Какая причина ухудшения теплоотдачи круглого тена

Почему горят ТЭНы на водонагревателях

Постоянный контакт ТЭНа с водой, в составе которой находятся различные соли, кислород и другие примеси, является основной причиной, почему эта деталь выходит из строя чаще всего. Проблема касается не только стиральных машин или бойлеров, но и электрических котлов и любого другого оборудования, где применяются подобные нагреватели.

Чтобы понять, почему горят ТЭНы, разберемся в их конструкции и выясним, что приводит к возникновению подобной ситуации. Только тогда можно приступить к применению превентивных мер или замене устройства.

Как устроены ТЭНы?

Когда вода в бойлере или стиральной машинке перестает нагреваться, понимание конструкции ТЭНа позволит быстро найти и устранить неисправность.

Независимо от формы исполнения термоэлектронагреватели имеют идентичное строение и состоят из следующих компонентов:

• Трубка. Представляет собой внешнюю оболочку нагревателя, которая защищает внутренние компоненты от контакта с водой. Бывает стеклянной, керамической или металлической. Именно последний вариант наиболее распространен в бытовых приборах.

• Нагревательный компонент. Спираль или нить из нихромового сплава. Этот состав имеет высокое сопротивление, которое в соответствии с законом Ома обеспечивает превращение электрического тока в тепловую энергию.

• Изоляционный материал. Необходим для предотвращения контакта между спиралью и внешней оболочкой (трубкой). Материал обладает минимальной электропроводностью, но максимальной теплопроводимостью. Как правило, в качестве изолятора используется кристаллический оксид магния (периклаз).

• Контакты. Выведенные через изоляционную вставку клеммы. В зависимости от конструкции ТЭНы есть одноконцевые и двухконцевые. В первом случае клеммы расположены рядом, а во втором – с разных сторон нагревателя.

Важно учесть! Предназначение конкретного ТЭНа зависит не только от его конструкции, формы, материала трубки, но и диаметра, который варьируется от 6 до 24 мм.

Распространенные неисправности ТЭН

Простота конструкции не означает, что в выявлении неисправностей нет трудностей. Каждый конкретный случай индивидуален, поэтому не существует универсального решения.

Эксперты «Электронагрев» выделяют следующие основные поломки ТЭН:

1. Недостаточный нагрев. Причиной плохого нагрева воды может быть низкое напряжение электрической сети или наличие солевых отложений (накипи) на поверхности нагревателя.

2. Прибор не работает. Это говорит о полном выходе из строя ТЭНа в результате перегорания нихромовой спирали. Однако в некоторых случаях причиной может быть блок управления электрическим прибором.

3. Срабатывает УЗО или наблюдается наличие тока в воде. Подобные ситуации возникают в результате повреждения трубки нагревателя, через которую осуществляется утечка тока.

Важно! В случае отсутствия опыта и приборов для выявления неисправностей, чтобы избежать поражения током лучше доверить это дело профессионалам.

Как отремонтировать ТЭН водонагревателя или стиральной машинки?

Чтобы восстановить производительность ТЭНа, засоренного известняковыми отложениями, достаточно просто от них избавиться. Если проблема наблюдается в бойлере – потребуется его полная разборка с извлечением нагревательного элемента и последующей очисткой. Для стиральных машин есть специальное чистящие средство. Необходимо высыпать его в лоток для порошка и включить режим стирки с максимальной температурой нагрева воды.

Отдельно отметим промывку электрических котлов. Для удаления накипи с ТЭНов этих водонагревателей используется специальная химия и бустеры. Последние представляют собой насосное оборудование, которое под определенным давлением осуществляет циркуляцию заранее подготовленного раствора по системе отопления. Чтобы подключить бустер, потребуется предварительно отсоединить один из радиаторов или сам котел от системы отопления.

В ситуациях, когда ТЭН напрочь отказывается подогревать воду, проверить его техническое состояние можно путем «прозвона» целостности электрической цепи. Процедура выполняется с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления. Если значение на измерительном приборе близится к нулю или к бесконечности – ТЭН неисправен и требует замены.

Как предупредить поломку ТЭНа водонагревателя?

Для предотвращения образования накипи нужно использовать фильтры воды. При этом одним только картриджем для грубой очистки от ржавчины здесь не обойтись, поскольку соли жесткости находятся в полностью растворенном состоянии и не улавливаются. Чтобы снизить жесткость воды, применяются специальные фильтры с кристаллами полифосфата натрия, которые связывают катионы кальция и магния. Преимущество этого метода умягчения в том, что на выходе нет осадка.

Причинами перегорания или пробоя ТЭНы является износ трубки устройства и контакт нихромовой спирали с водой или скачек напряжения. В бойлерах для защиты нагревателя от коррозии применяются магниевые аноды, устанавливаемые возле спирали. Поэтому, чтобы продлить жизнь ТЭНы, регулярно выполняйте замену этой детали и не допускайте полного износа.

Защитить бойлер или стиральную машину от скачков в сети можно путем установки реле напряжения. Реле выпускаются в различных форм-факторах, поэтому доступны приборы на всю квартиру, отдельную электрическую группу или розеточный вариант для конкретной бытовой техники.

Реле напряжения улавливают даже незначительные скачки, и в случае превышения заданного параметра отсекают защищаемый участок или конкретный прибор. Когда напряжение стабилизируется, электроснабжение автоматически восстанавливается.

Какие есть критерии выбора ТЭНа?

При необходимости покупки нового ТЭНа важно обратить внимание на эти параметры:

• Тип фланца. Бывают штампованные и литые, при этом последние делятся еще на несколько типов. Они различаются расположением места установки анода, типом контактов, поддержкой той или иной формы исполнения ТЭНы.

• Мощность. Следует выбирать мощность нового нагревателя аналогичной той, что была у старого. Если подобного не удалось найти, тогда покупайте модель с меньшей мощностью, но не с большей. Узнать значение мощности старого ТЭНа можно на его корпусе или в паспорте водонагревателя.

• Наличие трубки термостата. В зависимости от модификации нагревателя их может быть одна или две. Внутри устанавливается датчик термостата. Если старый ТЭН имеет две трубки, а новый одну, два датчика можно расположить в одну трубу.

Стоит обратить внимание! Используемые в стиральных машинах и бойлерах металлические ТЭНы могут быть выполнены из нержавеющей стали или меди, с анодированием и без. Наибольшим сроком эксплуатации отличаются медные нагреватели, но и стоимость их выше по сравнению с теми, что из нержавейки.

Как заменить ТЭН в стиральной машине?

Во всех машинах автомат с верхней или фронтальной загрузкой нагревательные элементы расположены внизу бака барабана. Это сделано для того, чтобы устройство не перегревалось и всегда находилось в воде. Однако конкретное положение ТЭН зависит от торговой марки и модели машинки. Нагреватель может быть подключен со стороны передней или задней панели. Если не знаете, где именно находятся контакты ТЭНа, придется полностью разобрать машинку.

Перед началом всех работ тщательно подготовьтесь: возьмите набор отверток, разводной ключ, тестер для проверки нагревателя. Тщательная подготовка позволит избежать лишней беготни и сократит потраченное на замену время.

Снятие задней крышки потребует меньше всего усилий, поэтому следует начать именно с нее, предварительно отключив машинку от сети и водопровода. Если ТЭН подключен с этой стороны, не потребуется даже выполнять слив воды с фильтра помпы. В противном случае потребуется снять лоток для моющих средств, дверку и только потом переднюю панель.

В случае со стиральными машинками с вертикальной загрузкой нужно полностью разобрать корпус. Особенность этой техники в том, что расположение ТЭНа может быть не только спереди или сзади, но и сбоку.

Как заменить ТЭН в бойлере?

Перед заменой ТЭНа в бойлере его нужно отключить от сети и предварительно слить воду. Оптимально, если слив будет выполняться через соответствующую арматуру. Далее необходимо демонтировать декоративную крышку, скрывающую все электронные компоненты бойлера.

Когда клеммы нагревателя на виду, можно сразу проверить его техническое состояние с помощью тестера. Однако даже если нагреватель окажется исправным, необходимо выполнить его демонтаж для замены магниевого анода. Чтобы снять ТЭН, открутите удерживающий его винт или отстегните защелки.

Демонтируя нагреватель, важно очистить бачок бойлера от загрязнений, большинство из которых образовались в результате разложения магниевого анода.

Во время обратной сборки водонагревателя используйте только новые уплотнители. Это позволит избежать протечек и увеличит время между техническим обслуживанием.

Преимущества изготовленных под заказ патронных нагревателей

Электрические ТЭНы бывают всех форм и размеров. Одним из наиболее популярных типов нагревателей является патронный ТЭН, который в общем можно описать как круглую металлическую трубку с выводами, обычно выходящими на один конец, которые при подключении к электрическому источнику выделяют тепло. Выбор патронного нагревателя ничем не отличается от выбора других типов нагревательных элементов. Вы должны учитывать множество факторов, таких как область применения, условия окружающей среды, температурные характеристики и напряжение. Наиболее распространенные типы патронных нагревателей — это стандартная конструкция и патронные ТЭНы повышенной мощности.

Стандартная конструкция патронного нагревателя

Первой конструкцией патронного нагревателя был стандартный тип со спиралями в керамической трубке. Конструкция такого ТЭНа состоит из трубы из нержавеющей стали, в которую вставляются экструдированные керамические изоляторы с отверстиями по всей длине. Эти керамические сердечники обеспечивают электрическую изоляцию для проходящего через них спирального провода сопротивления, располагая провод сопротивления из нихрома рядом с центром нагревателя. После того, как сердечник и провод вставлены в трубку, в отверстия насыпается порошок оксида магния, который будет помогать рассеивать тепло. Один конец нагревателя закрыт диском с металлическим концом и, в зависимости от конструкции, может быть или не быть водонепроницаемым. Другой конец нагревателя, где провода питания выходят из нагревателя, обычно закрывается керамической крышкой. Доступны различные типы проводов и защиты кабеля.
Рис. 1. В стандартном патронном нагревателе керамические сердечники обеспечивают электрическую изоляцию для проходящего через них спирального провода сопротивления из нихрома. Из-за характера своей конструкции нагреватель патронного типа ограничен по своей способности выделять тепло или мощность на квадратный см. В зависимости от области применения для данной конструкции нагревателя обычно максимум 6 Вт / см 2 .

Высокотемпературная конструкция ТЭНП повышенной мощности

Как следует из названия, высокотемпературные патронные ТЭНы с обжимкой обеспечивают превосходные нагревательные характеристики по сравнению со стандартными патронными нагревателями, описанными выше. Поскольку они сконструированы по-разному, они позволяют увеличивать удельную мощность — до 10 Вт / см 2 или выше при определенных условиях.
Рис. 2. В высокотемпературном патронном нагревателе узел сердечника состоит из круглого изолятора из оксида магния с двумя отверстиями, проходящими по всей его длине, где резистивный провод намотан на сердечник. В конструкции высокотемпературных патронных нагревателей провод сопротивления из нихрома размещается близко к металлической оболочке. Размещение провода сопротивления рядом с оболочкой обеспечивает лучшую внутреннюю теплопередачу от провода к оболочке. В большинстве высокотемпературных обжимных патроных нагревателей используется трубка из инколоя или нержавеющей стали, в которую вставляется сердечник. Рабочая температура нагревателя и среда применения определяют выбор материала оболочки. Узел сердечника состоит из круглого изолятора с двумя отверстиями, проходящими по всей его длине, где резистивный провод точно намотан на сердечник. Два никелевых штыря проходят через отверстия в сердечнике и контактируют с каждым концом резистивного провода. Этот узел расположен в центре металлической трубки и окружен порошком оксида магния. Вся сборка уплотняется посредством операции обжатия для создания плотного нагревателя, который обеспечивает хорошую теплопередачу от резистивного провода к оболочке, сохраняя при этом электрическую прочность. Один конец нагревателя закрыт металлическим торцевым диском, который приваривается для обеспечения водонепроницаемости. Другой конец нагревателя, где провода питания выходят из нагревателя, обычно герметизируется керамическим материалом. Доступны различные типы проводов и защита кабеля (рис. 2).

Преждевременная поломка

Почему некоторые патронные нагреватели преждевременно выходят из строя? Наиболее частая причина — плохая посадка между нагревателем и отверстием, в котором он находится. В общем, неплотная посадка приводит к плохой теплопередаче. Когда теплопередача к устройству плохая (т.е. тепло некуда уйти), резистивный провод становится слишком горячим внутри нагревателя. Это приводит к чрезмерному окислению и возможному выходу ТЭНа из строя. Накопление тепла также может вызвать другие проблемы внутри нагревателя и сломать его компоненты. Лучшее для патронного нагревателя — это хорошо войти в отверстие, в которое он вставлен. Как правило, нагреватели изготавливаются на доли миллиметров меньше указанного номинального диаметра, чтобы максимизировать теплопередачу и минимизировать проблемы со снятием нагревателя. Из-за теплового расширения патронный ТЭН имеет увеличенный диаметр и длину при своей рабочей температуре, что заполняет этот зазор и обеспечивает хорошую теплопередачу.

Опции патронных ТЭНов под заказ

• Встроенные термопары. Термопары можно использовать для оценки эффективности теплопередачи в оборудовании. Измеряя и улучшая теплопередачу, вы можете сократить расходы на электроэнергию и продлить срок службы нагревателя. Патронные ТЭНы могут быть изготовлены с внутренними термопарами, которые могут быть либо незаземленными, либо заземленными на оболочку. Двумя наиболее распространенными типами термопар являются J и K, хотя последний встречается гораздо реже.
• Фланцы. Из-за существующих или ожидаемых условий фланец может быть прикреплен рядом с выводным концом нагревателя с помощью пайки или сварки. В случаях, когда нагреватели подвергаются вибрации или ударам, или когда нагреватель установлен в вертикальном положении, фланец может удерживаться на месте винтами для сохранения положения ТЭНа.
• Резьбовые втулки. Различные типы резьбовых втулок из латуни или нержавеющей стали могут быть прикреплены к патронному нагревателю с помощью пайки или сварки, в зависимости от требуемого материала. Чаще всего нагреватель ввинчивается в контейнер для нагрева жидкостей, таких как вода или масло. При использовании погружных устройств положение нагревателя является важным фактором: его следует располагать так, чтобы уровень жидкости никогда не открывал нагреватель во время его работы. Еще одно распространенное применение резьбовых втулок — помощь при снятии нагревателя. Простое закручивание гаечным ключом шестигранной головки втулки может помочь освободить нагреватель, когда он прилип в отверстии.
• Эпоксидные уплотнения. Эпоксидные уплотнения помогают защитить обогреватель от влаги и загрязнения маслом, чистящими растворителями, пластиковыми материалами, испарениями и органическими лентами. Эти уплотнения эффективны при температуре до 260 o C при непрерывной работе. Также доступны другие уплотнительные материалы.
• Варианты выводов подключения. Область подключения патронного нагревателя часто требует особого внимания, потому что это одна из наиболее часто используемых секций нагревателя. Чрезмерные температуры, изгибы проводов, истирание и загрязнение — это условия, которые можно устранить, выбрав определенные аксессуары.
• Термостойкие провода. Обычно в патронных нагревателях используются провода с изоляцией из стекловолокна, рассчитанные на температуру 250 o C. В приложениях, где выводы могут подвергаться воздействию гораздо более высоких температур — например, в канале горячеканальной пресс-формы — никелевые провода с изоляцией из стекловолокна с силиконовой пропиткой могут обеспечивать номинальную температуру 450 o C.
• Оплетка или гибкая трубка из нержавеющей стали. Оплетка из нержавеющей стали на проводах поможет им противостоять истиранию. Точно так же спиральная гофрированная трубка из нержавеющей стали защитит от истирания и некоторых типов загрязнений, таких как твердые частицы и расплавленный пластик. Применение оплетки или трубки не приведет к созданию водонепроницаемого состояния вокруг выводов.
• Сброс напряжения при изгибе. При наличии изгиба выводов к нагревателю может быть прикреплено устройство для снятия натяжения, что сводит к минимуму чрезмерное изгибание выводов на выходе из нагревателя.
• Уплотнение области вывода. Герметизация может выполняться различными методами; у каждого свой температурный предел. При использовании в сочетании со специальными изолированными проводами уплотнение может блокировать попадание определенных загрязняющих веществ в нагреватель. Как правило, необходима холодная зона между уплотнением и активной (горячей) зоной нагревателя. Самые популярные уплотнительные материалы — эпоксидная смола, силикон и тефлон.
• Распределенная мощность. Если указано, распределенная мощность может помочь выровнять температурный профиль по длине нагревателя. Эта функция полезна в таких приложениях, как уплотнительная планка, где требуется равномерная температура по всему нагревателю.
• Секции без обогрева. Необогреваемые секции рекомендуются в тех случаях, когда провода могут подвергаться чрезмерному нагреву, поэтому требуется более холодный конец вывода. Необогреваемые секции также могут быть указаны, когда нагрев не требуется по всей длине патронного нагревателя.
• Трехфазное питание. Обогреватели могут быть изготовлены для использования с трехфазным питанием. Обязательно укажите, является ли источник питания трехфазным, треугольником или звездой.
• Двойное напряжение. Нагреватели могут быть сконструированы для работы при двух различных напряжениях.
• Зонированные обогреватели. Обогреватели могут быть построены с секциями, которые имеют автономное питание и управление.
• Квадратные патронные нагреватели. Как стандартные насыпные, так и высокотемпературные патронные нагреватели могут быть изготовлены с квадратным поперечным сечением.

Как и в случае с другими типами электронагревательных элементов, доступно множество других вариантов дополнительных параметров, в том числе:

• Провода с изоляцией из тефлона, ПВХ или неопрена.
• Соединители на концах выводов (накладки, кольца, лепестки, вилки и т. д.).
• Винтовые клеммы, выходящие из нагревателя на том же конце или на противоположных концах.
• Провода заземления.
• Стекловолокно или силиконовый кембрик поверх проводов.
• Специальные заглушки.
• Встроенные термостаты, плавкие предохранители или термисторы.
• Оболочки из латуни или экзотической стали.
• Конфигурации Г-образного или гнутого нагревателя.

Итак, в следующий раз, когда вы будете выбирать патронный нагреватель, подумайте, как изготовление патронного нагревателя под заказ в соответствии с вашей задачей по нагреву может повысить производительность и продлить срок службы нагревателя.

Вопросы-Ответы

НАГРЕВАЕМАЯ СРЕДА — ВОЗДУХ

• ТЭНы для «спокойного» воздуха. Маркировка таких ТЭНов по ГОСТ 13268-88 – «S» и «T». Удельная мощность на единицу поверхности соответственно 2,2 ватт/кв. см и 5,0 ватт/кв. см. Максимальная температура на поверхности – 450 и 650 градусов. Съем тепла с поверхности нагревателя происходит за счет конвекции «спокойного» воздуха, контактирующего с нагретой поверхностью.
• ТЭНы для «подвижного» воздуха, еще их называют «обдуваемые», с маркировкой «О» и «К», удельной мощностью 5,5 Вт/кв. см и 6,5 Вт/кв. см. Съем тепла с поверхности нагревателя осуществляется подвижной струей воздуха, создаваемой, например вентилятором и движется эта струя со скоростью не менее 6 м/с (по ГОСТ). Естественно, что «обдуваемый» ТЭН по сравнению со «спокойным», имея одинаковые характеристики (размеры, материал, напряжение и пр.), может иметь значительно большую мощность и генерировать на своей поверхности больше тепла. При этом «обдуваемый» ТЭН не перегревается, т.к. избыток тепла интенсивно отбирается движущимся воздухом.

Когда речь идет об обогреве обычных помещений, в которых температуру воздуха нужно поднять до уровня 20-25 градусов, выбор ТЭНов не представляет затруднений: из таблицы ТЭНов на сайте выбирается ТЭН нужного типоразмера, мощности и напряжения, количество ТЭНов определятся общей необходимой мощностью из расчета (в среднем) 1 кВт на 10-12 кв. м площади помещения при стандартной высоте потолка 3 м и общепринятой утепленности здания. При этом температура ТЭНа повышается незначительно, т.е. это собственная температура ТЭНа плюс 20-30 градусов. Иначе обстоит дело, когда температуру воздуха нужно поднять до 150, 200 и даже 250 градусов. Это происходит в сушилках, печках-пекарнях, окрасочных камерах. В этом случае общая температура ТЭНа будет очень высокая: собственная температура ТЭНа плюс 250 градусов окружающего воздуха. Такая температура может неблагоприятно сказаться на «здоровье» ТЭНа – он может попросту перегреться.

Рассмотрим конкретный пример. Допустим, в камере для порошковой окраски изделий необходимо создать температуру +200 градусов. Опуская детали расчета, используем для этой цели ТЭН 140 В13/2,5 Т 220 (трубка длиной 140см, диаметром 13мм, мощностью 2,5кВт, из нержавеющей стали). Этот ТЭН имеет удельную мощность около 4,8 Вт/кв. см, а собственную температуру около 600 градусов. В рабочем режиме температура ТЭНа достигает 600+200=800 градусов, что превышает максимально допустимую температуру ТЭНа. А если учесть «разрешенные» скачки напряжения (+10%), разрешенное отклонение по мощности ТЭНа (+5%), то общая температура ТЭНа может быть еще выше. Долговечность такого ТЭНа становится под вопросом.

Возьмем ТЭН 140 В13/2,0 Т 220 (такой же, как и предыдущий, только мощностью ниже -2,0 кВт вместо 2,5 кВт). У этого ТЭНа удельная мощность равна 3,86 Вт/кв. см, собственная температура – примерно 480 градусов, суммарная температура ТЭНа около 680 градусов, что уже не так критично.

Очевидно, первый ТЭН, как более мощный, разогреет камеру быстрее, количество этих ТЭНов, исходя из необходимой общей мощности для разогрева камеры до нужной температуры, потребуется меньше. Но в конечном итоге эти «плюсы» могут перекрыться «минусами»: более мощные, но перегретые ТЭНы будут чаще выходить из строя, а это потребует более частой остановки окрасочной камеры и сборки-разборки ТЭНовых узлов.

НАГРЕВАЕМАЯ СРЕДА – ВОДА

Обозначение этих ТЭНов по ГОСТ 13268-88:

• «Р» — материал трубки ТЭНа – чёрная сталь;
• «J» — материал трубки ТЭНа – нержавеющая сталь.

Допускаемая удельная мощность (Р уд.доп.) на поверхности ТЭНа – 15 Ватт/кв.см. Этот показатель определяет максимально допустимую мощность ТЭНа. При подборе водяных ТЭНов необходимо соблюдать следующие правила:

• Эксплуатируя ТЭН, необходимо предпринять все меры для того, чтобы предотвратить образование на его поверхности «накипи» — это отложения на трубке ТЭНа различных примесей, присутствующих в жидкости. Примеси присутствуют, например, в грязной или жёсткой воде, они обволакивают трубку ТЭНа в виде плёнки различной толщины. Чем толще такая пленка, тем хуже теплопередача от ТЭНа к жидкости, и в какой-то момент ТЭН может перегреться и выйти из строя. Особенно опасна в этом смысле вода, добываемая из артезианских скважин. Поэтому с самого начала эксплуатации ТЭНов необходимо озаботиться установкой всевозможных фильтров и умягчителей жидкости, а также производить профилактическую чистку ТЭНов и резервуаров.
• Активная часть ТЭНа должна быть полностью погружена в жидкость. Напомним, что активная длина ТЭНа равна полной его длине за минусом длины «зоны непрогрева» ТЭНа (это величина, на которую контактная шпилька с торца входит внутрь ТЭНа). Большинство водяных ТЭНов имеют зоны непрогрева А=40 мм, и В=65 мм, поэтому такие ТЭНы должны быть погружены в жидкость практически полностью. В случае применения ТЭНов с другими зонами непрогрева (С=100 мм; D=125 мм; Е=160 мм; F=250 мм; G=400 мм и т.д.) уровень жидкости должен быть выше зоны непрогрева на 20 – 30 мм.
• Иногда по технологическим причинам нагреваемую жидкость необходимо с некоторой периодичностью сливать из резервуара. В этом случае ТЭНы оголяются и из водной среды переходят в воздушную, т.е. работают в режиме смены сред «вода-воздух» (конечно, при сливе жидкости ТЭНы отключают). В таких случая не рекомендуется применять ТЭНы из черной стали, т.к при нагреве, остывании и смене сред черная сталь начинает интенсивно корродировать (ржаветь) и быстро разрушается. А, например, на нержавеющую сталь такие условия пагубного воздействия не оказывают.
• Для установки ТЭНа в резервуаре и его герметизации (уплотнительная прокладка) на торцах ТЭНа закрепляют щтуцера – втулки с резьбой и фланцем под прокладку. Закрепление штуцера на торце ТЭНа производится разными способами. Один из них – опрессовка штуцера специальными пресс-ножницами. Этот способ создаёт прочное и достаточно герметичное соединение штуцера с трубкой ТЭНа, которое позволяет использовать ТЭН при нагреве жидкости в резервуарах с внутренним давлением не более 0,25 мПа ( 2,5 атм.). Т.е в обычных системах отопления, в обычных нагревательных резервуарах ТЭНы с опрессованными штуцерами используются очень широко.

Если же давление в резервуаре превышает 2,5 атм. (например, в парогенераторах), опрессовка штуцера уже не дает достаточной герметичности, и штуцер необходимо либо припаять, либо приварить к трубке ТЭНа. Об этом нужно помнить при заказе ТЭНа, иначе штуцер будет «пропускать» жидкость по трубке ТЭНа, что в конечном итоге выведет его из строя.

В остальном же выбор ТЭНа не должен вызвать затруднений: по таблице на сайте выбирайте мощность, напряжение, длину и диаметр трубки ТЭНа, её материал и форму, необходимые штуцер и контактную часть.

Какова разница между сроком службы нагревательных трубок между встроенным отоплением и нагревом без воздуха

Электрические нагревательные трубки можно разделить на встроенный нагрев и нагрев воздуха в рабочей среде для сухого сжигания.

Так в чем же разница между этими двумя методами нагрева? Влияет ли это на конструкцию нагревательных элементов?

Основная разница: эффективность теплопередачи различна.

1. Встроенные электрические нагревательные трубки: поскольку они встроены в отверстие, их поверхностное тепло легко поглощается матрицей или модулем, поэтому эффект теплоотдачи электрической нагревательной трубки очень быстрый во встроенной нагревательной среде.
2. Нагревательные трубки с чистым воздухом: поскольку воздух препятствует теплопередаче, эффект очень слабый в условиях сухого горения нагретого воздуха.

♣ Влияние дизайна на электрические нагревательные элементы.

Поскольку эффективность теплопередачи различна, конструкция нагрузки на поверхность электрической нагревательной трубки отличается. Поверхностная нагрузка встроенных нагревательных электрических нагревателей может быть больше, чем при сухом нагреве на открытом воздухе.

Срок службы отличается для этих двух типов нагрева.

Срок службы встроенного нагревательного электронагревателя больше, чем у нагревательных элементов открытого воздуха, но он не абсолютен. Конкретная жизнь зависит от фактических размеров и мощности.

Как выбрать лучшие электрические нагревательные элементы

Электрическая нагревательная труба — это электрические компоненты, которые предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую энергию. Он широко используется в различных областях отопления, так как его простой производственный процесс, низкая стоимость, удобство использования, простота монтажа и отсутствие загрязнения воздуха.

Материал корпуса имеет нержавеющую сталь, углеродистую сталь, медь, титан, PTFE, карбид кремния и другие материалы. Это защитный слой нагревательной трубки.

Снаружи трубки центральная линия спирально намотана во внешней трубке. Сопротивление является компонентом, который преобразует электрическую энергию в энергию нагрева, поэтому он является сердечником нагревательных трубок. Качество влияет на срок службы и производительность нагревательных трубок напрямую. Его материал имеет FeCrAL и никель-хромовую проволоку, такую ​​как Ni80Cr20, 0Cr25Al5. и т.п.

Оксид магния

Между нагревательной трубкой и нагревательным проводом нам нужен хороший наполнитель с изоляцией и тепловыми характеристиками для передачи тепла, а также тот же коэффициент линейного расширения с нагревательным проводом, а также хорошая термостойкость и хорошая ударопрочность. Он не может оказывать химического воздействия на нагревательный провод и трубки при высокой или комнатной температуре.

Обычно используют оксид магния, едкий магний, глинозем и чистый кварцевый песок. И т.д. Заполняющий материал (от хорошего до плохого качества). Если клиенты не предъявляют особых требований, мы все выбрали хорошие показатели по оксиду магния.

Поверхностная нагрузка

1. Что такое поверхностная нагрузка?

Мощность на единицу площади на поверхности нагрева.

1. Формула расчета поверхностной нагрузки:

Поверхностная нагрузка (ш / см²) = W / D × π × L (см)

D = диаметр нагревательной трубки; π = 3,1415926; L = длина нагревательной части

ПРИМЕЧАНИЕ: L — длина нагревательной части, а не длина трубки. Потому что каждая нагревательная трубка имеет длину нагрева и длину охлаждения.

1. Технические данные о поверхностной нагрузке для справки.

Диаметр трубы (мм)	Поверхностная нагрузка (Вт / см²)
Φ6 — Φ10	≤22
Φ10.1-Φ14	≤20
Φ14.1-Φ18	≤16
Φ18.1-Φ22	≤12
Φ22.01-Φ40	≤10

Вышеуказанная поверхностная нагрузка обычно относится к нагреву металлической формы. Нагрев воды будет умножен на 2 до 2,5. Воздушное отопление будет от 50% до 60%.

Основные параметры электронагревательных элементов.

1. Электрическое напряжение: В
2. Электрическая мощность: Вт
3. Электрическая частота: Гц
4. Рабочая температура: ℃
5. Диаметр трубки: мм
6. Длина разбрасывания: мм
7. Вес: кг

Как разработать более совершенные электронагревательные элементы, сейчас является ключевой проблемой для многих предприятий. Большинство электрических нагревательных элементов выполнены из легированных электрических проводов сопротивления в качестве нагревательной части. Электрические нагревательные элементы, сделанные нами, используют лучшие провода сопротивления сплава (Ni80Cr20) в качестве нагревательной части.

Какая электрическая нагревательная трубка имеет максимальную температуру?

Клиенты часто спрашивают меня: если 220В 1000Вт, какая температура электрической нагревательной трубки самая высокая? Этот вопрос кажется простым, но на него сложно ответить. Потому что температура электронагревательной трубки связана со многими факторами. Сегодня я хотел бы рассказать вам, какая электрическая нагревательная трубка имеет самую высокую температуру.

♠ Нагревательная среда

Температура поверхности нагревательных трубок разная, если они нагреваются в масле, воде и воздухе.

♠ Время нагрева

Если время нагрева отличается, а также температура поверхности электронагревателя отличается.

♠ Технические параметры нагревательных элементов

Диаметр трубки, длина, толщина трубки, чистота магнезиального порошка и толщина проволоки сопротивления влияют на температуру поверхности трубки электрического нагрева.

Материал трубки

В качестве материала оболочки мы используем керамическую, стеклянную кварцевую трубу, медную трубу и трубу из нержавеющей стали. Температура поверхности различна для разных материалов оболочки.

Поэтому, отвечая на вопрос о том, что является самой высокой температурой электрической нагревательной трубки 220 в 1000 Вт, мы должны сравнить ее с одной и той же теплоносителем, одинаковыми параметрами электрической нагревательной трубки и различными материалами электрической нагревательной трубки. И затем, мы можем знать, что температура кварцевой трубки и керамической трубки самая высокая, потому что они не имеют порошка магнезии и не нуждаются в теплопроводности при одинаковом времени нагрева.

Можно ли нагревать элементы нагрева воды снаружи?

В нашей повседневной жизни мы должны сталкиваться с тем, что водонагревательные трубки быстро перегреваются, не вставляя их полностью в воду, и вскоре нагревательная трубка загорится красным и черным и, наконец, перестанет работать. Теперь я хотел бы объяснить вам, как электрические водонагревательные трубы нагреваются снаружи.

Это следует проанализировать по расчетной мощности электрической нагревательной трубы: нормальная жидкостная электрическая нагревательная труба на метр расчетной мощности составляет 2-3 кВт, сухая электрическая нагревательная трубка на метр расчетной мощности составляет 1-1,5 кВт. (Мощность на метр относится к мощности, которую может переносить площадь нагрева на метр трубы электрического отопления.) То есть, поверхностная нагрузка на жидкостную электрическую трубу нагрева в два раза больше, чем у сухой электрической печи. нагревательная труба, а это означает, что тепло жидкой трубы электрического нагревателя в два раза больше, чем тепло трубы сухого нагрева электрическим током.

Кроме того, воздух оказывает препятствующее влияние на теплопроводность, поэтому, когда область нагрева жидкого электрического нагревательного элемента подвергается воздействию воздуха, температура поверхности электрического нагревательного элемента не может быть выпущена во времени, поэтому температура поверхности будет продолжать расти, внутренняя температура также будет расти. Когда внутренняя температура нагревательной трубки достаточно высока, чтобы выдержать температурный предел резистивного провода, резистивный провод перегорит. Когда провод сопротивления выжигает электрическую нагревательную трубку, она будет списана.

Как правило, мы можем объяснить, что нагревательная трубка для жидкости может передавать 3 кВт тепла, при нагреве воды или другой жидкости вода может быстро поглотить 3 кВт тепла, поэтому температура поверхности не будет слишком высокой. Воздух может поглощать только 1 кВт тепла, поэтому оставшиеся 2 кВт тепла остаются на водонагревательной трубке, в результате чего температура поверхности становится слишком высокой, а затем перегорает.

После объяснения того, можно ли нагревать электрические нагревательные элементы для кипячения воды, мы должны знать, почему область нагрева легко выгорает при воздействии. Поэтому при использовании жидкостной электронагревательной трубы область нагрева не должна быть отделена от жидкости для сухого горения. Если есть необходимость в неотапливаемой зоне, вы можете заранее связаться с дизайнером и забронировать холодную зону.

Патронные нагреватели

ОБЗОР

Патронные нагреватели можно рассматривать как «компонентные нагреватели», которые используются для выработки тепла во многих областях. Эти нагреватели широко используются в пресс-формах, штампах, плитах, горячей штамповке, литье пластмасс, обработке пищевых продуктов, упаковочном оборудовании, уплотнении, экструдерах, нагреве картера, пресс-формах для горячеканальных систем, клеев-расплавов, технологических емкостей, лабораторного оборудования, очистных резервуаров и штампов блоки.

Патронные нагреватели могут нести термопару внутри, чтобы помочь контролировать температуру. В нагреватели картриджа могут быть встроены различные диаметры, длины, мощности и напряжения. И он также используется для нагрева металлических деталей и оснащен резьбовой втулкой для нагрева жидкости.

Патронные нагреватели могут достигать температуры металла до 1400 ° F и достигать плотности ватта до 260 Вт на квадратный дюйм.

Заметки:

1. В зависимости от различной поверхностной нагрузки нагреватели картриджа можно разделить на: A (6 Вт / см2-12 Вт / см2), AA (12 Вт / см2 — 15 Вт / см2), AAA (15 Вт / см2 — 40 Вт / см2) ；
2. По разным уровням мы подбираем разные материалы, стоимость изготовления тоже разная.
3. Отечественная технология может достигать только 6 Вт / см2, материал — нержавеющая сталь 304, гарантия качества — обычно 3 месяца;
4. A, AA, AAA — это импортные материалы и импортные технологии, A и AA, как правило, изготавливаются из SS 321 из Германии или Incoloy 840. AAA, как правило, изготавливаются из Incoloy 800 или 840. На этот вид импортных картриджных нагревателей может быть гарантирован 1 год. ,
5. Ферро-хромо-алюминиевые или никель-хромовые провода обычно используются в бытовых картриджных нагревателях; Импортируемые патронные нагреватели изготовлены из немецкого электронагревательного провода BGH или американского резистивного провода NiCr2080.

Производительность кассетных нагревателей:

1. Если материал оболочки использует Incoloy 800, температура может достигать 760 ° С. При этом необходимо использовать высокоплотный и высокотемпературный порошок магнезии, стоимость также очень высока;
2. Максимальная нагрузка на поверхность до 40 Вт / см2;
3. Максимальное напряжение может достигать 480 В переменного тока, а минимальное напряжение может достигать 5 В переменного тока.
4. Минимальный диаметр может быть 3 мм, максимальный — 35 мм.

Параметры картриджных нагревателей:

Материал оболочки	S.S304, 316L, 321; Инколой 800, 840; титан
Изоляционный материал	Высокочистый порошок оксида магния
Материал нагревательного провода	Никель-хром или железо-хром-алюминиевая проволока
Макс. Напряжение	480VAC
Макс поверхностная нагрузка	40W / см2
Диапазон ошибок питания	+5%, -10%
Размеры	Минимальный диаметр: 3 мм. Индивидуальные
Структура свинцового провода	Внешние и вводные структуры
Тип провода	Изолированный чистый никелевый провод с внутренним стекловолокном, 750 ℃
Внешняя Тефлоновая Линия, 250 ℃
Внешняя силикагельная проволока, 200 ℃
Внешняя стекловолоконная никелевая проволока, 450 ℃
Фарфоровые бусины, 850 ℃
Встроенная термопара	К-тип, J-тип
Типы защиты провода	Металлическая сетка из нержавеющей стали
Шланг из нержавеющей стали

Меры предосторожности при использовании нагревателей картриджа:

1. При использовании одноголовочной электронагревательной трубки с высокой плотностью тока из-за быстрого рассеивания тепла при нагреве корпус из нержавеющей стали часто чернеет, окисляется и деформируется. Внутренний нагревательный элемент расплавляется высокотемпературным сжиганием воздуха, что сокращает срок службы самой одноголовочной электронагревательной трубки. Следовательно, превосходная одноголовочная электрическая нагревательная трубка не только требует хорошего качества изготовления, но также требует, чтобы материал пресс-формы, обрабатывающее отверстие и диаметр трубки были как можно ближе. Помимо облегчения замены одноголовочной электронагревательной трубки, подходящее отверстие также облегчает передачу тепловой энергии между ними и может продлить срок службы электронагревательной трубки самой нагревательной трубки.

2. При глубокой обработке отверстий формы следует обратить внимание на точность. Не разрешается сверлить отверстия на обоих концах, потому что соединение не может быть плотно закрыто и имеются большие поры, так что теплоотдача нагревательной трубки плохая, а температура нагреваемого тела неоднородна.

3. Следует отметить, что порошок оксида магния на выпускном конце трубы электрического нагрева не подвергается воздействию загрязняющих веществ и влаги в месте использования, чтобы предотвратить утечку, и предпочтительно резервировать 5 мм за пределами формы.

4. Лучше всего прогревать в течение 5 минут при запуске трубки электрического отопления, чтобы избежать опасности утечки электрического тока из-за попадания влаги или влаги в трубку. Электрическая нагревательная машина должна быть установлена ​​с заземляющим проводом.

Нагревательные элементы (ТЭНы) какие они бывают

Индустрия выпускает огромное количество тэнов, применяемых в самых различных устройствах и оборудоовании, в этой статье постараемся кратко сгрупировать все многообразие тэнов на несколько категорий. Одним из простых критериев группировки тэнов является среда, в которой работает тэн. По этому критерию можно выделить тэны для воды, масла, движущегося воздуха и спокойного воздуха. Сразу оговоримся, что существуют специализированные тэны, как патронные и т.п. применяемые в промышленности, но мы их рассматривать не будем в силу их узконаправленности и специфичности. Указанные 4 критерия позволяют разделить все мнообразие тэнов на группы, что в свою очередь помогает пользователю правильно подобрать тэн для своей цели. В зависимости от среды в которой работает тэн, он имеет различную мощность на единицу своей длинны( Удельная мощность) , из этого следует что тэн для воды имеет наибольшую мощность на единицу длинны, чем тэн для спокойного воздуха.

— Тэны для воды имеют наивысшую мощность на единицу длинны, и расчитанны для нагрева воды. Недопускается работа без воды, при нагреве масла как правило часто выходят из строя ( Масло густое, конвекция жидкости в нём происходит хуже чем в воде, поэтому тэн перегревается).

— Тэны для масла имеют ниже мощность на единицу длинны, чем тэны для воды, поэтому в густом масле не перегреваются. При этом тэн для нагрева масла можно использовать и для нагрева воды. При работе в воздушной среде выходят из строя. Среда работы таких тэнов масло и вода.

— Тэны для движущегося воздуха ниже мощность на единицу длинны чем тэны для воды и масла. Такие тэны рассчитанны на работу при интенсивном обдуве ( скорость воздуха не ниже 5-6 м\с) как правило имеют оребрение ( для теплоотдачи) или могут быть без оребрения. При работе в спокойном воздухе выходят из строя ( перегреваются). Возможно применение для нагрева воды, но на практике редко встречается, так как вся рабочая часть тэна должна быть в воде ( при неполном погружении в воду, та часть, которая находится в спокойном воздухе, перегреется). Применение таких тэнов — как правило вентиляционные системы.

— Тэны для спокойного воздуха имеют самую низкую мощность на единицу длинны, чем все перечисленные выше тэны, поэтому могут работать в спокойном воздухе. Также эти тэны могут работать в воде, масле, движущемся воздухе. Можно сказать что эти тэны в чём-то универсальны, но при одинаковой мощности они имеют больший размер, например тэн 2квт для спокойного воздуха будет иметь длинну в » развернутом виде» почти в 2-4 раза больше чем тэн для воды.

При подборе тэна для Ваших задач и целей одним из важнейших условий является среда, в котрой будет работать тэн, и следование изложенным рекомендациям поможет сделать оптимальный выбор.

Причины поломки и выхода ТЭНа из строя

В этой статье специалисты производственной компании «Марион» анализируют основные причины выхода из строя трубчатых электронагревателей и дают инструкции, как избежать некоторых из них.

5 октября 2022

Электрические нагреватели являются важнейшим элементом конструкции бытовой и промышленной техники и оборудования. Низкое качество материалов или нарушение правил эксплуатации приводит к тому, что ТЭН быстро перегорает, требуя ремонта или замены, которые можно выполнять самостоятельно или обратившись к сотрудникам профильных организаций.

Основные причины выхода нагревателей из строя

Причина поломки и отключения ТЭНа может заключаться в:

• браке при изготовлении;
• неправильном расчёте и выборе параметров при покупке;
• механических нагрузках, возникающих при вибрации;
• превышении предельно допустимой температуры эксплуатации;
• неправильно закрепленных и настроенных датчиках;
• низком качестве воды: с большим содержанием солей и других примесей;
• обрыве спирали;
• скачках напряжения в сети, пробоях на корпус.

Конструкция нагревателя включает в состав проволоку из нихрома или фехраля, помещенную в металлическую трубка со специальным наполнителем — периклазом. Производство ТЭНов должно осуществляться в соответствии с требованиями нормативов и международных стандартов, в которых указаны применяемые материалы, возможные типовые исполнения, а также и другие требования, соблюдение которых напрямую влияет на срок эксплуатации.

Существует несколько основных причин, почему ТЭН перегорает. Возникновение короткого замыкания или скачков напряжения в сети часто приводит к тому, что спираль нагрева обрывается, сеть размыкается и нагреватель прекращает работу.

Сгоревший ТЭН

Не менее распространенная причина поломки и отключения ТЭНа заключается в механическом повреждении или разрушении со временем эксплуатации изоляционного слоя. В результате возникает пробой электричества, вызывающий срабатывание автоматов защиты.

Неправильно установленные или вышедшие из строя датчики приводят к тому, что при скачках напряжения ТЭН не отключается, очень быстро выходя из строя и требуя замены.

Самый простой способ, который задерживает крупные молекулы солей благодаря одному или нескольким фильтрам разных видов. У этого метода есть недостатки: за любой системой очистки нужно внимательно следить, а фильтры — регулярно заменять. Кроме того, существуют соли металлов, размер которых меньше поры фильтра.

Устройство простейшего фильтра

Даже если в воду, в которой находится много солей, добавить некоторое количество кипяченой воды, нагрузка на ТЭН снизится. У этого метода также есть недостатки: к примеру, практически невозможно применить этот метод к бытовым водонагревателям.

Этот метод предполагает практически полную очистку воды от солей, но является достаточно дорогостоящим.

ТЭН, покрытый накипью

Шумит ТЭН в водонагревателе? Это не значит, что он вышел из строя. Чаще всего такой шум является результатом конвекции, образованию пузырьков воздуха, лопающихся при столкновении с холодными слоями воды. Аналогичный процесс можно наблюдать при работе электрочайника.

Как определить и устранить неисправность

Среди основных признаков того, что сгорел ТЭН в оборудовании или же имеет существенные неисправности:

• нагрев не происходит или длится слишком долго;
• температура воды меньше той, что задана регулятором;
• при прикосновении к корпусу возникают электрические разряды, срабатывает автомат защиты;
• если имеется панель управления, высвечивается ошибка;
• появляется неприятный запах гари;
• увеличился расход электроэнергии.

Если коротят ТЭНы, лучший способ избежать электротравмы — обесточить их и заменить. При возникновении поломок не следует пытаться устранить проблему самостоятельно, если нет необходимого опыта и знаний. Это может быть небезопасно, а также привести к еще более серьезным поломкам техники, которые потребуют более дорогостоящего ремонта.

Если сгорел ТЭН в оборудовании, то необходимо обращаться в профильные компании. Сотрудники сервисного центра имеют высокую квалификацию и опыт, весь необходимый инструмент. Производится внешний осмотр и проверка режимов работы, проверка с использованием мультиметров, прозванивание электрических цепей и определение пробоя, обрыва спирали. Следует использовать только качественные оригинальные запчасти, включая нагревательные элементы.

Как увеличить срок службы ТЭНа

Чтобы электрический нагреватель имел максимально высокий КПД и прослужил как можно более длительное время, необходимо соблюдать ряд простых правил, требования и рекомендации изготовителя. Монтаж и замена должны быть выполнены опытными специалистами, нужно своевременно заказывать диагностику и ремонт. Также следует:

• установить фильтр, который будет очищать воду от примесей, препятствуя образованию накипи;
• эксплуатируя нагреватель, следует избегать нагрева до максимальной температуры, поддержание которой потребует значительных ресурсов и вызовет перегрузки;
• установить магниевый анод для медных ТЭНов и следить за его состоянием, своевременно выполняя замену;

Медный ТЭН с трубками для датчиков

Соблюдение правил подключения и эксплуатации обеспечат длительный срок службы ТЭН и максимально высокие эксплуатационные характеристики.

Еще один способ продлить срок службы ТЭНа — защита его от перегрева. Самый простой способ это сделать — использовать термостат.

ТЭН с встроенным термостатом

Существуют следующие виды термостатов:

• стержневой термостат — это трубка, сделанная из материала, расширяющегося при нагреве. Как только трубка расширяется до определенных размеров, она отключает подачу электричества на нагреватель.
• капиллярный термостат работает по тому же принципу, что и стержневой, только нагреву подвергается жидкость в колбе (капилляре). При нагреве жидкость расширяется, возникает давление на мембрану, и термостат выключается.
• электронный термостат также осуществляет контроль над включением и выключением подачи электрического тока, только данные о температуре получает датчик на защитном реле.

Схема простейшего термостата

Итоги

Лучший способ обеспечить бесперебойную работу трубчатого электронагревателя — заботиться о качестве среды, с которой он взаимодействует, и о температурном режиме, в котором он находится. Проще всего контролировать степень чистоты воды и использовать термостаты, чтобы избежать преждевременного выхода ТЭНа из строя.

Специалисты ПК «Марион» могут проконсультировать вас как по вопросам выбора трубчатого электронагревателя, так и по особенностям его подключения и эксплуатации.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.