Типы электрических ТЭНов

Конструкция ТЭНа

 

Довольно подробно конструкция трубчатого электронагревателя показана на изображении ниже.

Самый важный элементом всех ТЭНов – это нагреватель, им служит чаще всего нить нихрома (1), расположенная в середине трубки по всей ее длине, она прикреплена к выходной шпильке (6).

Нить имеет определенное внутреннее сопротивление и когда по ней протекает электрический ток, она нагревается.

Материал для нагревателя должен обладать большим сопротивлением протекающему по нему току, их также выполняют из сплавов, включающих в свой состав нихром или константан.

Сопротивление нагревателя подбирается в соответствии с необходимой мощностью ТЭН. Здесь работает главный закон электротехники – закон Ома, и известная формула:

P = U*I

, где I – сила тока, U – напряжение сети, P – мощность.  

Так, например, чтобы мощнсть ТЭНа была 1кВт (1000Вт), в однофазной сети 220В, сопротивление нити находится следующим образом:

Сначала определяем ТОК:

I= P/U=1000Вт/220В=4,55А

Непосредственно сопротивление определяем по фомуле:

R = U / I, где R – сопротивление ТЭНа в Омах U — напряжение в вольтах I — сила тока в амперах

Соответственно сопротивление нихромовой нити электронагревателя R=220/4,55=48,4 Ом.

Как вы поняли, чем ниже сопротивление трубчатого электронагревателя, тем выше его мощность, при этом практически вся она расходуется на нагрев нити. КПД ТЭНов близок к 100%, т.е. чем он мощнее, тем больше и быстрее нагревается.

Между нитью нихрома и трубкой расположен изолятор (2), выдерживающий высокие температуры.

Для изготовления трубки ТЭН (3) выбирают низко коррозийные металлы именно такие ТЭН наиболее часто применяются в быту и промышленности.

Стеклянные ТЭН используются в агрессивных средах, например, в лабораториях, где необходимо подогревать химические смеси.

Стеклянные трубки в нагревателях можно встретить и бытовых обогревателях, использующих инфракрасное излучение. Керамические трубки в нагревателях применяются крайне редко.

Диаметр трубок может быть разным, но применение нашли трубки диаметром от шести до двадцати четырех миллиметров.

Изолятор должен обладать высокими изоляционными свойствами и одновременно быть эффективным для передачи тепла от нагревателя к трубке.

Электропитание ТЭН осуществляется с помощью клемм (4) расположенных на изолирующих вставках (5).

Клеммы могут быть расположены как с одного конца, так и с двух концов ТЭН. Некоторые виды ТЭН оснащаются встроенным предохранителем. Такие нагреватели используются в стиральных и посудомоечных машинах.

Основные типы ТЭНов и их назначение

Тэны чаще всего классифицируются по виду и основному применению, различают:

1. ТЭН для обогрева воздуха

Температура таких ТЭНов достигает 450 градусов по Цельсию. Такие трубчатые электронагреватели используются для обогрева воздуха промышленных и бытовых помещений.

Они являются основой конвекторов, воздушных тепловых завес, различных сушильных камер. Подобные электронагреватели изготавливаются с гладкими трубками и с трубками, у которых есть ребра.

Ребра у таких тепло электронагревателей производятся из стальной ленты, крепящейся к трубке по спирали. Применение ребер увеличивает площадь поверхности ТЭН и поэтому нагрузка на нить нагрева ТЭН снижается почти в три раза, что в свою очередь, увеличивает срок службы.

2. ТЭН для воды

Такие тепло электронагреватели используются в бойлерах, стиральных машинах. В таких агрегатах вода может нагреваться до ста градусов по Цельсию.  

Для больших объемов воды, где требуется большая мощность нагрева, применяют блочные ТЭН.

Кстати, довольно подробно мы уже описывали как подключать ТЭНы электрокотла.

Часто в электронагревателях используют терморегулятор. Он отключает электронагреватель от сети питания при нагреве воды до нужной температуры. При остывании воды терморегулятор снова подключает электропитание ТЭН для нагрева.

3. Гибкие ТЭНы

Они находят применение в пресс-формах и горячеканальных системах. Они очень удобны, когда требуется придать форму контура горячеканальных систем. Изготавливаются такие электронагреватели любых размеров.

Разновидностью гибкого электронагревателя, знакомого нам в быту, является саморегулирующийся кабель для системы «теплых полов». Такой кабель используется для отопления помещений.

4. Патронные ТЭНП

К отдельному виду можно отнести патронные ТЭНы, выводы для подключения электропитания у них расположены, чаще всего, с одной стороны. Размер таких нагревателей может достигать 350 сантиметров. Главное их отличие от остальных типов — компактный корпус, чаще всего они представляют собой гильзу их нержавеющей стали с электровыводами.

Данный тип выделяется большой удельной мощностью. Тепло от нагревателя передается как контактным методом, так и путем конвекции.

Эти тепло электронагреватели широко применяются в промышленности для разогрева масел, для нагрева различных металлических форм, смонтировав их в высверленном отверстии. Ими оборудуются агрегаты в обувной отрасли, литейном производстве, автомобильной промышленности.

Если же у вас остались вопросы о классификации трубчатых нагревателей, их строении или основных сферах применения – обязательно оставляйте их в комментариях к статье, так же приветствуются мнения, здоровая критика, либо любая дополнительная информация и личный опыт, буду рад общению.

виды, принцип действия, правила выбора

Электрические ТЭНы десятилетиями не меняют свою конструкцию и остаются востребованными в отопительном оборудовании. Меняется форма этих приборов, конструктивные материалы, но остается неизменным принцип действия и эффективность. Для грамотного подбора пригодятся сведения об отличиях и характеристиках. Согласны?

Вы узнаете, что собой представляют и как действуют ТЭНы для отопления. Мы детально описали разновидности нагревательных элементов, привели бесспорные аргументы для обоснованного выбора оптимального типа. С учетом наших рекомендаций вы без ошибок приобретете требующийся прибор.

Содержание статьи:

Предназначение отопительных ТЭНов

Электрические ТЭНы снискали популярность благодаря своей универсальности и высокому КПД. Вся потребляемая ими электроэнергия расходуется по прямому назначению – на обогрев окружающего пространства.

Основными отопительными приборами, где используются ТЭНы являются:

1. Переносные и стационарные масляные электрообогреватели.
2. Водяные радиаторы отопления.
3. Полотенцесушители для ванной.
4. Электрокамины.
5. Электроконвекторы.
6. Электрические котлы.

Указанное оборудование может использоваться в качестве основного или дополнительного источника обогрева. Стоит оно недорого, легко монтируется и не требует специальных навыков при эксплуатации.

Подключить ТЭН к чугунному радиатору центрального отопления можно после отсоединения общего стояка. Такой прибор можно использовать для основного и дополнительного обогрева

Внутреннее устройство электронагревателей

Устройство удобно рассматривать на примере трубчатой модели. Электронагреватель представляет собой заполненную термопроводником керамическую или металлическую трубку с расположенной внутри спиралью. В месте фиксации трубки к фланцу находятся изолирующие втулки, которые делают невозможным контакт токопроводящей спирали с корпусом ТЭНа.

