Трубчастий електронагрівник

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Тру́бчастий електронагрівни́к (ТЕН) — електричний нагрівник опору, що складається з нагрівального елементу з контактними стрижнями на кінцях, запресованого разом з електроізоляційним наповнювачем в металеву оболонку[1][2].

Загальні поняття[ред.ред. код]

ТЕН було винайдено і запатентовано у США (Вашингтон, округ Колумбія) 20 вересня 1859 року Джорджом Б. Сімпсоном[3].

Трубчастий електронагрівник зазвичай виготовляється у вигляді металевої трубки, заповненої теплопровідним електричним ізолятором (наповнювачем). Точно по центру ізолятора розташований нагрівальний елемент у вигляді струмопровідної ніхромової нитки певного електричного опору для перетворення електричної енергії у теплову, яка передається на поверхню нагрівача.

Терміни та визначення[ред.ред. код]

Нагрівальний елемент — металевий провідник зі сплаву з високим питомим опором.
Наповнювач — ущільнений ізолювальний матеріал, що оточує електронагрівний елемент.
Герметизація торців — заповнення торців ТЕНа матеріалом, що забезпечує захист наповнювача від впливу на нього вологи.
Контактний стрижень — струмопровідна металева деталь, що служить для підключення ТЕН до мережі живлення.
Активна довжина — частина ТЕНа, у якій розташовується нагрівальний елемент.
Активна поверхня — поверхня ТЕНа на його активній довжині.
Розгорнута довжина — сума довжин прямолінійних та вигнутих ділянок ТЕНа.
Питома поверхнева потужність ТЕН — потужність, що припадає на 1 см² активної поверхні.
Опір ізоляції ТЕН — електричний опір ізоляційного матеріалу, виміряний між струмопровідними частинами і металевою оболонкою.
Робоча температура — температура на активній частині оболонки ТЕНа, яка виникає при експлуатації в умовах нормальної тепловіддачі при нормальних напругах.
Холодний стан ТЕН — термічний стан, при якому температура довільної частини ТЕНа відрізняється не більше ніж на 3° від температури навколишнього середовища.
Гарячий (робочий) стан ТЕН — стан ТЕНа при встановленому режимі в умовах нормальної тепловіддачі.
Номінальна потужність споживання ТЕН — потужність, що споживається ТЕНом в умовах нормальної тепловіддачі при робочій температурі, що вказана виробником на виробі.

Використання[ред.ред. код]

ТЕНи використовуються як комплектуючі у промислових та побутових приладах та установках і служать для нагрівання:

Трубчасті електронагрівники у порівнянні з іншими типами нагрівачів вирізняються:

  • можливістю їх експлуатувати при безпосередньому контакті з середовищами нагрівання газоподібними та рідкими при тиску до 9,8·105 Па, а також твердими;
  • надійністю при вібраціях та значних ударних навантаженнях;
  • різноманітною геометричною конфігурацією;
  • відсутністю електричної напруги на оболонці ТЕНа (за виключенням однокінцевих ТЕНів з напругою 36 В, що мають струмопровідну оболонку).

Експлуатація ТЕНів у тому чи іншому середовищі обмежується хімічною стійкістю оболонки і гранично допустимою температурою. ТЕНи не призначені для роботи у вакуумі і не є вибухобезпечними. Вибухобезпечнісь устаткування з використанням ТЕНів забезпечується конструкцією самої установки (системи) і визначається проектними організаціями, які несуть відповідальність за безпеку запроектованих установок.

Технічні характеристики трубчастих електронагрівників[ред.ред. код]

Основні параметри промислових трубчастих електронагрівників промислового призначення[2].

  1. Як наповнювач використовується кристалічний оксид магнію (периклаз).
  2. Оболонками служать електрозварні або суцільнотягнуті труби зі сталі марок сталь 10 і 12Х18Н10Т, труби з міді, латуні та алюмінієвих сплавів.
  3. Діаметр оболонки обирають з ряду 6,5; 8; 8,5; 9,5; 10; 13 або 16 мм
  4. Одинична потужність може становити від 0,1 до 25 кВт
  5. Напруга живлення може бути 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220 або 380 В
  6. Максимальна температура нагрівання 750°С
  7. Максимальна розгорнута довжина 250…6300 мм

Технічні характеристики ТЕН побутового призначення регламентуються ГОСТ 19108-81.

Структура умовного позначення[ред.ред. код]

ТЕН загальнопромислового призначення маркується за шаблоном: ТЕН-XXX/XXX УХЛ4 ГОСТ 13268-88:

ТЕН — трубчастий електронагрівник;
Х — розгорнута довжина ТЕНа по оболонці L, см;
Х — довжина контактного стрижня Lк, мм або умовна познака, наприклад, A (для 40 мм), B (для 60 мм) і т. д. аж до H (для 630 мм);
Х — номінальний діаметр ТЕНа, мм;
/ — роздільник;
Х — номінальна потужність, кВт;
Х — середовище нагрівання і матеріал оболонки ТЕНа (за ГОСТ 13268);
Х — номінальна напруга, В;
УХЛ4 — кліматичне виконання і категорія розташування за ГОСТ 15150-69.

Приклад:

ТЕН-100A13/3,5J220 УХЛ4 ГОСТ 13268-88

означає ТЕН з розгорнутою довжиною 1000 мм, з довжиною контактного стрижня 40 мм, діаметром 13 мм, номінальною потужністю 3,5 кВт, для води, на номінальну напругу 220 В.

Характерні випадки застосування ТЕН і питомі поверхневі потужності у залежності від умов експлуатації та матеріал оболонки наведені у таблиці:

Умовні познаки середовища нагрівання за ГОСТ 12368-88

Умовна познака
середовища нагрівання
Середовище нагрівання Характер нагрівання Питома потужність
Вт/см², не більше
Матеріал оболонки
ТЕН
X Вода, слабкий розчин лугів
та кислот (pH від 5 до 9)
Нагрівання, кип'ятіння з максимальною температурою
на оболонці 100°С
9,0 Мідь та латунь
(з покриттями)
J Вода, слабкий розчин лугів
та кислот (pH від 5 до 7)
Те ж 15,0 Нержавка жаростійка
сталь
P Вода, слабкий розчин лугів
та кислот(pH від 7 до 9)
Те ж 15,0 Вуглецева сталь
Q Вода, слабкий розчин лугів
та кислот (pH від 5 до 7)
Те ж 9,5 Алюмінієві сплави
S Повітря, ін. гази та суміші газів Нагрівання у спокійному газовому середовищі
до робочої температури на оболонці ТЕН 450°С
2,2 Вуглецева сталь
Т Повітря, ін. гази та суміші газів Нагрівання у спокійному газовому середовищі
до робочої температури на оболонці ТЕН 450°С
5,0 Нержавка жароміцна сталь
O Повітря, ін. гази та суміші газів Нагрівання у рухомому зі шв. 6 м/с повітряному середовищі
до робочої температури на оболонці ТЕН 450°С
5,5 Вуглецева сталь
K Повітря, ін. гази та суміші газів Нагрівання у рухомому зі шв. не менше за 6 м/с
повітряному середовищі до робочої температури
на оболонці ТЕН 450°С
6,5 Нержавка жаростійка сталь
R Повітря, ін. гази та суміші газів Нагрівання у рухомому зі шв. не менше 6 м/с
повітряному середовищі до робочої температури
на оболонці ТЕН 450°С
3,1 Вуглецева сталь
N Повітря, ін. гази та суміші газів Нагрівання у рухомому зі шв. не менше 6 м/с
повітряному середовищі до робочої температури
на оболонці ТЕН 450°С
5,1 Нержавка жаростійка сталь
Z Жири та оливи Нагрівання у ваннах та ін. ємкостях 3,0 Вуглецева сталь
V Луги, лужно-селітрова суміш Нагрівання і плавлення у ваннах та ін. ємкостях з робочою
температурою на оболонці ТЕН до 600°С
3,5 Вуглецева сталь
W Легкоплавкі метали:олово, свинець тощо. Те ж, з робочою температури на оболонці ТЕН 450°С 3,5 Вуглецева сталь
L Ливарні форми,
прес-форми
ТЕН, що вставлені в отвори. Є гарантований контакт
з металом, що нагрівається. Нагрівання до робочої
температури на оболонці ТЕН до 450°С
5,0 Вуглецева сталь
Y Металеві плити з
алюмінієвих сплавів
ТЕН залито у вироби. Робота з термообмежувачами з робочою
температурою на оболонці ТЕН до 320°С
13,0 Вуглецева сталь

Особливості експлуатації[ред.ред. код]

Перед експлуатацією ТЕНа перевіряють[2]:

  • опір ізоляції (при його зниженні нижче від 0,5 МОм або збільшенні струму витоку понад 0,75 мА/кВт ТЕН слід просушити при температурі 120…150°С протягом 4 — 6 годин);
  • надійність заземлення;
  • захист струмопровідних частин від випадкового дотику до них та попадання бризок (усі монтажні і ремонтні роботи слід проводить при відсутності електричної напруги);

При експлуатації ТЕНів:

  • необхідно слідкувати за станом контактних стрижнів струмопровідних провідників, не допускаючи ослаблення з'єднань;
  • при підтягуванні контактних гайок не допускається прокручування контактних стрижнів в корпусі ТЕНа;
  • активна частина ТЕНа повинна бути розташована повністю у робочому середовищі;
  • при нагріванні твердих тіл (деталей штампів, прес-форм, ливарних форм) необхідно забезпечити надійний тепловий контакт оболонки із середовищем нагрівання.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. ДСТУ 2821-94
  2. а б в ГОСТ 13268-88
  3. Патент США № 25532 від 20 вересня 1859. Electrical heating apparatus. Опис патенту на сайті Бюро по реєстрації патентів і торгових марок США.

Джерела[ред.ред. код]

  • ДСТУ 2821-94 Промислове електронагрівання Терміни та визначення.
  • ГОСТ 13268-88 Электронагреватели трубчатые.
  • ГОСТ 19108-81 Электронагреватели трубчатые (ТЭН) для бытовых нагревательных электроприборов. Общие технические условия.