Что значит трубчатый нагревательный элемент в водонагревателях

Обновлено: 16.05.2024

Выбор ТЭНа для водонагревателя предполагает анализ следующего:

медный ТЭН в бойлере или из ее сплавов, латуни;
нагревательный элемент из нержавейки, углеродистой стали.

мокрые (открытые); (закрытые).

гаечное;
фланцевое (литье, штамповка).

Какой ТЭН в бойлере лучше — сухой или мокрый

Трубчатые электронагреватели — металлические трубки с теплопроводящим электроизолятором и токопроводящей нитью (нихромовой, фехралевой) внутри по центру с определенным сопротивлением, передающими удельную мощность на поверхность устройства. Конструкция напоминает усовершенствованные обычные кипятильники. Это элемент, отвечающий за подогрев воды. Возможно также блочное исполнение — ТЭНБ.

Срок эксплуатации бойлеров с мокрыми и сухими ТЭНами зависит не от нагревательных элементов, так как они заменяемые, а от наличия анода и материала самого бака (нержавейка, эмалированная сталь, пластик).

Для начала определяют, какой тип будет использоваться. Для жесткой воды лучше закрытый: накипь, налет, даже если образуется на стенках колбы, что маловероятно, не разрушит ее, не повлияет на работоспособность. Преимущества мокрых ТЭНов: быстрый нагрев, дешевизна.

Чем отличается сухой ТЭН от мокрого

Сухой ТЭН отличается от мокрого способом контакта с водой. Параметр определяет конструкцию и качества.

нихромовая спираль в трубке с керамической засыпкой;
второй слой кварцевого песка и защитная колба из стеатита (чаще всего), магниевого силиката, керамики.

Какой ТЭН надежней — сухой или мокрый

Поверхность основного сегмента мокрых ТЭНов контактирует с жидкостью напрямую, поэтому они быстрее выходят из строя из-за коррозии, налипания извести. Долговечность зависит от качества воды (жесткость, соли). Анод замедляет эти процессы, но он не решает полностью проблему.

Открытые нагреватели менее надежные, чем ТЭНы закрытого типа, защищенные оболочкой. Еще один минус – риск пробоя и удара током, такие случаи редкие.

Какой ТЭН экономичнее — сухой или мокрый

Больше электроэнергии потребляют сухие ТЭНы (дополнительно тратится энергия на прогрев кожуха), они дороже, но это окупается долговечностью, как минимум в 3 раза большей, чем у открытых типов. Закрытые ТЭНы медленно нагреваются, но и так же остывают.

Преимущества нагрева сухими ТЭНами: работоспособность не зависит от качества воды, нет налипания извести, коррозии (на кипятильнике, а не в самом баке), а если есть, то касается только защитной колбы.

У накопительных водонагревателей с сухими ТЭНами плюсов больше. Замена кипятильника выполняется легко самостоятельно (достаточно сменить колбу), не требует слива воды, в отличие от открытых, что экономит усилия при замене.

Плюс открытых ТЭНов – быстрота нагрева. Это так, но разница между водонагревателями сухого и мокрого типа может быть незначительной. Минус – накипь на долго работающих открытых нагревательных элементах ухудшает теплоотдачу.

Какой ТЭН лучше для бойлера — медный или нержавейка

Материал трубки имеет значение для открытых ТЭНов. Выбор определяет качество воды:

В накопительном водонагревателе лучший сухой нагревательный элемент, если пользователя устраивает высокая цена и незначительно меньшее время нагрева: он экологичнее, долговечнее, проще в замене, накипь не налипает на керамический кожух. Если оболочка из черного металла, то коррозия может появиться, но не так быстро выведет из строя устройство, как у открытых ТЭНов.

ТЭН для водонагревателя с терморегулятором

Терморегулятор со спецзащитой позволяет регулировать нагрев. Контроллером оснащаются как открытые, так и закрытые модели. Термостат для ТЭНа водонагревателя расположен в его основании. Для настройки необходим демонтаж устройства.

Обычно верхняя температурная грань устанавливается на уровне до +85 °C. Терморегулятор в ТЭНе позволяет устанавливать алгоритм работы: после достижения заданной температуры прибор отключается автоматически, нагрев останавливается, при падении – возобновляется.

Конструкция терморегулятора ТЭНа являет собой стандартный электроприбор данного вида, интегрированный в основание изделия (сегмент около фланца).

ТЭН с термостатом рекомендуется для бытовых целей. Достоинства ТЭНов для водонагревателей с терморегулятором:

регулирование температуры воды под свои потребности;
экономия электроэнергии задаванием нужного уровня мощности.

Для быта достаточно мощности около 2,5 кВт. Ее величину определяют по формуле: 0,0011хVх (tк – tн)/T:

V – объем;
tк, tн – конечная и начальная температура;
T – время на нагрев в часах;

При мощности в 1 кВт на нагрев 10 л потребуется 53 – 55 мин; при 5,5 кВт – 10 мин.

Водонагревательное электрооборудование сегодня широко применяется в быту. Конфигурация устройств включает в себя разнообразные элементы, отвечающие за их функционирование. В перечне таких деталей стоит выделить ТЭН.

Особенности

Электрические водонагреватели пользуются большим спросом, за счет чего на рынке такая продукция представлена в большом многообразии. Обусловлен спрос на такие устройства высокой стоимостью горячего водоснабжения, а также периодическим отключением горячей воды в некоторых районах.

Всем известно, что вода и электричество вместе представляют опасность для человека, именно поэтому производители стараются выпускать приборы, обладающие высоким уровнем безопасности.

ТЭНы, устанавливаемые в водонагревателях, могут быть двух типов. Каждому типу элемента присущи специфические особенности.

Устройство и виды

Для того чтобы сделать правильный выбор при покупке электрооборудования, необходимо изучить характеристики всех имеющихся разновидностей. ТЭНы бывают закрытыми либо открытыми.

Мокрые или открытые элементы работают при непосредственном контакте с жидкостью в баке. Конфигурация элемента имеет классический вид, подобная деталь присутствует в любом электрическом чайнике. Если деталь этой группы выйдет из строя, ее замена не потребует проведения сложных работ. Открытый нагревательный элемент содержит внутри своей трубки магниевый оксид и кварцевый песок. Эти компоненты относятся к виду теплопроводных веществ. В качестве основы ТЭНов выступает нихромовая проволока.

Производители выпускают различные водонагреватели с ТЭНами открытого типа. Исходя из отличительных особенностей изделий, продукцию можно классифицировать.

По способу крепления элементы могут быть гаечными либо фланцевыми. Последняя разновидность подразделяется на литые и штампованные изделия.

Важный момент – наличие анодного гнезда. Устройства с гайкой могут не иметь анодного крепления или же изготавливаться с дополнительным крепежом на фланце.
Форма ТЭНов может быть стандартной прямой или же изогнутой в различных направлениях.

По типу сырья для трубки элементы могут быть изготовленными из меди или стали.

Элементам открытого типа присущи следующие положительные характеристики:

главным преимуществом мокрых ТЭНов является высокая скорость нагрева воды;
продукция с таким типом нагревательного элемента имеет невысокую стоимость;
качественная продукция дополнительно покрывается стекловидной эмалью, что позволяет снизить риск образования коррозии и накипи на основании детали.

К минусам мокрых ТЭНов стоит отнести низкий уровень безопасности изделий, а также значительное снижение теплоотдачи в результате образования накипи на поверхности трубки. Вследствие этого для нагрева жидкости в бойлере будет затрачиваться больше электроэнергии. Кроме того, низкое качество городской воды отрицательно сказывается на сроке службы таких изделий.

Подобная конфигурация предполагает нагревание жидкости путем передачи тепла кожухом.

ТЭНы закрытого типа имеют следующие преимущества:

приборы отличаются высоким уровнем безопасности при эксплуатации, за счет чего возникновение замыкания не представляется возможным;
устройства удобны и просты в использовании;
подобные виды водонагревательной продукции имеют большой срок службы;
устройства экономичны;
при возникновении неисправностей изделия могут быть отремонтированы.

К минусам таких нагревателей стоит отнести тот факт, что детали закрытого типа изготавливаются конкретно под каждую модель водонагревателя. По этой причине в случае поломки заменить ТЭН можно только на аналогичную деталь, что иногда вызывает некоторые трудности.

Проверка

Каких-либо специфических требований, касающихся обслуживания электро водонагревателей с ТЭНом, производители не выделяют. Однако существует ряд рекомендаций, которые позволяют увеличить эксплуатационный срок продукции, а также обеспечить ее бесперебойную работу.