В большинстве моделей ТЭНов используются аналогичные комплектующие, однако их долговечность может отличаться в зависимости от качества сборки

Крепится электронагреватель преимущественно фланцевым соединением, которое позволяет герметизировать внутреннюю среду отопительного прибора от внешнего пространства. Недостатком такой конструкции является невозможность замены спирали при её внутреннем перегорании.

Принцип работы нагревательных элементов

Работает ТЭН по следующему принципу. При подключении к сети происходит нагрев внутренней спирали и передача энергии термопроводнику и наружной оболочке. В дальнейшем тепло передается окружающей жидкости, воздуху или твердому материалу.

При нагревании ТЭНа, погруженного в масло или воду, вокруг трубки создаются конвекционные потоки, которые перемешивают теплоноситель и способствуют его равномерному нагреву.

Электрические котлы известны своей надежностью и ремонтопригодностью. В них нет множества сложных деталей, поэтому они просты при эксплуатации и обслуживании

В безжидкостных отопительных приборах температура нагрева обычно ограничена, чтобы не повредить окружающие детали и не спровоцировать пожар.

Для ускорения теплообмена в них часто используется вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха как внутри прибора, так и в окружающем его помещении.

Виды ТЭНов для отопительных приборов

Простота изготовления ТЭНов 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 мобильных , переносных и настенных . 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. К примеру, ТЭН представляет собой змеевик, расположенный за минеральной пластиной. Нагреваясь, пластина излучает инфракрасное тепло.

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.

ТЭНы 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 ТЭНы стоят дороже, требовательны к объему рабочего пространства, но обеспечивают более высокие потребительские характеристики отопительного оборудования

Используются оребренные модели преимущественно в обогревателях для . 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:

1. Потребность в повышенной мощности прибора и высокой скорости нагрева рабочей среды.
2. Невозможность быстрой передачи тепловой энергии от спирали к окружающей среде из-за малой площади наружной оболочки.

Фактически в блочном ТЭНе снижается нагрузка на каждую нагревательную трубку и увеличивается скорость теплопередачи. Такие устройства входят в состав 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 ТЭНов 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.

Дополнительные функции электронагревателей

Выше были рассмотрены простейшие конструкции приборов, которые не имеют каких-либо встроенных регулировочных механизмов.

Блок терморегуляции может иметь механическую или электронную автоматику. Последняя более точна, но требовательна к параметрам домашней электросети

Но могут оборудоваться простейшей автоматикой, обеспечивающей устройству дополнительные функции.

К таковым относятся:

1. Терморегуляция. ТЭНы со встроенным терморегулятором для отопления имеют датчик температуры, который срабатывает при нагреве рабочей среды до определенного уровня. Регулировка электронагревателя происходит с наружной стороны фланца.
2. Антизамерзание. Эта функция обеспечивается упрощенным терморегулятором, который срабатывает только при понижении температуры до 0-2°C. Она препятствует замерзанию воды в трубах отопления, потребляя минимум электроэнергии.
3. Турбонагрев, который обеспечивает форсированный нагрев рабочей среды при первоначальном пуске оборудования. Необходимо помнить, что электропроводка помещения должна выдержать кратковременное повышение мощности.

Приборов, поддерживающих дополнительные функции, не так много, потому что зачастую регулирование работы отопительных приборов в целом производится с помощью отдельного блока автоматики.

Как выбрать ТЭН для отопительного оборудования?

Выбирая или в радиаторе, необходимо обращать внимание на его мощность, конструкцию, длину трубки и наличие дополнительных возможностей. Поэтому перед покупкой необходимо узнать как можно больше обо всех его характеристиках.

Расчет мощности прибора

Большая мощность ТЭНа не всегда является положительным качеством.

При выборе важно учитывать несколько факторов, которые связаны с уровнем энергопотребления:

• предельная мощность теплоотдачи отопительного прибора в целом;
• возможности электропроводки;
• объем помещения.

Нельзя покупать устройство с мощностью, которая больше 75% максимального уровня теплоотдачи отопительного оборудования.

Например, имеется радиатор с 10 секциями, каждая из которых отдает воздуху 150 Вт тепла, всего 1,5 кВт. При установке в него электронагревателя с мощностью 2 кВт поверхность батареи не сможет быстро отдать всю образующуюся энергию. В результате ТЭН будет постоянно отключаться из-за перегревания.

Причиной быстрой поломки ТЭНа может быть неправильный выбор мощности прибора. В результате системного перегрева спирали она со временем перегорает

В квартирах с изношенной проводкой постоянная нагрузка на розетку не должна превышать 1,5-2 кВт, иначе она может загореться и привести к печальным последствиям. Поэтому перед покупкой ТЭНа нужно проверить состояние проводки и при необходимости демонтировать старую и .

Когда вопрос с электрикой и возможностями оборудования решен, можно приступать к расчету требуемой мощности для поддержания комфортной температуры в помещении.

В хорошо утепленных домах и квартирах будет достаточно уровня 40 Вт/м³. А при наличии щелей в окнах мощность обогрева должна быть увеличена до 60-80 Вт/м³. Покупать конкретную модель можно только после учета всех вышеописанных энергетических факторов.

Учет особенностей конструкции

Большинство ТЭНов отопления имеет оболочку из легированной стали, которая обеспечивает прочность и стойкость к коррозии. Медные устройства применяются преимущественно в нагревателях воды, хотя ограничений на их использование в самодельных радиаторах нет.

В чугунных и стальных радиаторах использование ТЭНов из цветных металлов нежелательно. Это может привести к ускорению износа материалов и соединений

Также при выборе необходимо учитывать направление резьбы заглушки, которое может быть правым или левым. Разные модели электронагревателей отличаются и диаметром фланцев. Они могут иметь размер от 0,5 до 1,25 дюйма.

Обычно к ТЭНу хорошего производителя прилагается краткая инструкция, в которой описываются его конструкционные параметры. Их изучение поможет купить устройство, которое точно подойдет к имеющемуся отопительному оборудованию.

Длина нагревательной трубки

Протяженность трубки является одной из главных характеристик, которые определяют эффективность работы устройства.

Большая её длина при равной мощности приводит к увеличению площади поверхности электронагревателя и ускорению теплообмена с рабочей средой. Это положительно сказывается на долговечности ТЭНа и скорости циркуляции теплоносителя.

ТЭНы с длинной трубкой идеально подходят для установки в самодельные регистры, которыми удобно обогревать большие помещения и хозяйственные постройки

Желательно, чтобы трубка проходила по всей длине рабочей зоны отопительного прибора, не дотягиваясь до противоположной стенки на 6-10 см. Эта рекомендация позволит быстро и равномерно прогревать теплоноситель.

Наличие дополнительного функционала

Переплачивать за дополнительные возможности ТЭНов не всегда нужно. Если отопительный прибор используется в качестве вспомогательного и не имеет собственной встроенной автоматики, то покупка модели с термостатом имеет смысл.

Но при наличии в радиаторе или электроконвекторе собственных термодатчиков и механизмов контроля температуры дополнительные функции так и останутся невостребованными.

Встроенная в заглушку ТЭНа электроника должна иметь предохранительные механизмы, чтобы в случае поломки регулирующей платы не случился пожар

Поэтому приобретать дорогостоящие электронагреватели со встроенной автоматикой рекомендуется только при явной необходимости в таком оборудовании. При необходимости в индивудальном подборе температурного фона лучше купить , который можно использовать периодически.

Что касается производителей ТЭНов, то их выбор не принципиален. Основными поставщиками являются фирмы из России, Украины, Турции и Италии. Качество их продукции примерно одинаково, поэтому нет смысла переплачивать за бренд.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Практический обзор ТЭНов различных типов:

Видео #2. Обзор ТЭНа с терморегулятором:

Видео #3. Особенности блочного ТЭНа, используемого в отопительных электрокотлах отопления:

Покупка ТЭНа для отопительных приборов является непростой задачей. Для этого требуется четко знать характеристики оборудования, в которое встраивается электрический нагреватель. Поэтому останавливать свой выбор на конкретной модели нужно только после тщательного анализа её параметров.

Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фотоснимки по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как подбирали ТЭН для замены в электрокотле или в мобильном обогревателе. Поделитесь, что лично для вас стало решающим аргументом в выборе.

Трубчатый электронагреватель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Устройство трубчатого электронагревателя (ТЭН)

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — электронагревательный прибор в виде металлической трубки, заполненной теплопроводящим электрическим изолятором. Точно по центру изолятора проходит токопроводящая нить (обычно нихромовая или фехралевая) определённого сопротивления для передачи необходимой удельной мощности на поверхность ТЭН.

Применяется во многих бытовых и промышленных электроприборах: чайниках, кипятильниках, стиральных машинах, водонагревательных и отопительных котлах, и т. д.

ТЭН был изобретён и запатентован 20 сентября 1859 года Джорджом Б. Симпсоном в Вашингтоне, округ Колумбия^[1].

Двухконцевой ТЭН электроплиты в виде спирали. Регулирование мощности реостатным переключателем или циклическим включением-отключением по времени Одноконцевой ТЭН электроплиты в виде спирали с тремя нагревательными нитями разного сопротивления соединённых у глухого конца ТЭНа. Регулирование мощности сочетанием подачи тока на выводы переключателем (1 ^~2⁰; 1^~3⁰; 2^~3⁰; 1^~2^~3⁰)

Трубчатые электронагреватели могут иметь различные диаметры в диапазоне от 6 до 24 мм. В зависимости от конкретного применения (нагревания жидкости или воздуха), при производстве ТЭНов используются электрические изоляторы (диэлектрики) различного качества, которые должны сохранять свои диэлектрические свойства при низких, высоких и экстремально высоких температурах.

По конфигурации ТЭНы разделяют на двухконцевые (когда контактные выводы расположены с двух сторон) и одноконцевые («патронные»)— с контактными выводами, расположенными по одну сторону нагревателя. В электрических котлах стоят, как правило, блоки тэнов, или, как их еще называют, «ТЭНБ».

• ГОСТ 19108-73 «Электронагреватели трубчатые (ТЭН) для бытовых электроприборов».
• ГОСТ 19108-81. «Электронагреватели трубчатые (ТЭН) для бытовых нагревательных электроприборов. Общие технические условия». Под рук. В. М. Фомина (Министерство электротехнической промышленности СССР). Утверждён Госстандартом СССР. М.: Издательство стандартов, 1990.
• ГОСТ 13268-83. «Электронагреватели трубчатые (ТЭН). Общие технические условия». Министерство электротехнической промышленности СССР. Утверждён Госстандартом СССР. М.: Издательство стандартов, 1984.
• ГОСТ 13268-88. «Электронагреватели трубчатые. Общие технические условия». Разработан: Министерство электротехнической промышленности СССР. Утверждён Госстандартом СССР. М.: Издательство стандартов, 1988.

ТЭНы (ТЕНы) для отопления: виды, принцип действия, правила выбора

Просмотров: 6

Электрические ТЭНы десятилетиями не меняют свою конструкцию и остаются востребованными в отопительном оборудовании. Меняется форма этих приборов, конструктивные материалы, но остается неизменным принцип действия и эффективность.

Выбирая ТЕНы для отопления, важно знать их разновидности и схему работы, от которой зависит правильность функционирования в оборудовании.

Содержание статьи:

• Предназначение отопительных ТЕНов
• Внутреннее устройство электронагревателей
• Принцип работы устройства
• Виды ТЭНов для отопительных приборов
  • Трубчатые модели для бытового отопления
  • Оребренный вариант электронагревателей
  • Блочные конструкции ТЭНов
  • Приборы патронного типа
• Дополнительные функции электронагревателей
• Как выбрать отопительный ТЭН
  • Расчет мощности прибора
  • Учет особенностей конструкции
  • Длина нагревательной трубки
  • Наличие дополнительного функционала
• Выводы и полезное видео по теме

Предназначение отопительных ТЕНов

Электрические ТЭНы снискали популярность благодаря своей универсальности и высокому КПД. Вся потребляемая ими электроэнергия расходуется по прямому назначению – на обогрев окружающего пространства.

Основными отопительными приборами, где используются ТЕНы являются:

1. Переносные и стационарные масляные электрообогреватели.
2. Водяные радиаторы отопления.
3. Полотенцесушители для ванной.
4. Электрокамины.
5. Электроконвекторы.
6. Электрические котлы.

Указанное оборудование может использоваться в качестве основного или дополнительного источника обогрева. Стоит оно недорого, легко монтируется и не требует специальных навыков при эксплуатации.

Подключить ТЭН к чугунному радиатору центрального отопления можно после отсоединения общего стояка. Такой прибор можно использовать для основного и дополнительного обогрева

Внутреннее устройство электронагревателей

Внутреннее устройство удобно рассматривать на примере трубчатой модели. Электронагреватель представляет собой заполненную термопроводником керамическую или металлическую трубку с расположенной внутри спиралью.

В месте фиксации трубки к фланцу находятся изолирующие втулки, которые делают невозможным контакт токопроводящей спирали с корпусом ТЭНа.

В большинстве моделей ТЕНов используются аналогичные комплектующие, однако их долговечность может отличаться в зависимости от качества сборки

Крепится электронагреватель преимущественно фланцевым соединением, которое позволяет герметизировать внутреннюю среду отопительного прибора от внешнего пространства. Недостатком такой конструкции является невозможность замены спирали при её внутреннем перегорании.

Принцип работы устройства

Работает ТЭН по следующему принципу. При подключении к сети происходит нагрев внутренней спирали и передача энергии термопроводнику и наружной оболочке. В дальнейшем тепло передается окружающей жидкости, воздуху или твердому материалу.

При нагревании ТЕНа, погруженного в масло или воду, вокруг трубки создаются конвекционные потоки, которые перемешивают теплоноситель и способствуют его равномерному нагреву.

Электрические котлы известны своей надежностью и ремонтопригодностью. В них нет множества сложных деталей, поэтому они просты при эксплуатации и обслуживании

В безжидкостных отопительных приборах температура нагрева обычно ограничена, чтобы не повредить окружающие детали и не спровоцировать пожар.

Для ускорения теплообмена в них часто используется вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха как внутри прибора, так и в окружающем его помещении.

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:

1. Потребность в повышенной мощности прибора и высокой скорости нагрева рабочей среды.
2. 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.

 

Дополнительные функции электронагревателей

Выше были рассмотрены простейшие конструкции приборов, которые не имеют каких-либо встроенных регулировочных механизмов.

Блок терморегуляции может иметь механическую или электронную автоматику. Последняя более точна, но требовательна к параметрам домашней электросети

Но электронагреватели могут оборудоваться простейшей автоматикой, обеспечивающей устройству дополнительные функции.

К таковым относятся:

1. Терморегуляция. ТЕНы со встроенным терморегулятором для отопления имеют датчик температуры, который срабатывает при нагреве рабочей среды до определенного уровня. Регулировка электронагревателя происходит с наружной стороны фланца.
2. Антизамерзание. Эта функция обеспечивается упрощенным терморегулятором, который срабатывает только при понижении температуры до 0-2°C. Она препятствует замерзанию воды в трубах отопления, потребляя минимум электроэнергии.
3. Турбонагрев, который обеспечивает форсированный нагрев рабочей среды при первоначальном пуске оборудования. Необходимо помнить, что электропроводка помещения должна выдержать кратковременное повышение мощности.

Приборов, поддерживающих дополнительные функции, не так много, потому что зачастую регулирование работы отопительных приборов в целом производится с помощью отдельного блока автоматики.

Как выбрать отопительный ТЭН

Выбирая ТЭН, необходимо обращать внимание на его мощность, конструкцию, длину трубки и наличие дополнительных возможностей. Поэтому перед покупкой необходимо узнать как можно больше обо всех его характеристиках.

Расчет мощности прибора

Большая мощность ТЕНа не всегда является положительным качеством. При выборе важно учитывать несколько факторов, которые связаны с уровнем энергопотребления:

• предельная мощность теплоотдачи отопительного прибора в целом;
• возможности электропроводки;
• объем помещения.

Нельзя покупать устройство с мощностью, которая больше 75% максимального уровня теплоотдачи отопительного оборудования.

Например, имеется радиатор с 10 секциями, каждая из которых отдает воздуху 150 Вт тепла, всего 1,5 кВт. При установке в него электронагревателя с мощностью 2 кВт поверхность батареи не сможет быстро отдать всю образующуюся энергию.

В результате ТЭН будет постоянно отключаться из-за перегревания.

Причиной быстрой поломки ТЭНа может быть неправильный выбор мощности прибора. В результате системного перегрева спирали она со временем перегорает

В квартирах с изношенной проводкой постоянная нагрузка на розетку не должна превышать 1,5-2 кВт, иначе она может загореться и привести к печальным последствиям. Поэтому перед покупкой ТЕНа нужно проверить состояние проводки и, при необходимости, её заменить.

Когда вопрос с электросетью и возможностями оборудования решен, можно приступать к расчету требуемой мощности для поддержания комфортной температуры в помещении.

В хорошо утепленных домах и квартирах будет достаточно уровня 40 Вт/м³. А при наличии щелей в окнах мощность обогрева должна быть увеличена до 60-80 Вт/м³.

Покупать конкретную модель можно только после учета всех вышеописанных энергетических факторов.

Учет особенностей конструкции

Большинство ТЭНов отопления имеет оболочку из легированной стали, которая обеспечивает прочность и стойкость к коррозии. Медные устройства применяются преимущественно в нагревателях воды, хотя ограничений на их использование в самодельных радиаторах нет.

В чугунных и стальных радиаторах использование ТЕНов из цветных металлов нежелательно. Это может привести к ускорению износа материалов и соединений

Также при выборе необходимо учитывать направление резьбы заглушки, которое может быть правым или левым. Разные модели электронагревателей отличаются и диаметром фланцев. Они могут иметь размер от 0,5 до 1,25 дюйма.

Обычно к ТЭНу хорошего производителя прилагается краткая инструкция, в которой описываются его конструкционные параметры. Их изучение поможет купить устройство, которое точно подойдет к имеющемуся отопительному оборудованию.

Длина нагревательной трубки

Протяженность трубки является одной из главных характеристик, которые определяют эффективность работы устройства.

Большая её длина при равной мощности приводит к увеличению площади поверхности электронагревателя и ускорению теплообмена с рабочей средой. Это положительно сказывается на долговечности ТЭНа и скорости циркуляции теплоносителя.

ТЭНы с длинной трубкой идеально подходят для установки в самодельные регистры, которыми удобно обогревать большие помещения и хозяйственные постройки

Желательно, чтобы трубка проходила по всей длине рабочей зоны отопительного прибора, не дотягиваясь до противоположной стенки на 6-10 см. Эта рекомендация позволит быстро и равномерно прогревать теплоноситель.

Наличие дополнительного функционала

Переплачивать за дополнительные возможности ТЭНов не всегда нужно. Если отопительный прибор используется в качестве вспомогательного и не имеет собственной встроенной автоматики, то покупка модели с термостатом имеет смысл.

Но при наличии в радиаторе или электроконвекторе собственных термодатчиков и механизмов контроля температуры дополнительные функции так и останутся невостребованными.

Встроенная в заглушку ТЭНа электроника должна иметь предохранительные механизмы, чтобы в случае поломки регулирующей платы не случился пожар

Поэтому приобретать дорогостоящие электронагреватели со встроенной автоматикой рекомендуется только при явной необходимости в таком оборудовании.

Что касается производителей ТЭНов, то их выбор не принципиален. Основными поставщиками являются фирмы из России, Украины, Турции и Италии. Качество их продукции примерно одинаково, поэтому нет смысла переплачивать за бренд.

Выводы и полезное видео по теме

Практический обзор ТЭНов различных типов:

Обзор ТЕНа с терморегулятором:

Особенности блочного ТЭНа, используемого в отопительных электрокотлах отопления:

Покупка ТЭНа для отопительных приборов является непростой задачей. Для этого требуется четко знать характеристики оборудования, в которое встраивается электронагреватель. Поэтому останавливать свой выбор на конкретной модели нужно только после тщательного анализа её параметров.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Электрические ТЭНы — для чего служат и какие бывают

Практически любой электронагревательный прибор оснащен нагревательным элементом той или иной конструкции. Используя один и тот же принцип — превращение электрической энергии в тепловую за счет нагрева проводника, — элементы очень различаются по типу и конструкции. Конструкция эта зависит от поставленных задач, условий работы и необходимой мощности конкретного нагревателя. Наибольшее распространение получили так называемые ТЭНы — трубчатые термоэлектронагреватели, изобретенные в XIX веке и с тех пор мало изменившиеся.

Как устроен трубчатый электронагреватель

Конструктивно термонагреватель представляет собой спираль из проводника с высоким удельным сопротивлением, свитым в спираль. Спираль помещается в металлическую или керамическую трубку той или иной формы, а свободное пространство внутри трубки заполняется специальной теплопроводной массой.

Как устроен ТЭН электрический

Эта масса служит не только для передачи тепла от спирали к трубке, но для и защиты самой спирали от окружающей среды, а также для электроизоляции. В отличие от открытой конструкции, когда токопроводящий материал открыт, такое устройство обеспечивает удобную и безопасную эксплуатацию нагревателя.

В отличие от приборов открытого типа (справа) трубчатые термоэлектронагреватели удобнее и безопаснее

Кроме того, трубчатая конструкция позволяет работать нагревателю непосредственно в агрессивных и токопроводящих средах, к примеру в воде.

Виды ТЭНов

Нагревательные элементы можно разделить на два вида:

• воздушные;
• водяные.

Воздушные ТЭНы, как можно догадаться из названия, предназначены для работы на воздухе и используются для непосредственного нагрева либо самого воздуха, либо тех или иных предметов, находящихся в воздушной среде. Подобные электронагреватели можно встретить в обычных электроплитках, духовых шкафах, комнатных обогревателях.

Назначение второго вида — нагрев жидкости. Такие нагреватели работают в электрочайниках, электротитанах, масляных или водяных отопительных системах. Отличным примером водяного ТЭНа может служить обычный бытовой кипятильник.

Классический пример водяного ТЭНа — обычный бытовой кипятильник

Отличия одного вида от другого невелики, но они есть. Прежде всего, водяной нагреватель отличается большим соотношением мощности к габаритам. Иными словами, он имеет высокую мощность при малых габаритах и площади поверхности. Обусловлено это тем, что прибор работает в среде с высокой теплопроводностью. Это позволяет быстро нагреть большой объем жидкости при минимальных затратах электроэнергии (меньше тепла в единицу времени расходуется на нагрев окружающего воздуха). Недостатком такой конструкции является то, что водяной ТЭН не может работать без погружения в рабочую среду (жидкость) — он сразу перегреется и сгорит, поскольку воздух имеет гораздо меньшую теплопроводность, чем те же вода или масло.

Воздушные же нагреватели имеют довольно большую площадь поверхности для своей мощности и не нагреваются так сильно, хотя внешне могут ничем и не отличаться от жидкостных.

Внешне ТЭН электрический водяной (слева) может ничем не отличаться от воздушного

Конструктивные отличия электронагревателей трубчатого типа

В зависимости от поставленных задач, нагревательные элементы могут сильно отличаться по конструкции. Они имеют не только различные мощность, размеры и форму, но даже различаются по материалам и внешнему виду.

Основные конструктивные типы нагревательных элементов следующие:

1. Гладкие.
2. Оребренные.
3. С терморегулировкой.
4. Блочные.
5. Патронные.
6. Кольцевые.

Гладкие нагревательные элементы

Они являются, по сути, универсальными и получили самое широкое распространение. Вы можете увидеть их в чайниках, мультиварках, электродуховках, плитах электрокаминах. Приборы этого типа относительно просты по конструкции, имеют умеренную стоимость и достаточно хороший КПД.

Оребренные ТЭНы

Их можно отличить по ребрам, которыми оснащена трубка элемента. Благодаря этим ребрам площадь прибора увеличивается в разы, а значит, устройства имеют повышенную теплоотдачу. Такие нагреватели, обладая высокой мощностью, могут успешно работать на воздухе без перегрева и позволяют существенно уменьшить габариты всего нагревательного устройства с сохранением его высоких характеристик и производительности.

Оребренный трубчатый электронагреватель

Оребренные конструкции используются для умеренного, но быстрого нагрева воздуха. Их можно встретить в электрокаминах (в том числе и с принудительной вентиляцией). Они же используются для воздушных тепловых заслонов в магазинах, цехах, на складах. Есть оребренные ТЭНы и во всевозможных относительно низкотемпературных сушильных печах.

ТЭНы с терморегулировкой

Этот класс приборов оснащается встроенными терморегуляторами, которые не только защищают сам ТЭН от аварийного перегрева, но и позволяют автоматически поддерживать температуру окружающей среды. При превышении заданной температуры специальный биметаллический контакт просто отключает питание нагревательного элемента и ждет, пока последний не остынет. Наибольшее применение такие типы нагревателей получили в конструкциях для нагрева жидкости — автоматических бойлерах, котлах, системах электрического отопления. Большинство из них (но далеко не все) имеют водяную конструкцию.

Электронагреватель со встроенным терморегулятором

Блочные ТЭНы

По сути, такая конструкция представляет собой несколько нагревателей, соединенных в один блок. Других особенностей этот тип нагревателей не имеет. Такие блоки используются для уменьшения габаритов оборудования с одновременным увеличением отдаваемой мощности.

Электрические ТЭНы, собранные в блок, имеют высокую мощность и одновременно небольшие габариты, поскольку все нагреватели отлично охлаждаются

Патронные нагреватели

Основное отличие такого типа нагревателя от классического — он имеет выводы питания на одной стороне и выполнен в виде патрона (стержня), плотно вставляемого в тонкостенную гильзу. При этом гильза крепится в самом приборе, а уж затем в нее вставляется нагреватель. Преимущества такой конструкции очевидны — вы можете произвести замену испорченного ТЭНа без слива рабочего тела. К примеру, вы можете быстро и просто заменить нагреватель в бойлере или котле, не сливая воду из системы водоснабжения и отопления. Такой тип приборов не получил особого распространения в быту, но широко используется в промышленности.

Патронный трубчатый электронагреватель

Кольцевые ТЭНы

По сути, они являются гибридом воздушного и водяного ТЭНа. Устройства надеваются на нагреваемый объект (скажем, трубу) сверху и, казалось бы, работают на воздухе, но благодаря специальной конструкции тепло отдают в основном стенкам трубы. Такие нагреватели очень удобны в эксплуатации, эффективны и легко заменяются. Кроме того, гибкая их конструкция позволяет быстро подгонять нагреватель под диаметр нагреваемого тела.

Нагреватель кольцевого типа

Материал трубчатых электронагревателей

Для изготовления нагревателей трубчатого типа сегодня используются самые различные и современные материалы. Сама спираль, как и прежде, изготавливается из материалов с высоким электрическим сопротивлением (нихром, константан, вольфрам и пр.), а вот материал корпуса (теплопередающей трубки) может быть самым различным. Сегодня в вашем распоряжении есть три типа нагревателей:

• металлические;
• керамические;
• комбинированные.

Алюминий. Он используется в относительно недорогих водяных нагревателях. Относительно недорогой материал, не боится коррозии, легко обрабатывается. Поскольку ТЭН работает в воде, низкая температура плавления алюминия не является существенной. Единственный недостаток таких нагревателей — их низкая механическая прочность и, как следствие, высокая взрывоопасность. Если вы, к примеру, включите бытовой кипятильник, изготовленный из алюминия, на воздухе, то он взорвется в прямом смысле слова. То же самое произойдет и при выкипании воды в том же электрочайнике.

Сплавы стали. Сталь намного прочнее алюминия и взорвать такой нагреватель гораздо сложнее. Но железо плохо обрабатывается и, самое главное, подвержено коррозии. Тем не менее в воздушных ТЭНах сплавы железа работают весьма успешно. Для водяных нагревателей обычное железо, конечно, не подходит. Исключение может составлять лишь нержавеющая сталь.

Сплавы меди. Медь — отличный теплопроводник и используется для изготовления ТЭНов достаточно широко. Ее используют чаще всего для изготовления воздушных оребренных устройств, хотя существуют и обычные трубчатые электронагреватели для воздуха и даже воды.

Керамика. Исключительно прочный материал, не боящийся коррозии. Использование керамики ограничивает лишь относительно высокая сложность и стоимость изготовления. Но несмотря на это, керамические приборы существуют и успешно используются в приборах высоких классов и надежности.

Комбинированные. Такие электрические нагреватели, как ясно из названия, выполняются из нескольких материалов, дополняющих друг друга по своим свойствам. К примеру, существуют воздушные ТЭНы, изготовленные из стали, но имеющие медное оребрение. Этим достигаются умеренная стоимость изделия, относительно небольшой его вес и отличные теплопроводящие характеристики. Еще один пример — водяные «керамические» нагреватели в стиральных машинах. Сама трубка в таких приборах выполнена из стали, но покрыта слоем керамики. Таким образом, вы имеете умеренный по цене прибор с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

ТЭН и его разновидности

ТЭН (нагревательный элемент) –является одной из основных элементов конструкции водонагревателя (бойлер). Назначение ТЭНа – нагрев воды. Электрический ток, проходя через ТЭН, нагревает его, и вследствие этого происходит нагрев воды, окружающей ТЭН. По этой причине очень важно своевременно чистить бойлер от накипи для обеспечения нормальной работы водонагревателя.

ТЭНы бывают т.н. «мокрые» и т.н. «сухие». «Мокрые», трубчатые ТЭНы, основной элемент такого ТЭНа – нихромая спираль, которая размещена внутри медной трубки, которая заполнена кварцевым песком для того, чтобы исключить соприкосновение спирали и медной трубки.

Для того, чтобы полностью исключить возможность контакта нагревательной спирали и нихромовой спирали, были разработаны «сухие ТЭНы, в которых спираль заключалась в специальную металлическую колбу повышенной прочности. Это существенно повышает безопасность владельцев водонагревателей, так как пробой ТЭНа и короткое замыкание с водой почти исключено.

Кроме того, повышается надежность водонагревателей, так как небольшие размеры «сухих»» ТЭНов позволяют устанавливать на одном бойлере не один, а два нагревательных элементов.

Существует разновидность «сухих»ТЭНов – т.н. стеатитовый сухой ТЭН. Каркас такого ТЭНа наборной, и изготовлен из стеатита (силиката магния). Термостойкость и диэлектричская и механическая прочность такого ТЭНа очень высока. Применение такого ТЭНа исключает возможность электрохимической коррозии бака и перегревания поверхности ТЭНа.

Тены для отопления можно разделить на группы по нескольким параметрам:

• По типу нагревательной поверхности они бывают трубчатыми, оребренными, стержневыми, плоскими и ленточными:
  • трубчатые электронагреватели используются во всех электрических отопительных приборах, в которых нагрев теплоносителя происходит в результате преобразования электрической энергии и тепловую. Изготавливаются они из углеродистой и нержавеющей стали, меди, титана длиной обычно от 20 до 600 мм из трубки диаметром от 6 до 18,5 мм любой конфигурации и мощности;
  • трубчатые электронагреватели оребренные используются в тепловых завесах и конвекторах для нагрева газа или воздуха, которым отапливается помещение. Ребра, изготовленные из металлической ленты, крепят к стальной нагревательной трубке специальными крепежными элементами перпендикулярно ее оси. Разветвленная наружная поверхность позволяет при меньшей температуре, массе и габаритных размерах нагревательного элемента увеличить его теплоотдачу;
  • ленточные нагреватели из листового алюминия или нержавеющей стали используют для нагрева плоской поверхности, например, теплого пола, но чаще всего в промышленном производстве;
  • плоские нагреватели производятся со спиралью в керамическом нагревателе для нагрева плоских поверхностей тоже в промышленности;
  • стержневые нагреватели предназначены для работы в отверстиях металлических деталей.
• По типу рабочей среды могут использоваться для нагрева воды, воздуха, газа, металла, масла, различных агрессивных сред в производстве.
• По сфере применения выпускаются бытовые нагревательные элементы для бойлеров, котлов отопления, радиаторов, духовых шкафов и электроплит, стиральных машин и электрических чайников и прочее.

Кроме того, ТЭНы, различающиеся по мощности от 15 до 15000 Вт на единицу поверхности, могут иметь дополнительные опции: терморегуляторы и датчики автоматического отключения в случае перегрева.

Трубчатые электронагреватели для воды

ТЭНы для нагрева воды обычно выполняются из нержавеющей стали, если используются для пищевых продуктов, или меди для водонагревателей. Хотя в местности, где вода жесткая, и в них нужно ставить нагревательные элементы из нержавейки, так как медь быстро выходит из строя из-за накипи. ТЭНы для водонагревателей ничем не отличаются по конструкции от других, разве что повышенными требованиями к герметичности и наличием терморегулятора в комплектации. По форме выполняются прямыми для вертикальных нагревателей, и с дополнительным изгибом для горизонтальных, чтобы вода нагревалась ближе к днищу. Оба конца трубки крепятся на фланце из латуни, углеродистой или нержавеющей стали.

ТЭНы для отопления

В системах отопления трубчатые электронагреватели могут использоваться в твердотопливных котлах, инфракрасных обогревателях, в радиаторах отопления.

Современные твердотопливные котлы не работают исключительно на твердом топливе. Один из наиболее распространенных видов – это котел на твердом топливе в комплекте с ТЭНом, в котором есть ограничитель температуры и термостат. ТЭН поддерживает невысокую температуру теплоносителя, например, в ночное время, и, запустив котел, легче поднять ее до комфортного состояния. Также поддерживая систему в определенном температурном режиме, он не позволяет ей замерзнуть при полном затухании твердого топлива.

Использование ТЭНов для обогрева дома имеет свои положительные и отрицательные стороны. Главный недостаток – это стоимость электроэнергии, самого дорогого источника тепла. Кроме того, если выходит из строя спираль, электротен приходится менять, ремонту он не подлежит.

К положительным моментам можно отнести:

• автономная установка отопительной системы, если нет доступа к газу или твердому топливу;
• автоматизация процесса отопления при установке нагревательных элементов с терморегулятором;
• экологичность отопительной системы, так как нет попадающих в окружающую среду вредных продуктов горения и топлива, которое нужно хранить;
• компактность и возможность выбора подходящей по условиям эксплуатации модели;
• небольшие расходы на монтаж и его простота.

ТЭНы для радиаторов отопления

В радиаторах ТЭНы устанавливаются для поддержания температуры теплоносителя в период кратковременного отключения системы центрального отопления или для дополнительного подогрева теплоносителя. Такой дополнительный подогрев ночью может быть выгоден, если основной источник тепла – котел на недешевом жидком топливе, а в доме установлен двухтарифный электрический счетчик.

ТЭНы для радиаторов отопления отличаются тонким фланцем и узким нагревательным элементом. Устанавливаются они на чугунных и алюминиевых радиаторах, могут выполняться различной мощности и отличаются длиной нагревательного элемента. В комплект поставки входит защитный кожух, который предохраняет нагревательный элемент от попадания влаги.

Поскольку в процессе изготовления на трубку наносится гальваническое покрытие хромом и никелем, то ТЭНы для радиаторов долговечны и надежны. Капиллярный термостат позволяет точно регулировать температуру нагрева, а два датчика температуры защищают устройство от перегрева. В современных ТЭНах есть дополнительные функции, например «Турбо», когда некоторое время для быстрого прогрева помещения прибор работает на максимальной мощности, или «Антизамерзание», предназначенная для поддержания минимальной температуры 10° С долгое время.

Установить нагревательный элемент в радиатор достаточно просто: снять заглушку с нижнего фланца отопительного прибора, ввернуть в отверстие ТЭН, установить термостат и подключить питание с заземлением. В паспорте на устройство должны быть указаны требования к герметичности, при несоблюдении которых радиатор может оказаться под напряжением, а это опасно для жизни. Преимущества установки ТЭНов в систему центрального отопления:

• защита помещения от промерзания;
• защита системы от повреждений в сильные морозы;
• экономичность, ведь вся энергия преобразовывается в тепло;
• импульсная работа, которая позволяет экономить электроэнергию;
• высокая точность регулирования температуры;
• дополнительные полезные функции;
• демократичная цена.

ТЭНы с терморегулятором

Нагревательный элемент для отопления с термостатами устанавливается на все без исключения бытовые нагревательные приборы, где в качестве теплоносителя используется жидкость. Максимальная температура нагрева теплоносителя составляет 80° С.

ТЭН со встроенным терморегулятором состоит из нагревательного элемента и термодатчика с регулятором температуры.

Критерии выбора

Выбирая трубчатый электронагреватель с терморегулятором, нужно обратить внимание на несколько важных моментов:

1. Материал трубки. Корпус ТЭНа может быть выполнен из кислотостойкой нержавеющей стали или более долговечной меди. Обычно наружная трубка имеет диаметр 13 мм, но бывают и менее мощные бюджетные варианты с диаметрами 10 и ли 8 мм;
2. Работа в воде и слабых щелочных растворах. В маркировке прибора на это указывает буква Р перед обозначением рабочего напряжения;
3. Мощность. Чтобы не перегружать бытовую электропроводку лучше приобретать ТЭН с мощностью не больше 2,5 кВт, иначе для него придется прокладывать от щитка отдельный кабель большего сечения;
4. Устройство термодатчика. Чтобы вышедший из строя термодатчик можно было легко отделить и заменить на новый, он должен располагаться вместе с терморегулятором в отдельной трубке и легко из нее выниматься. Вышедший из строя термодатчик заставляет ТЭН выключаться при низких температурах.

Сфера применения

ТЭН с терморегулятором используется в качестве нагревательного элемента:

• в радиаторах для организации временного отопления;
• в емкости для душа, где нужен временный подогрев воды.

То есть для временного использования ТЭН с терморегулятором является самым дешевым до начала эксплуатации устройством. Бюджетная модель с комплектующими вряд ли обойдется дороже 5–6 долларов, а смонтировать своими руками проблем не составит, ведь к любому прибору прилагается инструкция по его монтажу.

Трубчатые электронагреватели включаются в любое электрооборудование, связанное с нагревом. С развитием науки и технологии они совершенствуются, становятся более экономичными, безопасными и обрастает дополнительными полезными функциями. И все меньше используется самодельных устройств, которые и дешевы в монтаже, но по эксплуатационным характеристикам и, главное, по безопасности, далеки от приборов заводской сборки.

Электрические нагревательные элементы.Виды и устройство

Всевозможные электроприборы для нагрева широко применяются в быту почти в каждом доме. Главным компонентом подобных устройств являются электрические нагревательные элементы (ТЕН)(Спираль).

Разновидности

Выделяют всего два типа нагревателей:

1. Открытые электрические нагревательные элементы:
К нагревателям открытого типа относятся спирали. Спиральные нагревательные элементы отдают тепло за счёт конвекции и излучения. Они в основном подвешиваются на кронштейне из электрически изоляционного материала. Ещё есть спирали, положенные в изоляционных канавках.
2.  Закрытые электрические нагревательные элементы:
 — герметичные. К герметичным нагревателям относятся трубчатые нагревательные элементы. Электрические нагревательные элементы работают на основе конвекции, излучения и теплопроводности, преобразовывая электроэнергию в тепловую энергию;
 — негерметичные. Это спирали и ленты в защитной оболочке, выполненной из электроизоляционного материала. В качестве защиты могут применяться чешуйчатые бусы из керамики, надевающиеся прямо на спираль.

Особенности нагревательных спиралей

Для изготовления нагревательных спиралей применяют нихром или фехраль. Некоторые фирмы выпускают спирали из еврофехрали. Разные производители выпускают нагревательные элементы в зигзагообразной или круглой форме. Встречаются спирали, оборудованные по концам резьбовыми шпильками (винтами).

Свойства нихромовых спиралей:

• Сохраняют пластичность после остывания.
• Большое удельное сопротивление.
• Не накаляются при нагревании.
• Не потребляют кислород.
• Превосходные механические свойства.
• Сберегают свойства при длительной эксплуатации.

Нихромовые спирали с керамической основой можно неоднократно снимать, при необходимости поправлять и изменять их форму, подгоняя под нужные размеры. Эксплуатируют подобные нагреватели в быту, промышленности и прочих приборах.

Свойства фехралевых спиралей:

• Высочайшая жароустойчивость.
• Значительное удельное сопротивление.
• Стойкость к воздействиям агрессивной среды.
• Отсутствие окалины.
• Механическая устойчивость.
• Прочность на изгиб.
• Большой срок службы.

Применяются эти спирали в электропечах почти во всех отраслях промышленности и в других электроприборах (калориферах, электроплитках). Эти нагревательные элементы имеют меньшую плотность, служат дольше и стоят дешевле от нихромовых спиралей.

Свойства фехралевых и спиралей из прочих многокомпонентных сплавов:

• Высокое удельное сопротивление.
• Однородность структуры.
• Превосходная стойкость к воздействию разной среды (вакууму, воздуху, аргону и т.п.).
• Высокая пластичность.\
• Хороший предел ползучести.
• Большой срок эксплуатации.

Подобные спирали служат дольше, имеют меньшую плотность, большую пластичность и лучшее качество поверхности от нихромовых и фехралевых. Они считаются более надёжными и выносливыми, поэтому используются в приборах, предназначенных для работы при высоких температурах (1200Со).

Преимущества и недостатки спиралей

Преимущества нагревателей открытого типа:

• Простая конструкция.
• Быстрый нагрев.
• Лёгкость в ремонте.
• Невысокая стоимость.

Недостатки:

• Низкая электробезопасность.
• Риск замыканий витков спирали.
• Вероятность появления механических повреждений.

Ещё существуют спирали закрытого типа, они помещены в металлической оболочке, пространство которой заполнено порошком в качестве изоляции. Эти элементы разогреваются намного дольше, но они надёжнее и безопаснее в эксплуатации, самое распространённое применение таких элементов это электрические конфорки, для электрических плит.

Особенности ТЭНов: конструкция и принцип работы

ТЭНы (трубчатые электрические нагревательные элементы) представляют трубку, внутри которой посередине расположена токопроводящая нить или спираль. Трубка обычно изготовлена из металла, но есть приборы со стеклянной или керамической трубкой. ТЭНы с металлическими трубками предназначены для нагрева практически не агрессивных сред.

Стекло применяют для ТЭНов в промышленных установках, т.е. для химически сильноагрессивных сред. Керамические или из других благородных металлов трубки встречаются очень редко, изготавливаются они для особых случаев. Трубки бывают разного диаметра от 6 мм до 24 мм.

Нить из термоэлектрического сплава, может быть нихромовая или фехралевая. Эта деталь, хорошо запрессованная в сердцевине, имеет отменное сопротивление, поэтому сильно разогревается при прохождении электротока, но не плавиться.

Спираль (нить) исполняет роль нагревателя. Пространство между ней и трубкой наполнено теплоизолятором с хорошей теплопроводностью. В качестве него используют перикласт (кристаллическую окись магния MgO). MgO согласно ГОСТ 13236–83, обладает высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к высоким температурам. Изоляционный слой предотвращает контакт диэлектрика с трубкой и передаёт максимально эффективно тепловую энергию на поверхность.

Перед тем, как попасть в окружающую среду, тепловая энергия сначала проходит через диэлектрик, а потом через нержавеющие стенки трубки, нагревая воду или воздух.

Трубчатые электрические нагревательные элементы могут работать в следующих рабочих условиях:

• Жидких.
• Твёрдых.
• Газообразных.

ТЭН оснащён группой контактных устройств, предназначенных для его включения. В качестве контактов обычно применяют проводящие клеммы, которые располагают на изолирующих вставках.

Основные детали ТЭНа:

• Трубка.
• Нагревательный элемент — спираль или нить.
• Наполнитель.
• Изолирующий слой.
• Контактные устройства.

Подобная конструкция способна выдерживать длительную штатную нагрузку. При этом скачки напряжения кратковременные перегрузки сильно не влияют на работу нагревательного элемента. Некоторые группы ТЭНов оборудуются дополнительными деталями, к примеру, термопредохранителями или магниевыми анодными стержнями для продления срока работы.

Отличия нагревателей касаются не только материала исполнения, но также конструкции и их назначения. ТЭНы бывают разной длины и диаметра, выполняются из стали или титана, а также имеют разные электротехнические параметры.

Виды ТЭНов

• Оребрённые ТЭНы (ТЭНР). Эти нагреватели предназначены для нагрева воздуха, поэтому их называют воздушными. Материалом их выполнения является нержавеющая и конструкционная сталь. ТЭНР оребряют лентой, а также наборными шайбами.

• ТЭНы патронного типа (ТЭНП). Используются для нагревания пресс-форм, поэтому эксплуатируются в промышленных установках. Изготовлены из шлифованной нержавеющей трубы, имеют контактные выводы на одной стороне. Некоторые ТЭНП оснащены термоэлектрическим преобразователем. Иногда их применяют для нагревания газовых и жидких сред.
• Блок электронагревателей (ТЭНБ). Блоки обеспечивают повышенной мощностью обогрев сыпучих и жидких веществ, поэтому их часто называют водяными ТЭНБ. Производятся из разного материала и различной мощности. Крепления фланцев бывают резьбовыми и болтовыми.

• ТЭНы с терморегулятором. Эти электроустройства применяют для нагрева воды в любой ёмкости подходящего объёма с возможностью поддержания конкретно заданной температуры (электрокотлы и пр. оборудование).

• Кольцевые электрические нагревательные элементы (КНП). Эти устройства необходимы для обогрева литниковых втулок, прожекторов и т.п. Для производства оболочки используется нержавеющая сталь. КНП могут поставляться с оборудованной термопарой.

Маркировка ТЭНов

Пример; ТЭН 100 А 13 О 220 Ф2 R30 G1/2

Обозначения позиций в маркировке:

1- Трубчатый электронагреватель.
2- Развёрнутая длина 100 мм.
3- Длина контактного стержня А=40 мм,
(А=40, В= 65, С=100, D=125, E=160, F=250 (мм)).
4- Диаметр 13 мм, бывают следующие диаметры: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22.
5- Потребительская мощность.
6- Устройство предназначено для обогрева подвижного воздуха (О).

Обозначение нагреваемой среды:

P— Вода, оболочка из черной стали.
J — Вода, оболочка из нержавейки.
S— Неподвижный воздух, оболочка из черной стали.
T— Неподвижный воздух, оболочка из нержавейки.
O— Движущийся воздух, оболочка из черной стали.
K— Движущийся воздух, из нержавеющей стали оболочка.
Z— Масло.
L— Литейные формы.
7— Номинальное напряжение равно 220В.
8— Форма ТЭНа Ф2 (формы см. на рис.1).
9— Радиус гибки равен 30 мм.
10— Наличие резьбовых штуцеров G1/2.

Преимущества и недостатки ТЭНов

ТЭНы эксплуатируются в промышленных печах и почти в любой обогревательной технике. Водонагреватели, переносные радиаторы отопления, стиральные машинки и прочие приборы, в функциях которых есть нагрев, работают на основе ТЭНов.

Преимущества ТЭНов следующие:

• Универсальность и безопасность.
• Надёжность работы.
• Можно использовать в установках инфракрасного нагрева.
• Можно помещать в любую жидкость.
• Могут работать при различных ударных нагрузках.
• Надёжная герметизация спиралей.
• Разнообразие форм.

Трубчатые электрические нагревательные элементы обладают высокой стабильностью и прочностью, поэтому имеют длительный срок службы, но у них всё же есть и недостатки:

• Высокая металлоемкость.
• ТЭН с перегоревшей спиралью невозможно отремонтировать.

Эти устройства имеют более высокую стоимость от обычных открытых нагревательных спиралей. Но при эксплуатации подобных приборов лучше выбирать более безопасные варианты, не смотря на цену.

Похожие темы: