Электронагреватели: их разновидности, состав, подключение и обслуживание.

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки ТЭНов

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

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

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

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

Как выбрать ТЭН

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

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

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

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

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

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

Надежность работы трубчатых электронагревателей можно увеличить при выполнении следующих рекомендаций:

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

2) Необходимо исключить работу ТЭНов без воды.

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

Трубчатые электронагреватели: выбор, особенность, подключение

Любое электрическое нагревательное устройство сопротивления представляет собой элемент высокой мощности, с дополнительными приложениями в виде электрических изоляторов, оболочки защищающей от различных повреждений, крепления, устройства для подводки тока.

ТЭНы на сегодня являются самыми применяемыми и качественно выполняющими работу по дополнительному нагреву на оборудовании устройствами, где необходимо произвести низко- или среднетемпературный нагрев. Их конструкция позволяет в полной мере защитить внутренности прибора от негативного влияния окружающей среды.

Устройство трубчатых электронагревателей

Обычно трубчатые ТЭНы по нагреву состоят из корпуса в виде металлической трубки толщиной до 1,2 миллиметров, минимальная плотность оболочки – 0,8 миллиметра. Внутри трубки находится проволока, имеющая высокое удельное электросопротивление намотанная на сердечник по спиральному типу. Концы проволоки присоединены к контактному стержню, наружные выводы которого нужны для питания электричеством из сети. Оболочка может быть выполненной из углеродистой или нержавеющей стали. Углеродистая сталь используется для нагревателей, температура поверхности которых во время эксплуатации не должна превышать 450 о С. Нержавеющую сталь вносят в состав ТЭНов, которые должны будут функционировать в агрессивных средах и при более высоких температурных требованиях.

Детали, входящие в состав герметического трубчатого нагревателя:

Проволока из нихрома (нихромовая спираль);

Оболочка в виде трубки;

Периклаз или другое вещество выполняющее функцию наполнителя;

Шпилька для выводов;

Гайка для крепления;

Наполнитель изолирует спираль от оболочки нагревательного устройства. Также в свою очередь наполнитель обладает характеристиками высокой электрической изоляции и отлично проводит тепловую энергию. После того как трубка полностью наполнена веществом в виде периклаза или его аналогом нагреватель опрессовывают. Под воздействием высочайшего давления наполнительное вещество становится полностью монолитным и фиксирует спираль по всей осевой доле трубки нагревателя. После опрессовки трубчатому нагревателю придают нужную форму. Контакты с помощью изоляторов отделяют от оболочки ТЭНа, а торцы с помощью кремнийорганического лака герметизируют.

Преимущества и минусы ТЭНов

Трубчатые нагревательные элементы являются универсальными, надежными и безопасными в обслуживании устройствами. Данный тип нагревательных приборов отлично подходит для теплового воздействия на жидкую и даже газообразную среду. Их можно использовать в самых неблагоприятных условиях, где другие электроприборы монтировать опасно. Трубчатые нагреватели не выходят из строя при постоянных вибрациях и возможных ударах, и очень важно, что они не взрывоопасны. Температура ТЭНов во время непосредственной работы может доходить до 800 о С. Такие особенности дают возможность применять ТЭНы не только в кондуктивном или конвекционном нагреве, но и как излучатели в приборах ИК нагрева. Благодаря тому, что спираль находится в полной герметизации, сроки эксплуатации ТЭНов достигают десяти тысяч часов.

Трубчатые нагреватели могут иметь самую разную конструкцию, поэтому их, возможно, устанавливать в различные установки с самым разным значением. Кроме стандартных ТЭНов популярностью и немалым спросом пользуются патронные и плоские трубчатые нагреватели.

Как правильно выбрать ТЭН

По разным показателям параметров есть большой выбор ТЭНов. Производят трубчатые нагреватели с мощностью от 15 Ватт и до 15 кВатт в единице с развернутой длиной 250 до 6300 миллиметров, наружный диаметр может быть 7-19 миллиметров, а номинальное напряжение 12-380 в одном либо трехэлементном выполнении.

Выбирая ТЭН важно учитывать: предназначение нагревателя, его показатели мощности, питающее напряжение, условия использования (среда или объект нагрева, характер нагрева, условия теплового обмена, требуемую температуру).

Удельная нагрузка нагревательного элемента зависит от условий, в которых функционирует устройство, материала трубчатой оболочки и состава наполнителя.

Недостатком трубчатых электроприборов, главным образом, является то, что при перегорании спирали их невозможно отремонтировать. Также устройства, выполненные из дорогих материалов, автоматически поднимаются в цене.

Эксплуатация ТЭНов

Основными факторами, влияющими на выход из строя трубчатого нагревателя, является нарушение герметичности внешней части выводов и перепады напряжения (возможен разрыв нагревательного элемента из-за перегорания). Конечно же, механические повреждения оболочки тоже негативно сказываются на работе нагревателя. Все эти проблемы можно исключить, если соблюдать правила эксплуатации ТЭНов не производя чрезмерных усилий на контактные стержни во время подключения проводов к нагревателю и не допускать образования толстого слоя накипи.

Надежный и длительный срок службы трубчатого нагревателя можно обеспечить, если соблюдать следующие рекомендации:

Подключая провода к нагревателю, не прикладывайте к гайкам контактных стержней излишние усилия, чтобы не нарушить герметичность выводных концов.

Необходимо исключить работу мокрых ТЭНов если в емкости отсутствует вода.

Необходимо производить очистку накипи с поверхности нагревателя хотя бы один раз в три месяца, не допускайте отложений толщиной более 2 мм.

Данная информация является ознакомительной и направлена на то, чтобы помочь пользователю выбрать ТЭН нужных параметров и производить правильный уход за устройством по нагреву во время эксплуатации.

Устройство и принцип работы водонагревателя

Бесперебойный доступ к горячей воде обеспечивает человеку комфорт в жилых, производственных и офисных помещениях. Наличие возможности подключения к централизованным сетям горячего водоснабжения не гарантирует постоянную подачу подогретой воды в связи с профилактическими работами и аварийными ситуациями. Для загородных домов, дач и других строений, где нет магистральных тепловых сетей эта проблема многократно усиливается. Есть ли выход из этой ситуации? Конечно, есть! Необходимо просто установить водонагреватель и доступ к горячей воде будет обеспечен практически круглогодично.

Современное водонагревательное оборудование использует в своей работе различные виды энергоносителей: электроэнергию, природный газ, жидкое и твердое топливо. Одним из самых распространенных видов водонагревателей являются электрические приборы в разнообразных исполнениях. В этой статье мы рассмотрим основные типы такого электротермического оборудования, принцип работы водонагревателей, а также их конструктивные и технологические особенности. В заключение будут приставлены наиболее популярные модели бойлеров и водонагревателей на российском рынке такой техники.

Типы электрических водонагревателей

Наиболее экономичный способ нагрева холодной воды — это использование газовой колонки, но в большинстве случаев этот нагревательный прибор просто невозможно установить. В многоэтажных домах чаще всего отсутствуют специальные системы отвода отходов горения природного газа, а многие частные дома и дачи не газифицированы. Поэтому в этом случае монтаж электрических приборов для получения горячей воды не имеет альтернативы. Все электрические водонагреватели делятся всего на два типа: накопительные (бойлеры) и проточные. Ниже мы кратко рассмотрим принцип действия каждого типа по отдельности.

  1. Электрический накопительный водонагреватель (бойлер). Этот прибор чаще всего называют бойлером. Устройство представляет собой простой бак для воды с установленными нагревательными элементами (ТЭНами) и электронными или механическими системами управления. Сама емкость имеет термоизоляцию от внешней среды, что позволяет существенно экономить электроэнергию. Принцип работы накопительного водонагревателя статический. Бак заполняется холодной водой и она нагревается с помощью ТЭНов. Весь процесс нагрева и поддержания необходимой температуры происходит под управлением блока автоматики.

  1. Проточный электрический водонагревательный прибор. Принцип работы проточного водонагревателя динамический. В этом устройстве нет накопительной емкости для холодной воды. Процесс нагрева воды ТЭНами происходит в специальных трубах и змеевиках при постоянном потоке водной среды через эти элементы. Как и в накопительных системах, в проточных водонагревателях реализован принцип механического или автоматического управления с помощью электронного блока. Для быстрого нагрева сильного потока воды до необходимой температуры проточный электронагреватель должен иметь достаточную мощность, что является определенным недостатком.

Эти два типа электрических водонагревателей могут иметь различное исполнение. Существуют приборы с косвенным нагревом, где тепловая энергия передается воде через дополнительный теплоноситель в теплообменном модуле. В этом случае нагревательные элементы подогревают специальную жидкость, которая, в свою очередь, передает тепло холодной воде в теплообменнике. Кроме того, в качестве элементов нагрева могут использоваться не только ТЭНы, но и другие устройства, например, инфракрасные источники.

Но все эти устройства намного дороже, поэтому в основном используются проточные и накопительные водонагреватели с прямым подогревом воды нагревательными элементами сопротивления, то есть ТЭНами. Ниже мы более подробно рассмотрим устройство, принцип работы, преимущества и недостатки обеих типов электрического водонагревательного оборудования. Это позволит вам сделать правильный выбор устройства для бесперебойного обеспечения горячей водой своего жилья, офиса или хозяйственного помещения.

Накопительный водонагреватель

Устройство накопительного водонагревателя довольно простое. Главным элементом прибора является емкость для воды, изготовленная из нержавеющей стали или алюминия. Если бак изготовлен из простой стали, то его внутренняя поверхность бака покрывается специальными материалами, улучшающими его эксплуатационные характеристики коррозионную стойкость. В накопительном баке устанавливается нагревательный модуль, состоящий из одного или нескольких ТЭНов. ТЭНы могут быть «мокрыми» или «сухими». В первом случае нагревательный элемент контактирует непосредственно с водой, а во втором он помещается в трубку, которая и нагревает воду.

Читайте также:  Ремонт и уход кирпичных печей

Вся эта конструкция помещается во внешний кожух и изолируется от него специальным термоизоляционным материалом. В баке устанавливается термостат и другие необходимые датчики, подключенные к системе автоматики и информационным модулям. На внешней оболочке прибора монтируется система управления, механическая или электронная. Ниже представлена классическая схема накопительного водонагревателя в разрезе с минимально-необходимым набором элементов.

Как работает накопительный водонагреватель? Все довольно просто! Принцип действия бойлера построен на свойствах воды с разной температурой. Как мы знаем из школьного курса физики теплая жидкость стремится вверх, а холодная вниз. Именно на этом физическом явлении и построена работа всех накопительных водонагревателей. Снизу прибора подается холодная вода и нагревается ТЭНом. Поднимаясь она удаляется из бака через высокий патрубок забора горячей воды. Сам процесс простой, но для надежного функционирования всей системы требуется установка дополнительных элементов и систем как внутри бака, так и на защитном кожухе.

Внутри накопительной емкости устанавливается магниевый анод, который необходим для уменьшения количества свободных ионов в воде. Этот элемент позволяет заметно уменьшить коррозию внутренних частей бойлера. А также в баке устанавливается термостат, позволяющий регулировать температуру воды и отключать ТЭНы при достижении необходимого температурного режима. Весь процесс нагрева и отбора горячей воды в бойлере представлен на следующем рисунке.

В большинстве электрических накопительных водонагревателей устанавливаются датчики температуры, с выводом показаний на электронный дисплей или механический термометр. Подача холодной воды осуществляется через кран с обратным предохранительным клапаном. Управление режимами работы бойлера осуществляется как электронными модулями, так и механическими регуляторами в более простых моделях. К достоинствам накопительных электрических водонагревателей можно отнести возможность нагрева больших масс воды и низкое энергопотребление, а к недостаткам высокую стоимость.

Проточный водонагреватель

Устройство проточного водонагревателя полностью отличается от схемы принципа действия накопительного оборудования. Этот прибор не имеет емкости для накопления воды, а ее нагрев происходит при постоянном потоке жидкости через нагревательный модуль. В качестве такого модуля используется конструкция из труб с ТЭНами, которые могут располагаться как снаружи, так и внутри конструкции. Лучшим материалом для изготовления нагревательного модуля является медь, но в более дешевых моделях может быть использована нержавеющая сталь или алюминий.

Кроме модуля для нагрева воды в состав прибора входят различные дополнительные устройства. Датчик потока воды необходим для определения минимального напора воды, при котором можно эксплуатировать водонагреватель. Температурный датчик, регулятор температуры (термостат) предназначены для управления режимами работы. Тепловой предохранитель отключает систему при превышении максимально возможных температурах потока воды. На нижеприведенной картинке показана классическая схема электрического проточного водонагревателя в разрезе.

Как работает проточный водонагреватель? Этот процесс будет понятен даже школьнику! Из представленной схемы понятно, что холодная вода попадает в прибор через патрубок, а доступ в нагревательный модуль ей открывает реле давления. При низком давлении водонагреватель функционировать не будет. Регулятор температуры управляет процессом нагрева. Вода, нагретая до необходимой температуры, выводится наружу и подается в смеситель для использования потребителем. К достоинствам проточных электрических водонагревателей можно отнести невысокую стоимость и мгновенный нагрев воды, а к недостаткам высокое электропотребление и особые условия к электропроводке.

Обзор рынка электрических водонагревателей

В настоящее время на российском рынке электрического водонагревательного оборудования присутствует большее количество производителей как отечественных, так и иностранных. Конечно в основном доминируют иностранные производители такие как MTS и Lorenzi Vasco, но называть их продукцию чистым импортом нельзя. Большинство компаний открывает в России собственные производственные мощности полного цикла, с изготовлением основных комплектующих изделий. Это позволяет снизить себестоимость продукции и сделать ее доступной широкому кругу покупателей. Одной из таких компаний является итальянская корпорация Thermex, продукция которой уже практически стала российским брендом.

Более двадцати лет компания «Термекс» успешно работает в России, открывает собственные заводы и обеспечивает наш рынок электрическими водонагревателями высокого качества. Модельный ряд от этого производителя включает все типы электрического оборудования для нагрева воды. Популярность водонагревателя Термекс среди потребителей очень высока за счет инновационных идей, используемых при его изготовлении. Принцип работы водонагревателя Термекс, независимо от типа устройства, не отличается от аналогичных изделий других производителей. Но сразу следует сказать, что продукция компании завоевала доверие российского покупателя своими техническими характеристиками и доступной ценой.

Чем же так хороши водонагреватели от корпорации «Термекс»? Все очень просто! Модельный ряд продукции очень широк и позволяет практически любому потребителю подобрать оборудование для нагрева воды под свои нужды. Электрические накопительные водонагреватели Термекс выпускаются в широком диапазоне внутренних объемов от 10 до 300 литров. Проточные нагреватели различной мощности позволяют практически мгновенно нагреть проточную холодную воду до необходимой температуры.

К другим преимуществам электрических водонагревателей Термекс можно отнести следующие технологические и конструктивные особенности:

  • модельный ряд накопительных водонагревателей состоит как из круглых, так и плоских моделей различного объема с лаконичным дизайном;
  • качественная теплоизоляция изделий и автоматический контроль режимов работы позволяют значительно экономить электроэнергию;
  • в различных моделях используется как электронное, так и механическое управление, что позволяет оптимизировать весь процесс нагрева воды;
  • баки накопительных водонагревателей изготавливаются из специальной нержавеющей стали с высокой антикоррозионной стойкостью;
  • в проточных водонагревателях нагревательный модуль полностью производится из меди, что повышает его надежность и долговечность;
  • в некоторых моделях накопительных водонагревателей внутренняя поверхность баков покрывается биостеклофарфором, который полностью исключает коррозию емкости.

Кроме этого, в модельный ряд продукции от компании «Термекс» входят электрические водонагреватели с комбинированной системой нагрева воды.

Заключительная часть

Выбор типа оборудования для нагрева вода зависит от условий использования данной техники и финансовых возможностей потребителя. Если вам необходима основательная система с большими объема, то следует отдать предпочтение накопительным приборам, невзирая на затраты. Для тех кому горячая вода необходима здесь и сейчас в небольших объемах отлично подойдут проточные водонагреватели.

Видео по теме

Трубчатый электронагреватель

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — универсальное устройство, которое используется в различных бытовых приборах. Впервые такая конструкция была предложена американским изобретателем Симпсоном в 1859 году. Промышленное производство ТЭНов в исполнении, которое позволяет изгибать изделие под требуемым углом, было налажено фирмой General Electric в 1918 году. Конструкция этого устройства обеспечивает эффективный нагрев.

Принцип работы

В трубчатых электронагревателях происходит преобразование электроэнергии в тепловую. При этом рабочая среда нагревается конвекцией, излучением или за счет теплопроводности. Простота конструкции и надежность делает возможным использование устройства в бытовых приборах для нагрева различных рабочих сред. Его уникальность заключается в возможности использования при непосредственном контакте с нагреваемой средой в условиях атмосферного и повышенного давления. Трубчатые электронагреватели обладают устойчивостью к ударам и вибрациям.

Водонагревательные устройства

Трубчатый электронагреватель — основной элемент конструкции бойлеров, благодаря которому обеспечивается нагрев воды в баке. В его работе использован общий для подобных устройств принцип — при прохождении электрического тока по нагревательному элементу выделяется тепло, которое передается рабочей среде.

Особенности конструкции

Трубчатые электронагреватели подразделяются на «мокрые», которые имеют контакт с рабочей средой, и «сухие», не соприкасающиеся с ней.

Первый вариант исполнения называется открытым и предусматривает в своей конструкции стальную или медную трубку, которая заполнена веществом с высокой теплопроводностью. Во внутренней части находится нихромовая спираль, обладающая отличными электротехническими свойствами.

Второй вариант — закрытый. В нем используется специальная колба с особыми свойствами. Она изготавливается из магниевого силиката или стеатита. В этом случае передача тепла рабочей среде осуществляется посредством этого кожуха, который имеет с ней непосредственный контакт.

Мокрые ТЭНы

Трубчатые электронагреватели этого типа различаются имеют различную конфигурацию и отличаются мощностью. В зависимости от конструкции они предусматривают гаечное или фланцевое крепление. Производители бойлеров могут использовать фланцы путем литья или штамповки.

Некоторые модели предусматривают крепление для анода. В более простых конструкциях анод не используется. Тип бака бойлера определяет форму трубчатого электронагревателя. ТЭН может быть прямым или гнутым под определенным углом. Материалом нагревательного элемента, как правило, служит сталь или медь.

Сухие ТЭНы

Конструкция представляет собой стержень определенной длины и диаметра. Это менее универсальные устройства, так как изготавливаются для определенной модели водонагревателя. Они обеспечивают быстрый нагрев воды и бесперебойной водоснабжение при возрастании водозабора.

Сравнение «мокрой» и «сухой» конструкций

При фланцевой установке контакт трубчатого электронагревателя с жидкостью неизбежен. В процессе эксплуатации на нем образуется накипь и ржавчина, что приводит к снижению эффективности работы прибора и увеличению потребления электроэнергии. Кроме того, нарушается теплоотвод от поверхности ТЭНа, что приводит к отклонению от нормы термических показателей. Совокупность этих факторов обуславливает быстрый износ устройства. Для увеличения срока службы выполняют мероприятия по сервисному обслуживанию, которые связаны с определенными трудностями, и требуют слива воды из бака.

Фланец и колба «сухого» ТЭНа представляет собой единую конструкцию. Благодаря специальному покрытию внутренней части фланца, обеспечивается надежная защита от развития коррозии и не допускается появление отложений. Для заполнения пространства между элементами устройства используется масло или песок. Масляный вариант обеспечивает высокую скорость нагрева воды в баке за счет большей теплопроводности масла по сравнению с воздухом. За счет этого снижаются затраты электроэнергии. Модели, в которых используется песок, облегчают конструкцию без снижения ее эффективности.

Безопасность эксплуатации «мокрых» трубчатых электронагревателей снижается по мере увеличения слоя отложений на нем. Накипь может стать причиной пробоя, вследствие которого возникает вероятность электрического удара. Закрытые модели исключают возникновение подобного явления. Керамика или стеклокерамика, используемая для изготовления колб, не создает условий для скопления отложений и не допускает перегрева устройства. При этом упрощается сервисное обслуживание ТЭНа, так как нет необходимости удалять воду из бака при выполнении этой операции.

Изделия сухого типа — компактные, поэтому имеется возможность установки в один бойлер двух нагревательных элементов. Это способствует увеличению надежности и срока эксплуатации водонагревателя, который составляет около 15 лет. При использовании «мокрых» нагревательных элементов срок службы не превышает 5 лет.

Стиральные машины

Для выполнения своей функции стиральной машине требуется только холодная вода, так как конструкция агрегата предусматривает в своем составе трубчатый электронагреватель. Нагрев воды до требуемой температуры осуществляется благодаря ТЭНу, встроенному в бак.

Как правило, для нагревательного элемента отводится место в нижней части аппарата, которое защищено передней или задней крышкой. В некоторых моделях ТЭН устанавливается сбоку и закрыт стенкой стиральной машины.

Принцип действия

Внутри нагревательного элемента находится проводник, который обладает высоким электрическим сопротивлением, и способен нагреваться до высокой температуры. Он имеет оболочку из диэлектрика с высокой теплопроводностью, который предназначен для передачи тепла в рабочую среду. Нагревательная спираль имеет на концах контакты, которые соединяются с электрической сетью, и подают напряжение. Для определения температуры нагрева воды рядом установлен термодатчик.

Одновременно с запуском определенной программы стирки управляющий блок стиральной машины подает команду на трубчатый электронагреватель, которая обеспечивает поступление тока на устройство. При прохождении тока ТЭН нагревается и отдает тепло воде в баке. При достижении температуры, заданной программой, с датчика поступает сигнал на управляющий блок, и он прекращает подачу электроэнергии на ТЭН.

Основные характеристики

Основной параметр трубчатого электронагревателя — это его мощность, которая может достигать величины в 2,2 кВт. Скорость нагрева воды в баке стиральной машины напрямую зависит от этой характеристики. Электрическое сопротивление элемент находится в диапазоне 20-40 Ом. Непродолжительные изменения напряжения в сети не оказывает влияния на работу прибора, так как он обладает большим сопротивлением и инерционностью.

Причины выхода из строя

Заводской брак — редкая, но вероятная причина поломки трубчатого электронагревателя. Для устранения неисправности необходимо заменить элемент на новый с подходящими параметрами.

Основная проблема, возникающая при эксплуатации стиральной машины, связана с образованием накипи на поверхности ТЭНа. Присутствие отложений на поверхности устройства приводит к снижению его эффективности. Кроме этого, накипь обеспечивает условия для развития коррозионных процессов, которые становятся причиной разгерметизации металлического корпуса и короткого замыкания.

Читайте также:  Ионизатор воздуха. Электрическая принципиальная схема.

В обоих случаях ТЭН не подлежит ремонту, а требует замены.

Особенности конструкции

Конфигурация ТЭНа зависит от модели стиральной машины. Чаще всего, эта деталь принимает W- и U-образную форму. Кроме того, существуют варианты исполнения в виде спирали.

Для крепления трубчатого электронагревателя используются различные способы, а для соединения с электросетью используются клеммы разной высоты. Нередко для фиксации устройства применяется штуцер, диаметр фланца которого зависит от модели аппарата.

В конструкцию могут входить предохранители, которые защищают от перегрева, и температурный датчик.

При замене трубчатого электронагревателя следует обратить внимание на мощность новой детали. При несоответствии этого параметра правильность выполнения программы стирки, требуемая скорость и степень нагрева не гарантируются.

Холодильники

Казалось бы, что может быть общего у холодильников и нагревательных элементов, ведь они выполняют противоположные функции. Однако трубчатые электронагреватели играют важную роль в холодильном оборудовании. Они имеют специфическую конструкцию и обладают гибкостью, и выполняют несколько функций.

Назначение

Вода способна конденсироваться на охлажденных поверхностях, что в полной мере проявляется при работе холодильника. Рабочее пространство агрегата имеет значительно меньшую температуру, чем температура помещения, в котором он установлен. При открывании двери холодильника более теплый воздух проникает во внутреннее пространство холодильника и приводит к образованию конденсата.

В современных холодильниках используется система NO FROST, для реализации которой используется трубчатый электронагреватель. Это устройство рассчитано на режим работы, учитывающий условия эксплуатации агрегата, и предназначено для удаления конденсата, образующегося в испарителе.

Система NO FROST

В морозильных камерах холодильников с системой NO FROST отсутствует статический испаритель, что принципиально отличает их от устройств, в которых предусмотрено статическое охлаждение. Система состоит из таких элементов как испаритель, трубчатый электронагреватель, тепловое реле, таймер, вентилятор и слив воды.

Работа системы построена по следующему принципу. Испаритель находится под управлением электронного блока, который оборудован таймером. Он производит отключение компрессора и подает напряжение на ТЭН с определенным интервалом, что позволяет осуществлять оттаивание испарителя. Подача тока на нагревательный элемент прекращается при срабатывании термодатчика при достижении определенной температуры.

Трубчатый электронагреватель холодильника отличается надежностью, но при перепадах напряжения в сети возможен его выход из строя. Ремонт этого устройства нецелесообразен, поэтому производят его замену.

Электрические водонагреватели: классификация оборудования по различным параметрам + лучшие производители

Кто из нас не сталкивался с перебоями в горячем водоснабжении? Еще хуже обстоят дела в дачной либо деревенской местности, где в кране часто течет лишь холодная вода. Решить проблему помогут электрические водонагреватели, которые представлены в широком ассортименте и в различных ценовых категориях.

Об основных видах подобных приборов, их конструктивных особенностях и лучших производителях пойдет речь в нашей статье.

Основные типы электрических водонагревателей

По принципу работы приборы, использующие для нагрева воды электрический ток, можно поделить на две категории.

Проточные нагреватели воды

В подобных агрегатах повышение температуры воды производится путем ее прохождения через нагревательный элемент – ТЭН или спираль. Благодаря этому нагрев осуществляется практически сразу же после включения, а количество горячей жидкости ничем не лимитировано.

Установить такой тип водогрея можно и своими силами, если руководствоваться инструкцией производителя. Если вы никогда не занимались монтажом водонагревателя, переходите, пожалуйста, по ссылке и смотрите пошаговую инструкцию по установке проточной модели.

Основной недостаток подобных приборов – высокая норма единовременного потребления электроэнергии. Для обеспечения их работы часто требуется прокладка отдельного силового кабеля, сечение жил которого должно соответствовать нагрузке.

Минусом подобного электронагревателя воды можно считать также недостаточно высокий КПД.

Лучшие модели электрических проточных водогреев мы рассмотрели в этой статье.

Накопительные агрегаты для подогрева воды

Устройства этого типа, называемые также бойлерами, представляют собой емкости для жидкости с установленным ТЭНом, благодаря которому происходит повышение температуры содержимого резервуара. Такие агрегаты имеют больший коэффициент полезного действия и требуют меньших энергозатрат.

К числу недостатков накопительных моделей относятся:

  • лимитированное количество нагреваемой воды;
  • относительно большое время, требуемое для того чтобы поднять температуру жидкости;
  • громоздкость прибора.

Несмотря на перечисленные недостатки в настоящее время для бытовых целей значительно чаще используются бойлеры, нежели проточные агрегаты. В другой нашей статье мы привели критерии выбора электрического накопительного бойлера для нагрева воды.

Классификация накопительных приборов

По способу установки емкостных резервуаров можно выделить вертикальные и горизонтальные приборы, которые монтируются на стену соответствующим образом. В последнее время в ассортименте стали также появляться универсальные нагреватели, которые можно размещать как вертикально, так и горизонтально. Накопительные приборы, емкость которых превышает 200 литров, как правило, устанавливаются на полу.

У нас на сайте есть подробный инструктаж по установке накопительной модели водонагревателя своими руками.

Кроме того, выделяют еще целый ряд признаков, по которым можно классифицировать накопительные приборы для нагрева жидкости.

По принципу функционирования

По способу работы можно выделить изделия открытого и закрытого типа. К первому варианту относятся модели, которые можно применять в водоснабжении со слабым напором или даже для автономного использования без водосети.

Такие приспособления, незаменимые на дачах или в частных домах где нет подключения к центральной линии водоснабжения. Обслуживать они могут только одну точку водозабора, например, кран на кухне.

Более сложный вариант – изделия закрытого типа, которые монтируются в общей системе с выделенной линией холодного водоснабжения. После подсоединения они нагревают жидкость до нужной температуры – как правило до 60-85 °С.

По объему рабочего резервуара

Различные виды электрических бойлеров, предназначенных для нагрева воды, различаются по емкости, которая варьируется от 10 до 500 литров.

Условно, все модели можно поделить на три категории:

  • объемом до 30 литров;
  • емкостью 30-100 литров;
  • с баком, превышающим 100 литров.

Приборы с мини-резервуарами, для заполнения которых не требуется давление в водосети, обычно ставятся для обеспечения водой одной точки, например, умывальника. Как правило, подобные модели оснащены медными ТЭНами. Сборка подобных конструкций не составляет труда и может быть выполнена владельцем с точным соблюдением приложенной инструкции.

Средние по объему водогреи могут обслуживать одну либо несколько точек, находящихся поблизости друг от друга. Бойлеры этого типа могут иметь более сложную конструкцию с дополнительными функциями. При их сборке лучше задействовать специалистов.

Агрегаты максимального объема могут вмещать до 400-500 литров воды. Подобные приспособления, которые, как правило, используются в общественных зданиях или на производстве, снабжают горячей водой сразу несколько отдаленных друг от друга точек. Они также могут подключаться к котлам и централизованному отоплению. Монтаж подобных устройств должен осуществляться профессионалами.

По конструктивным особенностям

Различные виды электрических накопительных нагревателей воды, могут также отличаться по внутреннему устройству, а именно:

  • по расположению и мощности ТЭНа;
  • по способу регулировки температуры нагрева;
  • по предусмотренным возможностями.

Нагревательный элемент может быть обычным или «сухим», то есть расположенным в изолированном пространстве. Последний вариант обеспечивает более продолжительный срок службы, однако подобные модели стоят несколько дороже.

Следует обращать внимание и на мощность ТЭНов, которая варьируется от 1,2 до 3 и более киловатт.

Установка необходимой температуры может производиться непосредственно на термореле агрегата, что менее удобно, так как требует разборки электронагревателя. В современных моделях обычно осуществляется более удобное устройство регулировки температуры – на выносной панели.

Во многих современных агрегатах могут быть предусмотрены дополнительные функции, как, например, возможность самодиагностики прибора, отслеживание уровня заполнения бака, повышенная степень защиты от перегрева.

По материалу и форме бака

Наиболее важной частью емкостного устройства является внутренний бак, поскольку именно ему приходится переносить перепады температуры, давления, воздействие химических веществ и примесей, содержащихся в воде. При выборе водогрея следует обратить особое внимание на этот элемент конструкции.

Резервуары, как правило, выполняются из нержавеющей стали, которая часто покрывается дополнительным слоем защитного материала. В наиболее дешевых моделях для этого используется стеклофарфор. Он хорошо противостоит коррозии, однако достаточно хрупок при воздействии высоких температур.

С течением времени на поверхности могут появляться постоянно углубляющиеся трещины, что приводит к выходу бака из строя.

Более надежным вариантом служат эмалевые покрытия. Они отличаются эластичностью и менее подвержены растрескиванию, благодаря чему резервуары с такой поверхностью имеют больший срок эксплуатации.

Особо следует выделить титановую эмаль, обладающую высокой коррозийной стойкостью, небольшой массой и хорошей пластичностью. Кроме того, титан образует очень гладкую поверхность емкости, что увеличивает гигиеничность прибора, поскольку микропоры часто служат прибежищем для микроорганизмов.

Вместимость и форма баков во многом также определяет конфигурацию нагревателя. Стандартный накопительный прибор имеет вид продолговатого цилиндра диаметром около 45 сантиметров. Встречаются также модели меньшего диаметра, так называемые «слимы», которые можно установить в укромном уголке или в недоступном месте.

Советы по выбору оборудования

Проточные нагреватели целесообразно устанавливать для нужд больших семейств, где требуется большое количество горячей воды. При этом следует обратить внимание на тип проводов и состояние проводки, которая должна выдерживать большие нагрузки.

Специалисты рекомендуют ставить такие приборы в домах, оборудованных электрическими плитами, в противном случае понадобится прокладка дополнительного кабеля.

Агрегаты проточного типа часто укомплектовываются согласно предполагаемому применению: приборы для кухни снабжены сливом, через который вода подаются в мойку, а душевой комплект оснащен шлангом с насадкой. Больше рекомендаций по выбору проточной модели водогрея на душ рекомендуем посмотреть здесь.

При покупке накопительного электрического водогрея следует правильно рассчитать нужды семьи в горячей воде. Стоит иметь в виду, что для принятия душа требуется 30 литров, а ванны – 150 литров жидкости.

К этому нужно добавить расход воды для кухонной мойки, в среднем составляющий 20 литров. Таким образом, для семьи из трех человек требуется агрегат емкостью не менее 80 л воды.

Если же реальные нужды семьи небольшие, вряд ли стоит покупать мощный прибор, потребляющий большое количество электроэнергии. Если же такой агрегат был все же куплен по ошибке, возможно частично компенсировать затраты, теплоизолировав бачок, что поможет сохранять тепло на протяжении некоторого времени.

Важно также учитывать существующие в электросети лимиты на электрическую мощность. Как правило, для раздельного водопотребления на кухне и в ванной достаточно аппарата мощностью 12 кВт. Для однофазных электросетей предназначены водогреи мощностью 1-4,5 кВт, а для трехфазной – 6 и более киловатт.

При жесткой воде лучше использовать «сухой» ТЭН, который лучше защищен он выпадения накипи. Уменьшению выпадения осадков способствует использование в системе фильтрованной воды, для чего устанавливается дополнительный фильтр.

Обзор лучших брендов

Назовем несколько топовых производителей, водонагреватели которых неизменно получают высокие отзывы пользователей и специалистов.

Место #1 — итальянская компания Ariston

Известная итальянская марка, занимающаяся выпуском бытовой техники, изготовляет также водонагреватели различных ценовых категорий. Хотя в каталогах представлены различные варианты этих устройств, большую часть ассортимента занимают электрические накопительные агрегаты.

Модели от Аристон считаются одним из лучших вариантов по соотношению технических характеристик, качества и цены. Они отличаются удобным управлением, изящным дизайном, высокой степенью защиты. К минусам можно отнести отсутствие аппаратов с «сухими» нагревательными элементами.

Место #2 — шведский бренд Timberk

Шведский бренд занимается выпуском исключительно климатической, тепловой техники и водонагревательных приборов. В ассортименте представлены модели проточных и накопительных приборов, имеющих различный объем, мощность и комплектацию.

Среди плюсов можно назвать хорошо продуманную систему безопасности, простоту установки, неплохую теплоизоляцию и быстрый нагрев. К минусам относят не слишком продолжительную стандартную гарантию от производителя, равную одному году.

Место #3 — шведская компания Electrolux

Известный шведский бренд занимается выпуском бытовой техники, в том числе и водонагревателей. Компания не останавливается на достигнутом, внедряя новые технологии и совершенствуя выпускаемые изделия. В ассортименте огромный выбор газовых и электрических моделей, рассчитанных на разные сегменты рынка.

Вся продукция отличается фирменным дизайном, технической оснащенностью, простым и удобным управлением, которое может быть как механическим, так и электронным. Среди недостатков можно отметить лишь повышенную стоимость моделей.

Место #4 — итальянский бренд Thermex

Итальянская торговая марка, специализирующаяся на агрегатов разного типа и назначения: проточных, комбинированных, накопительных. Приоритет отдается бюджетным приборам компактных размеров, легким в установке и эксплуатации.

В каталогах представлено большое число аппаратов «слим» и приборов с плоским баком, что позволяет устанавливать их в труднодоступные места. Несмотря на доступную цену и простой дизайн, электронагреватели обладают достаточно широким функционалом и повышенной степенью безопасности.

Читайте также:  Группа безопасности отопительной системы

Место #5 — южнокорейская компания Hyundai

Одно из подразделений известного южнокорейского концерна занимается выпуском климатической техники, а также производством приспособлений для нагрева воды. В ассортименте, преимущественно, представлены накопительные электрические модели.

Для бойлеров этой фирмы характерен лаконичный, но вместе с тем запоминающийся дизайн, благодаря чему они легко вписываются в современные кухни и ванные комнаты.

Все устройства отличаются продуманной системой управления, безопасностью и эффективностью. На некоторых моделях имеется режим ECO, позволяющий минимизировать затраты электроэнергии.

Вы все еще сомневаетесь какой водогрей лучше – накопительный или проточный? В таком случае рекомендуем посмотреть сравнительный обзор этих двух видов водонагревателей.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном видео подробно излагаются конструктивные особенности различных видов проточных нагревателей:

Следующий ролик рассказывает об основных критериях агрегатов накопительного типа.

Советы специалиста по выбору электронагревателей можно услышать на приведенном ниже видеоролике:

Как мы видим, существует множество вариантов электрических нагревателей. Чтобы сделать нужный выбор, важно четко сформулировать требования к модели с учетом принципа работы, емкости, объема и других параметров.

Помимо технических характеристик важно обратить внимание на такие факторы как надежность бренда, длительность гарантийного срока от производителя, наличие сервисных центров.

Какой тип водонагревателя установлен у вас? Довольны ли вы его качеством, скоростью нагрева воды и потреблением электроэнергии? Пишите свои комментарии под этой статьей.

А может вы только подбираете водогрей и никак не можете определиться какой вам нужен – проточный или накопительный? Спрашивайте совет у других посетителей сайта и наших экспертов в блоке комментариев.

Электронагреватели: их разновидности, состав, подключение и обслуживание.

6.3. Электронагревательные элементы, их устройство и применение

Электронагревательные элементы (электронагреватели) могут быть отнесены к преобразователям электрической энергии. Они могут непосредственно преобразовывать электрическую энергию в тепловую и в электромагнитную, при этом взаимодействие с объектом нагрева приводит к образованию тепловой энергии. Электронагреватели (рис. 6.1) можно подразделить на:

– преобразователи электрической энергии непосредственно в тепловую;

– преобразователи электрической энергии в электромагнитную с промежуточным нагревом (ИК-генераторы);

– преобразователи электрической энергии в электромагнитные волны (СВЧ-генераторы, индукторы).

Электронагреватели по виду сопротивления могут быть подразделены на жидкостные и металлические. Жидкостные электронагреватели используют в электродных пищеварочных котлах, в которых жидкая среда — электролит. Ток подводится к погруженным в жидкую среду стальным или медным пластинам (электродам), при этом жидкая среда нагревается. Мощность этой группы электронагревателей зависит от удельного сопротивления электролита, площади омываемых им пластин и расстояния между ними.

Преимуществами жидкостных электронагревателей являются: простота устройства, длительный срок службы электродов, отсутствие опасности перегорания электродов при понижении уровня электролита (в этих случаях просто понижается мощность нагревателя), относительная простота регулирования теплового режима работы аппарата путем изменения уровня жидкости.

Недостаток этой группы электронагревателей — изменение сопротивления электролита в зависимости от его концентрации, при этом, естественно, изменяется и мощность нагревателя, что создает большие неудобства при эксплуатации соответствующих аппаратов.

Электронагреватели с металлическим сопротивлением по конструктивному оформлению подразделяются на: открытые, закрытые (с доступом воздуха) и герметически закрытые (без доступа воздуха).

Открытые электронагревательные элементы представляют собой нихромовые спирали, подвешенные на фарфоровых изоляторах, помещенные в бусы или уложенные в канавки керамических плиток. Передача теплоты от них к нагреваемой среде или посуде происходит главным образом излучением, поэтому их называют излучающими или открытого накала.

Закрытые электронагревательные элементы состоят из нагревательных спиралей, помещенных в защитную оболочку, которая предохраняет их от механических повреждений, но не преграждает к ним доступ воздуха. Нагревательные спирали наматываются на основание, выполненное из электроизоляционного жаростойкого материала, или запрессовываются в электроизоляционную массу (шамот с глиной, окись магния, периклаз и др.) и помещаются в прочный корпус соответствующей формы либо в пазы основания аппарата для нагрева рабочих поверхностей.

Примером применения нагревателей закрытого типа могут служить конфорки электроплит (рис. 6.2). Корпус конфорки отливается из чугуна и имеет пазы — канавки и ребра. В пазы запрессовываются нагревательные спирали из нихромовой проволоки с электроизоляционной массой (периклазом).

Для уменьшения потерь теплоты нижняя сторона конфорки закрыта стальным кожухом с воздушной прослойкой и тепловой изоляцией, расположенной на дне кожуха. Благодаря тепловой изоляции температура на наружной поверхности дна кожуха не превышает 120-140 °С. Включение конфорки в электросеть осуществляется через кабель.

Герметически закрытые трубчатые электронагреватели или, как их сокращенно называют, ТЭНы, получили наиболее широкое применение в тепловых аппаратах. По сравнению с другими нагревателями они отличаются компактностью, механической прочностью, удобством монтажа и эксплуатации.

ТЭНы представляют собой трубку (оболочку) с наружным диаметром 13,5 мм, изготовленную из углеродистой стали с защитным гальваническим покрытием или из нержавеющей стали, внутри которой помещена нагревательная спираль, выполненная из нихромовой проволоки марки Х15Н60 диаметром от 0,3 до 1,0 мм. В пространство между оболочкой и витками спирали запрессован периклаз или кварцевый песок, которые служат изоляцией, и, обладая хорошей теплопроводностью, обеспечивают небольшой перепад температур между спиралью и поверхностью трубки.

Спирали присоединяются (опрессовываются) к стальным контактным стержням, свободные концы которых выводятся наружу, и при помощи контактных гаек, шайб и кабеля подключаются к сети. Изоляция стержней обеспечивается фарфоровыми изоляторами, закрепленными на специальном жаростойком лаке (герметике), что предохраняет трубку от попадания в нее воздуха или влаги. Развернутая общая длина ТЭНа состоит из длины активной (греющей) части и пассивной, в которой размещаются контактные стержни.

В зависимости от условий теплообмена между поверхностью ТЭНа и окружающей средой их выпускают для тепловых аппаратов торговых объектов общественного питания в следующих исполнениях:

– воздушные — применяемые в жарочных и тепловых шкафах для подогрева неподвижного воздуха до температуры 350 °С и аппаратах с принудительной циркуляцией воздуха;

– водяные — для подогрева воды и водных растворов до температуры кипения в мармитах с водяной ванной, паровароч-ных и других аппаратах;

– масляные — для нагревания масла и пищевых жиров до температуры 200 °С в жаровнях и фритюрницах. Выпускают также ТЭНы для заливки в металлические отливки (конфорки, утюги, вафельницы).ТЭНы изготавливаются различной конфигурации с развернутой длиной трубки от 430 до 2467 мм и номинальной мощностью: воздушные — от 0,2 до 1,125 кВт; водяные — от 0,3 до 5 кВт; масляные:— от 0,3 до 0,8 кВт.

Трубчатый электронагреватель должен использоваться только в той среде, для которой он предназначен. При монтаже нагреватели не должны соприкасаться один с другим. Монтаж электронагревателей, работающих в жидкой среде, производится таким образом, чтобы активная часть нагревателя полностью находилась в жидкости.

Нагреватели подключают к сети через индивидуальные плавкие вставки, что позволяет легко устранять выход из строя любого ТЭНа, помещенного в аппарат. Для регулирования мощности аппарата электронагревательное устройство составляют из отдельных нагревателей, которые могут включаться в электросеть различными способами: параллельно, последовательно и др.

ТЭНы могут устанавливаться в электротепловых аппаратах блоками, состоящими из нескольких штук, а также заливаться в цветные и черные металлы и чугун, образуя нагревательные панели и конфорки. Температура нагрева поверхности трубки электронагревателя зависит от удельной мощности и нагреваемой среды.

В зарубежной практике ТЭНы изготавливаются с двумя спиралями, запрессованными в трубку, один конец которой наглухо заделан, другой имеет выход для обоих контактных стержней. Сечение трубок бывает: овально-сплюснутое, плоскотреугольное.

Источники инфракрасного излучения, ИК-генераторы можно подразделить на «светлые» и «темные» в зависимости от длины волны максимального излучения (кшх) и, следовательно, от температуры нагрева генератора. «Светлые» — такие генераторы, в спектре которых имеется видимая часть (светового) излучения (к = 0,4-0,8 мкм), а Хгаах = 0,77-2,66 мкм. К ним относятся кварцевые ИК-излучатели с йодным наполнителем КИ и КИО (буква «О» означает, что излучатели имеют отогнутые концы, выводимые за пределы рабочей камеры аппарата и охлаждаемые воздухом), зеркальные сушильные лампы, силитовые электронагреватели (СЭНы).

«Темные» — такие излучатели, в спектре которых отсутствует видимое излучение, а Х,тах = 2,6—4,3 мкм, что приблизительно соответствует температуре 670—1020 К. К этому типу генераторов относятся трубчатые электронагреватели (ТЭНы), конфорки, жароч-ные поверхности плит и сковород, стенки шкафов.

К источникам ИК-излучения относятся (см. рис. 6.3): силитовые генераторы, трубчатые кварцевые генераторы, зеркальные лампы, трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы), открытые металлические моноспирали и панельные излучатели.

Силитовые или карбидкремниевые электронагреватели (СЭНы) изготовляют на базе силита, т.е. смеси карборунда, свободного кремния и глицерина. Характеризуются сильной устойчивостью при высоких температурах работы, а также падением мощности вместе с увеличением температуры. СЭНы имеют ряд достоинств: малый инерционный период (30 с); нагрев до высокой температуры; длительный срок службы, простота изготовления и обслуживания: сравнительно низкая стоимость.

Изготавливают СЭНы в форме цилиндрического стержня постоянного или переменного сечения. СЭНы постоянного сечения изготовляют из крупнозернистого карбида кремния, переменного сечения — из мелкозернистого. Концы нагревателей покрывают окисью кремния с алюминием для понижения электрического сопротивления и обеспечения надежного контакта между стержнем и токопроводом.

Недостатками СЭНов являются окисление материала в среде водяного пара и снижение срока службы вследствие этого на 25-30%. Кроме того, повышение допустимой рабочей температуры силитового излучателя приводит к разложению карбида кремния и увеличению электрического сопротивления нагревателя. Для увеличения срока службы СЭНов их помещают в трубки из кварцевого стекла.

Керамические электронагреватели состоят из спирали и керамической трубки. Спираль может располагаться как внутри, так и снаружи керамической трубки и содержать один или два металла (биспираль, например хромоникелевая). Спектр излучения керамического электронагревателя со спиралью на трубке, естественно, складывается из спектров излучения трубки и спирали.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с вольфрамовой спиралью обладают повышенной мощностью, излучение сконцентрировано в трубке малого объема. Трубка вакуумируется и заполняется аргоном до давления 80 кПа с добавкой паров йода в количестве 1-2 мг. Это обеспечивает удаление налета вольфрама с внутренней поверхности трубки.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с вольфрамовой спиралью обладают высокой плотностью теплового лучистого потока q = (0,6-1,0)х105 Вт/см2 и практически безынерционны (выход на рабочий режим длится несколько десятых долей секунды). Вольфрамовая нить нагревается до высокой температуры (2400-2800 К).

Генераторы типа КИО отличаются от генераторов типа КИ своими отогнутыми концами, которые выводятся за пределы рабочей камеры аппарата, т.е. зоны действия высокой температуры и охлаждаются воздухом. Это предохраняет молибденовые выводы от окисления, а трубку — от растрескивания. Продолжительность работы кварцевых генераторов с вольфрамовой нитью в зависимости от их типа колеблется от 2000 до 5000 ч.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с хромоникелевой спиралью работают в диапазоне температур спирали 1350-1570 К. Спираль выполняется из сплава Х20Н80Т или ОХ27Ю5А и помещается в негерметизированную кварцевую трубку диаметром 18-20 мм. Кварцевые генераторы выпускают длиной от 0,4 до 2,0 м, мощностью 0,5-7,5 кВт. Электронагреватели данного типа применяются в электрогрилях.

СВЧ-генераторы. Основным элементом СВЧ-установки является СВЧ-генератор — прибор, в котором электрическая энергия постоянного или переменного тока преобразуется в энергию электромагнитного поля сверхвысоких частот. Широкое применение в электротермических установках СВЧ в качестве генераторной лампы нашли магнетроны непрерывного генерирования, которые характеризуются относительно простой конструкцией, достаточно высокой мощностью и КПД. Конструктивно магнетрон (рис. 6.4) представляет собой диод с особой конструкцией анода.

Анод выполнен в виде массивного медного блока кольцевой формы. Никелевый катод с оксидным покрытием, внутри которого находится нагревательная спираль из вольфрама, получает питание через выводы электрическим напряжением. Анодный блок (колебательная система) образуется четным числом полых резонаторов, соединенных пазами с внутренней полостью — пространством взаимодействия, в центре которого укреплен катод. Для вывода энергии используется медная петля, установленная в одном из резонаторов. Один ее конец припаян к стенке, а другой по коаксиальной линии выходит в волновод. Внешний конец линии закрыт колпаком из жаропрочного стекла или керамики, герметизирующим магнетрон.

Для поддержания теплового режима наружная часть анода имеет оребрение или рубашку, через которую пропускается охлаждающая вода. Анод магнетрона имеет высокий положительный потенциал относительно катода. Поскольку анод является корпусом магнетрона, его обычно заземляют; катод находится под высоким отрицательным потенциалом. Магнетроны непрерывного генерирования для электротермических СВЧ-аппаратов имеют выходную мощность от 0,5 до нескольких десятков киловатт, КПД их может достигать 70% и выше.

Ссылка на основную публикацию