Прежде всего, необходимо контролировать процесс нагрева воды бойлером и отмечать даже минимальные изменения в ходе эксплуатации. Признаками, свидетельствующими о неисправности нагревательного элемента в приборе, может быть увеличение потребления электричества, а также снижение скорости нагрева стандартного объема бака. Специалист может лучше проверить и продиагностировать водонагреватель на предмет неисправностей, однако, имея минимальные знания, касающиеся устройства прибора и его элементов, можно выполнить подобную работу и самостоятельно.

Приобретая устройство с ТЭНом для нагрева воды, стоит быть заранее готовым к тому, что со временем и нагревательный элемент, и магниевый анод необходимо будет снять и поменять. Поскольку эти детали в устройстве являются расходными материалами, со временем они перегорают.

Выработанный магниевый сплав можно определить при помощи визуального осмотра. При обнаружении такой проблемы необходимо выполнить замену анода. Эксплуатационный срок ТЭНов без такой составляющей уменьшается многократно. Ряд производителей бойлеров рекомендуют проводить замену данного элемента каждый год.

Водонагреватели последнего поколения рассчитаны на эксплуатацию в течение 20 лет (при условии грамотного использования прибора). Объясняется это рядом изменений, внесенных в конфигурацию устройств, которые касаются использования двойной проволоки для ТЭНа вместо одинарной. Такая особенность позволяет элементу какое-то время работать, даже если лопнула или оборвалась одна из деталей. Но даже в этом случае, необходимо незамедлительно провести замену неисправного ТЭНа на новый элемент.

Стоит выделить наиболее распространенные виды неполадок, которые могут возникать в процессе работы нагревательных деталей в приборах:

выход из бойлера холодной воды вместо горячей может говорить о сбоях в соединении ТЭНа с термостатом устройства;
если происходит попеременное включение и отключение устройства, стоит предположить, что на нагревателе скопилось слишком много накипи либо отложений извести;
также в ходе ошибок при установке в приобретенном устройстве может образоваться прослойка воздуха, которая будет служить препятствием для нагревательной детали, проводящей подогрев жидкости, поступающей в емкость.

Своевременное выявление неполадок в работе ТЭНа с терморегулятором позволяет вовремя продиагностировать и устранить неисправность, снижая риск возникновения более серьезных проблем с бойлером.

Для проведения проверки своими руками стоит подготовить запасной нагревательный элемент, а также специальный тестер. Поскольку в некоторых случаях в ходе визуального контроля исправности составляющих устройства обнаружить проблему не представляется возможным, тестер помогает выявить отклонения. Он представляет собой электроизмерительный аппарат, при помощи которого можно провести сравнительный анализ имеющихся характеристик устройства и значения сопротивления с параметрами, заявленными производителем для конкретной модели бойлера.

Замена

Выполнив проверку и определив характер неисправности ТЭНа, при которой необходимо заменить деталь, следует приступать к выполнению поставленной задачи. Алгоритм ее выполнения заключается в нескольких последовательных шагах.

В первую очередь нужно отключить прибор от электричества.
Далее необходимо слить всю воду, которая имеется в емкости.
Затем следует снять водонагреватель с креплений, чтобы обеспечить максимально комфортные условия для ремонтных работ.
Чтобы получить доступ к нагревательному элементу, который расположен внутри бойлера, нужно открутить крепление нижней планки устройства. Прежде чем что-либо демонтировать, лучше сфотографировать исходное расположение проводки. Это облегчит сборку после замены вышедшей из строя детали.

Следующим шагом будет отсоединение всех имеющихся проводов, которые ведут к ТЭНу.
После этого деталь можно извлекать из емкости.
В некоторых случаях после очистки трубчатой детали от налета (при целостности корпуса) можно попробовать установить очищенный элемент обратно. Часто такие манипуляции помогают восстановить работу устройства.
Если описанный метод результатов не принес, необходимо провести монтаж нового ТЭНа.
После этого нужно провести сборку корпуса бака в обратном порядке.

Прочистка

Поскольку в большую часть квартир и домов, где используются водонагревательные баки, поступает жесткая вода из центрального водопровода, на ТЭНах мокрого типа со временем образуется налет и накипь. Подобные новообразования частично блокируют проводимость тепла либо вообще ее исключают. Элементы горят, но не нагревают жидкость в баке.

Первым явным признаком того, что на детали скопился налет, является возрастание количества потребляемой устройством электроэнергии.

Если вовремя не отреагировать на подобные тревожные сигналы, то небольшая корка может достичь больших размеров. Кроме того, она постепенно разрастется на всю поверхность нагревательной детали.

Главная угроза, которую несет налет, заключается в том, что он способен полностью загерметизировать ТЭН. В ходе работы с такой корочкой он будет еще больше нагреваться. В результате либо аппарат перегорит, либо сработает защитное реле, а водонагреватель отключится.

Периодическая чистка сэкономит денежные средства и продлит срок службы детали. Чтобы решить подобную проблему, можно воспользоваться одним из вариантов очистки:

механической чисткой элемента;
химическим способом очищения.

В первом случае работы нужно проводить с влажной деталью, поскольку это облегчит процесс снятия накипи. В ходе механической чистки используется жесткая железная щетка либо нож. Счищая налет, необходимо соблюдать все меры безопасности и стараться не повредить основание элемента. После выполнения такой чистки поверхность ТЭНа зачищается шкуркой.

Для химического очищения в продаже имеется большое количество средств бытовой химии, основным предназначением которых является удаление накипи и налета.

Наиболее подходящим составом будет средство для чистки электрических чайников. ТЭН очищается в емкости с водой и чистящим средством, куда он полностью погружается.

Существует и более щадящий вариант состава для чистки, им является уксусная кислота. С ней следует работать по той же схеме. Для увеличения эффекта можно поставить емкость с деталью на небольшой огонь.

Проводя очистку детали, следует избегать контакта химических составов с резиновым уплотнителем, который расположен на элементе.

От воздействия агрессивных составов материал может потерять свои свойства (в первую очередь – эластичность). В результате нагревательный бак потечет.

О том, как заменить или очистить тэн водонагревателя своими руками смотрите в следующем видео.

Советы и рекомендации

Перед приобретением водонагревателя любой потребитель задается вопросом, устройство с каким типом нагревательного элемента будет лучшим вариантом. Чтобы выбрать более подходящий вид детали, стоит ознакомиться со специфическими особенностями каждой разновидности, а также учесть имеющиеся преимущества и недостатки.

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую и применяются в качестве комплектующих изделий в промышленных установках и бытовых нагревательных приборах. Нагрев различных сред осуществляется путем конвекции, теплопроводности и излучения. Существуют трубчатые электронагреватели (ТЭНы) различных типов и размеров для сред: вода, воздух, металл, масло, агрессивная среда.

ТЭНы из стали 10 используются для нагрева воздуха, воды, нейтральных или щелочных растворов, масел, битума, литейных форм; из нержавеющей стали - воздуха, воды, пищевых продуктов, кислых растворов и агрессивных сред. Для повышения стойкости нержавеющих ТЭНов возможно применение трубки удвоенной толщины.

Стандартными формами для трубчатых нагревателей являются: прямая, U - образная, "скрепка".

Преимущества трубчатых электронагревателей по сравнению с другими типами нагревателей:

1. возможность эксплуатировать их при непосредственном контакте с нагреваемыми средами, которые могут быть газообразными и жидкими при давлении до 4,5 атм, а также твердыми;

2. надежность при вибрациях и значительных ударных нагрузках;

3. различные конфигурации, отсутствие напряжения на оболочке ТЭН трубчатых электронагревателей.

Средняя наработка до отказа:

ТЭН - трубчатые электронагреватели для нагрева воздушных сред – не менее 10000 часов;

ТЭН - трубчатые электронагреватели для нагрева жидкостных сред – не менее 5000 часов.

Конструкция двухконцевого трубчатого электронагревателя круглого сечения представляет собой расположенный внутри металлической оболочки нагревательный элемент (спираль или несколько спиралей из сплава с высоким сопротивлением) с контактными стержнями.

От оболочки нагревательный элемент изолирован спрессованным электроизоляционным наполнителем. Для предохранения от попадания влаги из окружающей среды торцы ТЭН герметизируют. Контактные стержни изолируются от оболочки диэлектрическими изоляторами.

Трубчатые электронагреватели патронные (тип ТЭНП)

Трубчатые электронагреватели патронного типа (ТЭНП) применяются для нагрева пресс-форм, литейных форм, термоплит, воды, жиров и масел, слабых растворов кислот и щелочей, воздуха и используются в качестве комплектующих изделий в промышленных установках и бытовых нагревательных приборах.

Конструкция трубчатого электронагревателя патронного типа представляет собой расположенный внутри металлической оболочки нагревательный элемент (спираль из материала с высоким сопротивлением) с контактными выводами, расположенными с одной стороны ТЭНП. От оболочки нагревательный элемент изолирован спрессованным электроизоляционным наполнителем. Замыкания между витками спирали исключаются технологией изготовления.

Для предохранения от попадания влаги из окружающей среды торец ТЭНП со стороны контактных выводов герметизируют специальным герметиком. С противоположной стороны торец ТЭНП заглушен.

В основном ТЭНы патронного типа изготавливаются в оболочке из нержавеющей стали. Контактные выводы ТЭНП могут быть выполнены в виде жестких стержней или гибких проводов в термостойкой изоляции.

Трубчатые электронагреватели с оребрением (тип ТЭНР)

Применяются в основном для нагрева движущегося или спокойного воздуха и используются в промышленных и бытовых электрокалориферах, конвекторах, тепловых пушках и в других установках. Реже оребренные ТЭНы применяются для нагрева жидкостей. Конструкция ТЭНР представляет собой двухконцевой трубчатый электронагреватель круглого сечения с плотно прилегающим к его активной поверхности оребрением, выполненным из стальной гофрированной ленты, навитой на оболочку ТЭН по спирали.

Оребрение изготавливается из ленты толщиной 0,3 мм , шириной 10 мм. С целью соблюдения однородности материала и недопущения разницы в коэффициентах теплового расширения оболочки ТЭН и оребрения, лента используется из нержавеющей или из углеродистой стали. Оребрение позволяет увеличить площадь поверхности и как следствие снизить ваттную нагрузку электронагревателя в 2 – 2,5 раза. ТЭНР могут быть прямые и согнутые (чаще всего в одной плоскости).

Активная часть ТЭНР должна полностью располагаться в зоне оребрения!

Трубчатые электронагреватели угловые (тип ТЭНУ)

Трубчатые электронагреватели типа ТЭНУ представляют собой электронагреватели типа ТЭНП с жесткой организацией выводов под углом 90° к корпусу элемента.

ТЭНы для агрессивных сред

ТЭНы из коррозионностойких металлов изготавливаются по условиям работы в конкретной емкости (вид раствора, концентрация, рабочая температура, время разогрева). Для оболочек стандартных ТЭНов кроме бесшовных труб из нержавеющей стали, рекомендуемой для слабых растворов кислот и щелочей, в агрессивных средах используется химстойкая сталь, а также такие металлы как медь, свинец, титан, цирконий и тантал.

ТЭНы для агрессивных сред фторопластовые (ЭНФ)

Основные преимущества:

1. Надежность и простота исполнения

2. Фторопласт - исключительно химически стойкий материал, который превосходит в этом отношении золото и платину, на который не действуют кислоты, щелочи, окислители и растворители

3. Отсутствие возможности электрического пробоя и короткого замыкания (оболочка сама является электроизолятором);

4. Практически нулевая адгезия (могут применяться для нагрева нефтяных топлив и масел; для работы в гальванических ваннах, химических агрегатах, для подогрева растворов в травильных электролизных ваннах и т.д. Фторопласт совершенно не горюч, абсолютно не гигроскопичен и относится к одним из лучших диэлектриков);

5. Пластичность (можно придать ЭНФ любую конфигурацию вручную).

Блоки трубчатых электронагревателей (тип ТЭНБ)

Блоки ТЭН (ТЭНБ) применяются в основном для нагрева жидкостей и масла и используются в водонагревателях, парогенераторах, котлах и в других промышленных и бытовых установках.

Блоки используются в качестве комплектующих изделий в промышленных установках, в электроустановках, эксплуатируемых на железных дорогах и судах.

Конструкция ТЭНБ представляет собой один или несколько двухконцевых трубчатых электронагревателей герметично закрепленных на общем фланце. В зависимости от рабочего давления в установках ТЭНы крепятся к фланцу с помощью пайки или сварки. Фланцы изготавливаются из различных материалов (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, латунь) и могут крепиться в комплектуемых установках различными способами ( резьба, шпильки, болты, прижимные пластины).

Конструкция блоков является неразъемной. Эксплуатировать блоки можно только в той среде, для которой они предназначены. Активная часть корпуса электронагревателей блоков должна полностью находиться в рабочей среде.

Трубчатые нагреватели практичны и надежны. В отличие от других типов нагревателей, их можно использовать в непосредственном контакте с рабочей средой. Причем работать они могут и в водной, и в воздушной, и в агрессивных щелочных или кислотных средах.

В бытовых водонагревателях и других широко распространенных приборах используются ТЭНы – трубчатые нагревательные элементы, преобразующие электроэнергию в тепло для нагрева воды. Производители используют различные виды этих устройств, но все они работают по единому принципу: спираль с высоким сопротивлением нагревается при прохождении электрического тока и передает тепловую энергию на корпус через диэлектрический материал. Корпус может быть выполнен из медных сплавов или нержавеющей стали.

Преимущества ТЭНов из нержавеющей стали

Более энергоэффективным решением проблемы коррозии стали ТЭНы из нержавейки. Корпус, выполненный из нержавеющей стали, не подвержен коррозии и не разрушается при длительном контакте с агрессивной влажной средой.

У таких нагревателей есть сразу несколько преимуществ:

Высокая прочность. В составе нержавеющего сплава присутствует углерод, обеспечивающий корпусу нагревателя устойчивость к внешним механическим воздействиям.
Продолжительная эксплуатация. Прибор может работать очень долго без потери первоначальных характеристик.
Максимальная стойкость к агрессивным химическим воздействиям. В составе нержавеющей стали присутствуют никель, хром и другие легирующие элементы, оказывающие противодействие коррозии. ТЭНы из нержавейки не боятся разрушительной внешней среды.
Прочные соединения благодаря использованию сварки. Сплав хорошо поддается свариванию.
Экологичность. Нержавейка не вступает в реакцию с водой и не меняет ее химический состав. Это гарантирует безопасность применения в жилых домах.

Все эти плюсы обеспечили нагревательным элементам из нержавеющей стали широкое распространение. Они активно применяются в бытовых водонагревателях и различном промышленном оборудовании.

Использование ТЭНов из меди

Не менее востребованы медные ТЭНы – для производства корпусов используются специальные медные сплавы, устойчивые к воздействию агрессивной среды. Их основное преимущество – более высокая теплопроводность, благодаря чему воду удается нагревать быстрее. Это позволяет тратить меньше электроэнергии на прогрев.

Изделия из меди обладают несколькими преимуществами:

Высокая коррозионная стойкость. Такие изделия долго служат, хотя устойчивость к коррозии во многом зависит от качества используемой воды. Если в водопроводной воде присутствует большое количество хлора, то процесс коррозии идет быстрее, поэтому желательно устанавливать систему доочистки.
Природные бактерицидные свойства. Контакт с этим металлом губителен для микроорганизмов, поэтому он является дополнительным средством обеззараживания воды.
Высокая пластичность. Медные ТЭНы могут иметь разнообразную конфигурацию, что расширяет возможности производства.
Эффективная теплоотдача. Нагревательный элемент не деформируется даже при резких температурных перепадах.

Какой ТЭН выбрать

Выбор материала зависит от условий его эксплуатации. При сравнении стоит учитывать:

Срок службы. ТЭНы из нержавейки лучше противостоят агрессивному воздействию влажной среды.
Энергоэффективность. По этому параметру выгоднее медь – она обладает более высокой теплопроводностью.
Максимальная температура нагрева. У нержавейки она выше.
Мощность, размер, конфигурация. Аналог должен соответствовать особенностям для конкретного водонагревательного прибора.

И то, и другое оборудование может служить долго и безотказно, если при выборе были учтены необходимые параметры.

Трубчатые электрические нагреватели - ТЭНы: устройство, выбор, эксплуатация, подключение ТЭНов

Любой электрический нагреватель сопротивления представляет собой высокоомное сопротивление (нагревательный элемент), оборудованный вспомогательными устройствами для подвода тока, электроизоляции, защиты от механических повреждений, крепления.

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) являются наиболее распространенными электротермическими устройствами установок низко- и среднетемпературного нагрева. Они полностью защищены от внешних воздействий, в том числе от доступа воздуха.

Обычно ТЭН состоит из тонкостенной (0,8 - 1,2 мм) металлической трубки (оболочки), в которой размещена спираль из проволоки большого удельного электрического сопротивления. Концы спирали соединены с контактным стержнем, наружные выводы которого служат для подключения нагревателя к питающей сети. Материалом трубки может быть углеродистая сталь, если температура поверхности ТЭНа в рабочем режиме не превышает 450 гр. С, и нержавеющая сталь при более высоких температурах или при работе ТЭНа в агрессивных средах.

Устройство ТЭНа. Трубчатый электронагреватель (ТЭН) герметического исполнения: 1 - нихромовая спираль, 2 - трубка, 3 - наполнитель, 4 - выводная шпилька, 5 - герметизирующая уплотнительная втулка, 6 - гайка для крепления, 7 - выводы.

Спираль изолируют от трубки наполнителем, имеющим высокие электроизоляционные свойства и хорошо проводящим теплоту. В качестве наполнителя, чаще всего, применяют периклаз (кристаллическая смесь магния). После заполнения наполнителя трубку ТЭНа опрессовывают. Под большим давлением периклаз превращается в монолит, надежно фиксирующий спираль по оси трубки ТЭНа. Опрессованный ТЭН может быть изогнут для придания необходимой формы. Контактные стержни ТЭНа изолируют от трубки изолятором, торцы герметизируют влагозащищенным кремнийограническим лаком.

Достоинства и недостатки ТЭНов

Преимущество ТЭНов - универсальность, надежность и безопасность обслуживания. Их можно использовать при контакте с газообразными и жидкими средами. ТЭны не боятся вибраций и ударов, но не являются взрывобезопасными. Рабочая температура ТЭНов может достигать 800 гр. С, что удовлетворяет использовать их не только в установках кондуктивного и конвекционного нагрева, но и в качестве излучателей в установках лучистого (инфракрасного) нагрева. Вследствие герметизации спиралей срок службы ТЭНов достигает 10 тысяч часов.

ТЭНы выпускают разнообразной конструкции, что позволяет встраивать их в самые разные установки, начиная от промышленных печей и до бытовых электронагревательных приборов. Помимо обычного исполнения выпускают одноконцевые ТЭНы патронного типа с диаметром от 6,5 до 20 мм, отличающиеся высокой удельной поверхностной мощностью, а также плоские ТЭНы с развитой теплоотдающей поверхностью.

К недостаткам ТЭНов следует отнести высокую металлоемкость и стоимость из-за использования дорогостоящих материалов (нихром, нержавеющая сталь), не очень высокий срок службы, невозможность ремонта при перегорании спирали.

Трубчатый электронагреватель из трех элементов НВ-5,4 / 9,0

Как выбрать ТЭН

Выпускаются ТЭНы мощностью от 15 Вт до 15 кВт в единице, развернутой длиной от 250 до 6300 мм, наружным диаметром от 7 до 19 мм и номинальным напряжением от 12 до 380 В в одно или трехэлементном исполнении.

При выборе ТЭНов необходимо учитывать: назначение ТЭНа, его мощность, питающее напряжение, условия эксплуатации (нагреваемая среда, характер нагрева, условия теплообмена, необходимую температуру).

Мощность, которую можно снять с единицы поверхности трубки ТЭНа (удельная нагрузка), ависит от условий работы, материала трубки и материала наполнителя.

ТЭНы выбирают из расчетной мощности необходимой для нагрева среды: P расч = (Кз х Рпол) / кпд, где Кз - коэффициент запаса (1,1 - 1,3), кпд - КПД, учитывающий потери мощности.

Из каталога находят ТЭН, соответствующий условиям эксплуатации по напряжению, мощности. температуре оболочки и нагреваемой среде, а аткже форме, возможности размещения ТЭНа в рабочем пространстве. Затем определяют число ТЭНов в зависимости от Ррасч и единичной мощности ТЭНов.

Основные причины отказы ТЭНов в процессе эксплуатации - нарушение герметизации выводных концов, коррозионное нарушение оболочки, разрыв спирали из-за перегрева. Эти причины вызваны чрезмерными усилиями на контактные стержни при подключении проводов к ТЭНам, образование слоя накипина поверхности трубки ТЭНа.

Надежность работы трубчатых электронагревателей можно увеличить при выполнении следующих рекомендаций:

1) При подключении проводов к ТЭНам не следует прикладывать к гайкам контактных стержней излишнее усилие, в результате которого нарушается герметичность выводных концов ТЭНа.

2) Необходимо исключить работу ТЭНов без воды.

3) Необходимо очищать накипь с поверхности ТЭНов 1 раз в 2-3 месяца, не допуская отложений на ТЭНе толщиной более 2 мм.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также: