание при наличии тока утечки больше 30 мА.
Преимущества и недостатки воздушных ТЭНов
У таких нагревателей множество преимуществ. Они не ориентированы на испытания угрозами коррозийного поражения, но зато контакт с агрессивными газовоздушными смесями обусловил их стойкость к другим эксплуатационным факторам. К достоинствам изделий относят их повышенную физическую прочность, термическую защищенность, а также способность не утрачивать свои основные качества под действием высоких нагрузок и вибраций. Помимо этого, воздушный ТЭН отличается разнообразием конфигураций, что подтверждают и модели с оребрением, и гибкие версии.
Минусы также есть у воздушных ТЭНов. Они выражаются в сложности обслуживания и необходимости детального исследования рабочих сред для выбора оптимально подходящего элемента.
Читайте также: