Любой резистивный нагреватель в своей конструкции имеет нить высокого сопротивления. Зачастую в качестве этой нити используют нихром или фехраль. От других типов электронагревателей трубчатые элементы отличаются иным типом конструкции корпуса. Греющая нить располагается внутри трубки и протягивается по всей ее длине. Фиксация нихрома/фехрали проводится с одной стороны на выходе шпильки. Резистивные сплавы обладают определенным внутренним сопротивлением, и в процессе прохождения по ним тока прогреваются до сверхвысоких температур.
При выборе резистивной проволоки в первую очередь важно узнать уровень ее устойчивости к протекающему току.
Сопротивление нагревательного элемента вычитается из параметров требуемой мощности устройства, которые определяются по закону Ома:
P = U*I.
где I – сила проходящего тока,
U – напряжение сети,
P – мощность.
В качестве примера возьмем нагреватель мощностью 1 кВт, который подключается к однофазной сети 220 Вольт. Определяем сначала силу тока по формуле:
I= P/U=1000Вт/220В=4,55А
Само сопротивление вычисляется по формуле:
R = U / I,
где R – сопротивление ТЭНа в Омах;
U - напряжение;
I - сила тока.
Имея уже вычисленные значения можно с легкостью перейти к расчету сопротивления нашего нагревательного элемента с нихромовой спиралью.
R = 220 / 4,55 = 48,4 Ом.
Чем ниже сопротивление нагревательного элемента, тем большую мощность он будет подавать. На практике у такого устройства вся мощность будет затрачиваться на накал самой спирали. КПД ТЭНов составляет около 98%. Чем выше мощность нагревательного устройства, тем меньше времени будет затрачиваться на набор рабочей температуры. Конструкция ТЭНа предусматривает наличие внутри корпусной трубки изоляционный порошкообразный наполнитель, который характеризуется высокой устойчивостью к температурным нагрузкам.
Виды ТЭН и области их использования
Трубчатые нагреватели применяются в самых разнообразных областях промышленности, где требуется нагрев и в быту. Существует огромнейшее количество разнообразных ТЭНов, которые в свою очередь разделяют на типы и подтипы. У каждого есть свои преимущества, а разнообразие конструктивных решений позволяет их использовать даже в самых неустойчивых и агрессивных средах. В среднем температурная выработка таких элементов нагрева составляет не более 450 градусов Цельсия.
Воздухонагреватели
Нагреватели воздуха применяются не только в промышленности, но и входят в конструкцию домашних отопительных приборов и даже целых систем. Их устанавливают в конвекторы, воздушные теплозавесы, сушильные камеры и т. д. У воздухонагревателей поверхность корпуса бывает гладкой или ребристой. Ребра увеличивают площадь поверхности нагрева. Благодаря такому решению значительно снижается нагрузка на резистивную спираль расположенную внутри нагревателя. Также наличие ребер продлевает срок службы ТЭНа.
ТЭН для воды
Нагреватели такого типа установлены в бойлеры, стиральные машины и посудомойки. Нагрев может доходить до точки кипения. На промышленных предприятиях, где есть необходимость нагревать большие объемы воды, также применяют эту категорию нагревателей только с повышенной мощностью. Часто появляется необходимость оснащать электронагреватели термостатами. Благодаря им обеспечивается автоматическая активация и выключение ТЭНа.
Гибкий ТЭН
Гибкие элементы нагрева применяются зачастую на формовочном литьевом оборудовании для обогрева пресс-форм и горячеканальных систем. ИХ очень удобно устанавливать в участки, где требуется формование контура горячеканальной системы.
Патронный ТЭН
Патронники — это отдельный класс трубчатых электронагревателей. Зачастую контактные выводы у них располагаются на одном конце, а второй герметично запаян. Один такой нагреватель, несмотря на небольшие размеры, может подавать температуру вплоть до 350 градусов Цельсия. Сам прибор довольно компактный и выполняется в форме рукава. Внешне представлен в виде металлической трубки с термоустойчивым выводом. Патронники характеризуются высокой удельной мощностью. Теплоотдача может быть контактной или конвекционной. Применяют их для нагрева масляных сред и разнообразных форм из металла. Монтаж проводится в специально проделанные отверстия. Входят в комплектацию греющих высокотемпературных установок обувной промышленности, литейные машины и т. д.
Кварцевые электронагреватели
В основе конструкции лежит спиральная проволока высокого сопротивления заключенная в кварцевую трубку. Данный тип нагревателя может использоваться самостоятельно, а может представлять собой греющую панель, где в металлический корпус заключены сразу несколько трубок из кварца. Металлическая основа выполняет не только функцию защиты, но и отражает ИК поток лучей. Кварцевые устройства нагрева незаменимы там, где необходимо цикличное нагревание с быстрым выходом на рабочий режим.
Набор необходимой температуры достигается уже через полминуты после включения нагревателя. Моментальный нагрев и быстрый сброс температуры очень важны в некоторых производственных сферах. Благодаря такой особенности кварцевых электронагревателей удается сэкономить энергоресурс, так как расход электричества минимален. Такие нагреватели по принципу трубчатых элементов нагрева могут иметь различную мощность, зависящую от шага намотки спирали. На нашем сайте вы можете подобрать уже готовые стандартизованные панели серии QP или заказать кварцевые нагреватели по индивидуальной сборке.
Сухой ТЭН
Данная категория нагреватель имеет керамическую изоляцию и открытый резистивный элемент. Конструктивно нагреватель состоит из керамических блоков, через которые протянута проволока высокого сопротивления. Нагревать сухими ТЭНами можно как воздушную, так и жидкую среду. Зависимо от среды применения в конструкцию будут добавлены некоторые элементы защиты. Для предотвращения контакта с агрессивной или влажной средой нагреватель может устанавливаться в специальную колбу, а потом уже на объект нагрева. Широкий спрос на эти элементы нагрева наблюдается в обогреве котлов, водонагревательных емкостях, гальванических ваннах.
Базовая конфигурация нагревателя в первую очередь предусмотрена для его использования в воздушной среде. Для установки его в жидкую среду необходимо заказать колбу. Замена устройства проводится довольно легко, в сливе жидкость нет необходимости можно просто выбрать нагреватель с колбы и поместить на его место новое устройство.
Керамические блоки сухих ТЭНов выполнены из термостойкой технической керамики. Нихромовая спираль установлена в специальные рифленые блоки. Когда электронагреватель подключен к сети, через него проходит ток, и резистор вырабатывает температуру вплоть до 800 градусов Цельсия. Помимо стандартных устройств могут изготавливаться сухие ТЭНы индивидуальной сборки с неравномерным распределением горячих зон. Холодные участки могут занимать до 10 мм.
Керамические модули между собой плотно соединены и зафиксированы на едином фланце. Подключение к сети может выполняться как по схеме «звезда», так и по схеме «треугольник».
