Виды нагревательных элементов в электронагревательных приборах

Виды электрических ТЭНов для нагревателей

Использование электронагревателей дома — это гарантия постоянного наличия теплой воды. Главным элементом любого водонагревательного прибора по праву является ТЭН. Именно это устройство обеспечивает нагревание и поддержку определенной температуры в бойлере. Сегодня мы рассмотрим подробно виды трубчатых нагревателей для бойлеров.

Описание и классификация трубчатых электронагревателей

ТЭН внешне представляет собой трубку, которая содержит резистивный нагревательный элемент. Именно по этому элементу и проходит электричество. Корпус нагревателя выполняют из металлов способных хорошо пропускать тепло и электричество. Обычно используется медь, нержавеющие и углеродистые металлы.

Для нагрева жидкости применяют два основных типа ТЭН:

  • Открытые/мокрые нагреватели. Устанавливаются непосредственно в жидкость и контактируют с ней. В качестве примера вспомним спираль в электрическом чайнике.
  • Закрытые (“сухие”) размещаются в специальной защитной колбе, которая препятствует непосредственному контакту нагревательного устройства со средой нагрева.

Выбирая нагреватель важно четко понимать, какой именно тип лучше подойдет к имеющимся эксплуатационным условиям.

“Мокрый” ТЭН

Нагреватель открытого типа имеет непосредственный контакт с водой. Тонкая проволока из нихрома намотана по спиральному типу, является отличным проводником для электрического тока. В первую очередь она передает тепло кварцу, который заполняет пустоты внутри корпуса, а уже затем тепло переходит к корпусу и прогревает окружающую среду. Классифицируют такие ТЭН по следующим техническим принципам:

  • Форма нагревателя может быть прямой или вогнутой. Определяется типом накопителя в бойлере.
  • По виду креплений. Существуют нагреватели, крепящиеся на фланце либо гайке. Первые производят методикой литья или штампуют.
  • Наличие анодного гнезда либо его отсутствие.

В производстве трубчатых нагревателей открытого типа применяют нержавеющую сталь или медные сплавы. Эти материалы менее податливы окислительным процессам. К преимуществам такого ТЭН можно отнести легкость установки и замены. А также рыночную цену. Только из-за беспрерывного нахождения в воде нагреватель быстро покрывается солевыми отложениями и выходит из строя. Плюс, открытый ТЭН потребляет много электричества.

“Сухой” ТЭН

Закрытый ТЭН является изолированным элементом нагрева и располагается в закрытой колбе из керамики. Качество колбы напрямую влияет на прочность всей конструкции нагревателя и срок его службы. Производители нагревателя для защитной оболочки применяют силикат магния или стеатит. Само нагревательное устройство выполнено из нержавеющего металла. Вода нагревается за счет тепловой проводимости защитной колбы. Технология производства обеспечивает безопасную эксплуатацию из-за отсутствия риска коротких замыканий. Помимо всего, сухой ТЭН дольше функционирует по сравнению с мокрым нагревателем и более экономичен в эксплуатации. К недостаткам можно отнести лишь то, что каждый нагреватель данного типа изготавливается для конкретных моделей водонагревателей и не может использоваться для других бойлеров.

Сухой ТЭН керамический

Для бойлеров и водонагревателей можно использовать также сухие керамические ТЭНы в колбе из нержавеющей стали. Керамические нагреватели из стеатита более дорогие, чем металлические трубчатые нагреватели, но они служат намного дольше. Компания Полимернагрев изготавливает сухие ТЭНы керамические с диаметрами 42 и 34 мм. Длина нагревателей, тип подключения, колба и другие параметры изготавливаются под заказ с индивидуальными требованиями. У нас можно заказать изготовление даже одного нагревателя, а при заказе нескольких ТЭНов предоставляется скидка. Стоимость и сроки изготовления уточняйте у наших менеджеров по телефону или через электронную почту.

Как выбрать?

Длительность работы нагревателя зависит от многих факторов: условия эксплуатации, скачки напряжения и т. д. Открытый ТЭН в среднем работает около 5 лет, а срок работы мокрого нагревателя достигает 10—15 лет. При выборе нагревательного устройства важно учесть режим работы, частоту технических работ, объем нагреваемой жидкости, время нагрева и мн. др. Получить информацию по интересующим вопросам вы всегда можете у специалистов «Полимернагрев» воспользовавшись контактами на сайте. Мы проведем все необходимые расчеты именно для вашего водонагревателя. Также вы можете сравнить несколько типов ТЭН и подобрать для себя самый оптимальный вариант.

Электронагревательные приборы

Электронагревательные приборы получили очень широкое распространение в нашей жизни. Например, электроплиты и чайники, утюги, камины, фены и другие уже давно стали привычными «жильцами» наших квартир.

Основной частью любого электронагревательного прибора является нагревательный элемент. Со второй половины XX века и по настоящее время широко используются так называемые ТЭНы – трубчатые электронагреватели (см. фото). Они представляют собой нихромовую проволоку, свитую в виде спирали и помещённую внутрь металлической трубки, заполненной электроизолирующим теплопроводным порошком. ТЭНы применяют в большинстве водонагревательных приборов, в утюгах, электроплитах, электрокаминах и так далее. Такие ТЭНы имеют размеры до нескольких дециметров и мощность до нескольких тысяч ватт.

В последнее время начинают широко распространяться электрические «тёплые полы». Для их укладки используют ТЭНы, которые находятся не в металлических трубках, а в пластмассовых, поэтому хорошо гнутся. Это важно, чтобы укладывать их в виде «змейки», равномерно покрывая всю площадь пола и обходя препятствия, например изгибы и выступы стен. Такие нагреватели имеют длину десятки метров и мощность до нескольких сотен ватт, что достаточно для обогрева одной комнаты.

В обычных лампах накаливания в световую энергию превращается менее 10% потребляемой электроэнергии, а остальные 90% превращаются в теплоту. Поэтому лампы накаливания тоже можно считать электронагревательными приборами. И хотя их чаще всего используют именно для освещения, нередки случаи, когда их применяют и для обогрева, например, теплиц. Для подключения ламп к электросети используют специальный патрон (на рисунке показан в разрезе). Он имеет нижний контакт в виде упругой пластинки и кольцевой контакт, соприкасающийся с цоколем лампы.

Важно: теплота выделяется не только в нагревательном элементе, но и в проводах. Однако на единице длины нагревательного элемента теплоты выделяется гораздо больше, чем на единице длины провода. Другими словами, на каждом сантиметре спирали выделяется гораздо больше теплоты, чем на каждом сантиметре провода, подводящего к спирали ток. В чём причина этого?

Во-первых, нагревательный элемент и подводящие провода изготовлены из разных металлов: нихрома и меди. Между тем, если взять одинаковые по размерам проводники из нихрома и меди, то нихромовый проводник будет иметь в 50 раз большее сопротивление, чем медный. Это же можно сказать иначе: удельное сопротивление нихрома в 50 раз больше удельного сопротивления меди. Выясним, как это влияет на выделение теплоты.

Нагревательный элемент и подводящие провода представляют собой проводники, соединённые последовательно. В § 9-б мы узнали, что в таких проводниках сила тока одинакова. Следовательно, согласно закону Джоуля–Ленца, количества теплот, выделяющихся в этих проводниках, прямо пропорциональны их сопротивлениям (так как силы токов и времена его прохождения одинаковы). Поэтому каждая единица длины нихромовой проволоки выделяет в 50 раз больше теплоты, чем единица длины медного провода, если площади их поперечного сечения одинаковы.

Во-вторых, нихромовая проволока свёрнута в спираль, длина которой в 10-20 раз меньше длины самой проволоки (см. рисунок). Поэтому на единице длины спирали выделяется в 10-20 раз больше теплоты, чем на единице длины прямого отрезка нихромовой проволоки.

Итак, две причины – применение вещества с большим удельным сопротивлением (нихрома или аналогичного) и плотное его размещение (спираль с близкими витками) приводят к тому, что основное количество теплоты выделяется именно в нагревательном элементе электроприбора, а не в проводах.

Читайте также:  Начинающим раскодировщикам магнитол

Характеристика электронагревательных приборов

Особенностью нагревательных приборов является преобразование электрической энергии в тепловую.

Электронагревательные приборы в зависимости от сложности конструкции и функционального назначения подразделяются на группы:

  • 1) приборы для приготовления и нагрева пищи и напитков (кипятильники, электрические плитки, плиты, грили, тостеры, чайники, самовары, кофейники, шашлычницы, вафельницы, сковороды, мангалы, СВЧ-печи и др.);
  • 2) приборы для сушки и глажения белья (утюги, электросушилки), бытовые гладильные машины;
  • 3) приборы для обогрева (вентиляторы, кондиционеры, климатизеры, камины, обогреватели, отражательные печи, радиаторы, воздухоочистители, ионизаторы);
  • 4) приборы и изделия санитарно-гигиенического назначения (электрогрелки, пледы, сапоги, вибрационные массажные приборы, бытовые ультрафиолетовые облучатели, фены);
  • 5) комплексные электронагревательные приборы;
  • 6) прочие.

В нагревательных приборах нагрев осуществляется за счет: закрытых спиралей или лент из проводников с высоким электрическим сопротивлением; трубчатых нагревателей (ТЭН); инфракрасного нагрева (ИК) — светлые, например зеркальные, лампы (ИКЗ) и темные (ТЭН); сверхвысокочастотного нагрева (СВЧ) и др.

Подразделение нагревательных приборов по электробезопасности, степени защиты от внешних воздействий, исполнению в зависимости от условий эксплуатации рассмотрено выше. Ассортимент электронагревательных приборов разнообразен, каждому виду присущи свои признаки классификации, которые обычно предусмотрены в действующих стандартах.

Наиболее разнообразным является ассортимент электроприборов для приготовления и нагрева пищи и напитков — это устройства, в которых за счет инфракрасного, индукционного и высокочастотного нагрева электрическая энергия превращается в тепловую и используется для подогрева и приготовления пищи. Такие электроприборы подразделяются по видам:

  • • электроплиты и переносные плитки — применяются для приготовления пищи и ее разогрева;
  • • мармиты;
  • • термостаты;
  • • подогреватели детского питания, электросумки и электротермосы;
  • • жарочные шкафы, грили, шашлычницы, вафельницы, фритюрницы;
  • • печи, ростеры и тостеры;
  • • электрокастрюли, электросамовары, электроскороварки, емкостные водонагреватели, электрокипятильники и электрочайники.

Электроплита состоит из системы управления, жарочного шкафа и стальной или стеклокерамической рабочей поверхности с расположенными на ней конфорками.

Электрические конфорки изготавливаются, как правило, из чугуна. Они подразделяются: на обычные экспресс-конфорки, конфорки с трубчатым нагревательным элементом (ТЭН- конфорки), автоматические, пирокерамические (нагревающие посуду, в которой разогревается еда, с помощью инфракрасного излучения), галогенные и индукционные конфорки.

Жарочные шкафы электрических плит оснащаются нагревателями, грилями и вертелами. В современных электрических плитах жарочные шкафы выполняют функцию конвекции, т. е. обеспечивают постоянное движение горячего воздуха. Это сокращает время нагрева шкафа и равномерно прогревает весь его объем.

По месту установки электрические плиты подразделяются на настольные, напольные, встраиваемые. В зависимости от материала электроплиты производят с металлической и стеклокерамической поверхностью.

Мармиты, подогреватели детского питания, термостаты, электросумки и электротермосы предназначены для подогрева и сохранения пищи в разогретом виде.

Мармиты представляют собой металлические или керамические подставки с вмонтированным в них электронагревателем. Рабочая поверхность их нагревается до 100 °С. Термостаты — это теплоизолированные шкафы, в которых с помощью терморегулятора поддерживается определенная температура.

Жарочные электрические шкафы состоят из каркаса и камеры с расположенными внутри нее нагревателями инфракрасного нагрева. Между каркасом и камерой жарочного электрического шкафа имеется воздушная прослойка, защищающая от утечки тепла. В жарочных электрических шкафах обеспечивается равномерный нагрев камеры, что дает возможность получать неподгоревшую выпечку. Кроме того, электрические жарочные шкафы экономичны и расходуют мало энергии.

Грили представляют собой небольшие жарочные шкафы с инфракрасным нагревом, в которых рыба и мясные продукты равномерно прожариваются на вращающихся вертелах. Пища, приготовленная на гриле, считается более здоровой, так как грили дают возможность удалять выделяемый при обжаривании продуктов лишний жир. Основными техническими и функциональными характеристиками грилей являются объем рабочей камеры (дм 3 ), максимальная возможная загрузка продуктов (кг) и потребляемая мощность (Вт).

Основными функциональными параметрами электрошашлычниц являются частота вращения шампуров (об/мин), масса одновременной загрузки (кг), время жарки шашлыков, потребляемая мощность и напряжение.

Вафельницы представляют собой две рифленые полуформы с вмонтированными в них нагревательными элементами мощностью до 550 Вт.

Ростеры и тостеры представляют собой приборы с рельефной системой для изготовления гренок. Ростеры могут потреблять до 800 Вт электроэнергии, а тостеры — до 1200 Вт.

Электрокастрюли, электросамовары, электроскороварки, емкостные водонагреватели, электрокипятильники и электрочайники предназначены для варки овощей, рыбы и мяса, кипячения и подогрева воды, приготовления компотов и других напитков.

По конструкции электронагреватели подразделяются на открытые, закрытые и защищенные. Кроме того, эти товары можно классифицировать по материалу, из которого изготовлен корпус, а также по его отделке, размерам и многим другим признакам.

Приборы для обогрева по способу отдачи тепла могут быть излучающими, конвекционными и комбинированными; по месту установки -— напольными, настольными, настенными, потолочными и универсальными; по мощности — 0,5-2 кВт; по способу регулирования мощности -— без регулирования, с неавтоматическим и автоматическим регулированием. Изготавливают нагревательные приборы из металла (чугуна, стали, алюминия и т. д.). Их внешняя поверхность может быть гладкая или ребристая для увеличения теплоотдающей площади. Они могут различаться размерами, формой и дизайном.

К излучающим отопительным приборам относятся камины, имеющие зеркальный отражатель. Нагревательный элемент может быть открытого типа, в виде кварцевой трубки и ТЭНа. Температура отражающей поверхности каминов — 700-850 °С.

К конвекционным отопительным приборам относятся конвекторы, электрорадиаторы и электронагреватели. Конвекторы представляют собой коробки из листовой стали с эмалевым покрытием с открытыми верхом и низом и помещенным внизу открытым нагревательным элементом.

Электрорадиаторы — полые стальные плиты, каналы которых заполнены теплоносителем (минеральное масло), при нагревании которого тепло отдается в окружающее пространство.

Электротепловентиляторы — это нагреватели открытого типа и осевые вентиляторы, объединенные в одном корпусе (настольные, напольные, настенные и комбинированные). Имеют не менее двух степеней нагрева и одну-две скорости вращения вентилятора, могут иметь термовыключатель, реле времени.

С технологической точки зрения конструкция нагревательных приборов должна обеспечивать простоту устройства, наименьшую металлоемкость, чистоту поверхности и удобство транспортировки и монтажа. Теплотехнические качества приборов должны обеспечивать максимально возможное значение коэффициента теплопередачи. Под санитарно-гигиеническими требованиями понимают простоту поддержания поверхности в надлежащем состоянии и ограничения по температуре нагревательного элемента.

Электрические утюги работают от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 или 127 В и частотой 50 Гц. В зависимости от количества выполняемых функций различают:

  • • утюги с терморегулятором, которые маркируются как УТ;
  • • утюги с терморегулятором и пароувлажнителем (УТП);
  • • утюги с терморегулятором, пароувлажнителем и разбрызгивателем (УТПР) — это самый распространенный и наиболее пользующийся спросом вид утюгов, которым пользуются в быту;
  • • утюги с парогенератором;
  • • дорожные утюги, компактные за счет общего размера, площади подошвы и складной ручки.

Характеристики паровых функций утюгов: постоянная подача пара, турбопар (паровой удар), вертикальное отпаривание, разбрызгивание (спрей).

Мощность утюга (Вт) является ключевой характеристикой, так как от нее в значительной степени зависит эффективность глажения и скорость нагрева. Температурный режим — это температура нагрева подошвы утюга и поддержка заданной температуры, что является очень важным при разглаживании синтетических и шелковых тканей.

Для регулировки температуры подошвы утюга на корпусе нанесены деления. Одна точка и надпись “nylon” и “silk” обозначает, что в данном режиме температура подошвы не превышает

110 °С; две точки и надпись “wool” — 150 °С; три точки и надпись “cotton” и “linen” — температура подошвы не выше 200 °С.

Подошва — это элемент утюга, который непосредственно соприкасается с тканью. Изготавливают подошву утюга из различных материалов: алюминия, нержавеющей стали, керамики и металлокерамики.

Существуют утюги беспроводные — в них кабель подключен не к самому утюгу, а к подставке. Для того чтобы нагреть утюг, его нужно установить на подставку. Стоят такие утюги несколько дороже обычных.

Читайте также:  Регулировка яркости светодиодов в автомобиле

Общими показателями качества электронагревательных приборов являются потребляемая мощность (Вт) и удельный расход электроэнергии на достижение рабочего состояния. Конструкция изделия должна обеспечивать пожарную безопасность корпуса изделия, снаружи и изнутри иметь антикоррозийные покрытия, устойчивые к механическим воздействиям. Ручки и другая фурнитура должны быть изготовлены из теплостойких материалов — диэлектриков, исключающих возможность ожогов. Приборы снабжаются световой сигнализацией в рабочих режимах. Для каждого нагревательного прибора предприятие предлагает паспорт с условиями и гарантийным сроком эксплуатации.

Вид антикоррозийного покрытия, способ его нанесения, степень блеска и толщина должны соответствовать требованиям НД. Защитно-декоративные поверхности не должны иметь отслоений, вспучивания, трещин, коррозии, потеков, шелушения, посторонних включений, сколов, разнотонности. Не допускаются острые грани, царапины, заусенцы, вмятины, неровности на поверхности приборов. Детали, изготовленные из пластмассы, не должны иметь облоя, сколов, литников, открывающиеся дверки должны выдерживать не менее 1 млн открываний и закрываний.

Электронагревательные приборы

Электронагревательные приборы получили очень широкое распространение в нашей жизни. Например, электроплитки и чайники, утюги, камины, фены и другие уже давно стали привычными «жильцами» наших квартир.

Основной частью любого электронагревательного прибора является нагревательный элемент. Со второй половины XX века и по настоящее время широко используются так называемые ТЭНы – трубчатые электронагреватели (см. фото). Они представляют собой нихромовую проволоку, свитую в виде спирали и помещённую внутрь металлической трубки, заполненной электроизолирующим теплопроводным порошком. ТЭНы применяют в большинстве водонагревательных приборов, в утюгах, электроплитах, электрокаминах и так далее. Такие ТЭНы имеют размеры до нескольких дециметров и мощность до нескольких киловатт.
В последнее время начинают широко распространяться электрические «тёплые полы». Для их укладки используют ТЭНы, которые находятся не в металлических трубках, а в пластмассовых, поэтому хорошо гнутся. Это важно, чтобы укладывать их в виде «змейки», равномерно покрывая всю площадь пола и обходя препятствия, например, изгибы и выступы стен. Такие ТЭНы имеют длину несколько десятков метров и мощность до нескольких киловатт, что достаточно для обогрева одной комнаты.

Обычные, уже морально устаревшие лампы накаливания, превращают в световую энергию менее 10 % потребляемой электроэнергии, а остальные 90 % превращают в теплоту. Поэтому лампы тоже можно считать электронагревательным приборами. И хотя их чаще всего используют именно для освещения, нередки случаи, когда их применяют и для обогрева, например, теплиц. Для подключения ламп к электросети используют специальный патрон (на рисунке показан в разрезе). Он имеет нижний контакт в виде упругой пластинки и кольцевой контакт, соприкасающийся с цоколем лампы.
Итак, нагревательные элементы электроприборов изготавливают из металлической проволоки (а также ленты или плёнки). Но ведь и провода, подводящие ток к прибору, тоже изготовлены из металла. Не возникал ли у вас вопрос: почему же теплота выделяется именно в нагревательном элементе, а не в подводящих проводах?
Важно: теплота выделяется не только в нагревательном элементе, но и в проводах. Однако, на единице длины нагревательного элемента теплоты выделяется гораздо больше, чем на единице длины провода.Другими словами, на каждом сантиметре спирали выделяется гораздо больше теплоты, чем на каждом сантиметре провода, подводящего к спирали ток.
Во-первых, нагревательный элемент и подводящие провода изготовлены из разных металлов: нихрома и меди. Заметим, что удельное сопротивление нихрома в 50 раз больше удельного сопротивления меди. Это значит, что одинаковые по размерам проводники из нихрома и меди будут иметь сопротивления, различающиеся в 50 раз. Выясним, как это влияет на выделение тепла.
Нагревательный элемент и подводящие провода представляют собой проводники, соединённые последовательно. В § 9-б мы узнали, что в таких проводниках сила тока одинакова. Следовательно, согласно закону Джоуля-Ленца, количества теплот, выделяющихся в этих проводниках, прямо пропорциональны их сопротивлениям (так как сила тока и время его прохождения одинаковы). Поэтому каждая единица длины нихромовой проволоки выделяет в 50 раз больше теплоты, чем единица длины медного провода, если площади их поперечного сечения одинаковы.

Во-вторых, нихромовая проволока свёрнута в спираль, длина которой в 10–20 раз меньше длины самой проволоки. Поэтому на единице длины спирали выделяется в 10–20 раз больше теплоты, чем на единице длины прямого отрезка нихромовой проволоки.
Итак, две причины – применение вещества с большим удельным сопротивлением (нихрома) и плотное его размещение (спираль с близко расположенными витками) приводят к тому, что основное количество теплоты выделяется именно в нагревательном элементе электроприбора, а не в проводах.

Классификация электронагревательных установок

Получение теплоты на базе электроэнергии возможно по двум принципиально разным схемам:

1) по схеме прямого преобразования , когда электрическая энергия (энергия различных форм движения заряженных частиц в электрическом поле) преобразуется в тепловую (энергию тепловых колебаний атомов и молекул веществ),

2) по схеме косвенного преобразования , когда электрическая энергия непосредственно в тепловую не преобразуется, а используется для переноса теплоты от одной среды (источника теплоты) к другой (потребителю теплоты), причем температура источника может быть нижет температуры потребителя.

В зависимости от класса нагреваемых материалов (проводники, полупроводники, диэлектрики) и способов возбуждения в них электрического тока или поля различают следующие способы электрического нагрева: сопротивлением (резистивный), электродуговой, индукционный, диэлектрический, электронный, световой (лазерный).

Каждый из способов электрического нагрева может быть прямым или косвенным.

При прямом нагреве электроэнергия преобразуется в тепловую в самой нагреваемой среде (теле), в которой возбуждается электрический ток (те или иные формы движения заряженных частиц).

При косвенном нагреве преобразование электрической энергии в тепловую происходит в специальных преобразователях – электрических нагревателях, а затем уже от них путем теплопроводности, конвекции, излучения или комбинацией этих способов передается нагреваемой среде.

Собственно электрический нагрев материала – это прямой нагрев по схеме прямого преобразования.

Схема косвенного преобразования электрической энергии в тепловую реализуется в электротепловых насосах и трансформаторах теплоты. Пока она распространена мало, но имеет очень большие перспективы развития.

Для электрического нагрева различных сред и материалов используют электротермическое оборудование, включающее различные электрические обогреватели и электронагревательные установки.

Электрический нагреватель (электронагреватель) – это тепловыделяющий источник, преобразующий электрическую энергию в тепловую. В соответствии со способами электронагрева различают электронагреватели сопротивления, индукционные (индукторы), диэлектрические (конденсаторы) и др.

Электронагревательная установка – это агрегат или оборудование, включающая электрические нагреватели, рабочую камеру и другие элементы, связанные в едином конструктивном комплексе и предназначенные для совершения единого технологического процесса.

Электронагревательные установки классифицируют по способу электрического нагрева (сопротивления, электродуговые, индукционные, диэлектрические и т.д.), назначению (электрические печи, котлы, водонагреватели и др.), принципу нагрева (прямого и косвенного), принципу работы (периодического и непрерывного действия), частоте тока, способу теплопередачи от нагревателей к нагреваемой среде, рабочей температуры (низко, средне, высокотемпературные), питающему напряжению (низковольтные, высоковольтные).

Подробнее об основных методах и способах преобразования электрической энергии в тепловую читайте здесь: Способы электрического нагрева

К основным параметрам электронагревательных установок относятся тепловая мощность, питающее напряжение, частота тока, КПД, коэффициент мощности ( cos φ) , основные геометрические размеры.

Получение горячей воды и пара — одно из наиболее распространенных применений электрической энергии в производстве и сельском хозяйстве, особенно в животноводстве. Не загрязняя воздуха и помещения продуктами и отходами сгорания, электронагрев в наибольшей степени отвечает зоотехническим и санитарно-гигиеническим требованиям. Во многих случаях это и наиболее экономичный способ получения горячей воды и пара, не требующий затрат на транспортировку топлива, строительство и эксплуатацию котельных.

Промышленность выпускает разнообразное оборудование для нагрева воды и получения пара, которое в условиях эксплуатации постоянно готово к действию, требует минимальных затрат на обслуживание.

Электрические водонагреватели и электрокотлы классифицируют по способу нагрева, принципу нагрева (прямой, косвенный), принципу действия (периодического, непрерывного), рабочей температуре, давлению, напряжению питания.

Читайте также:  Расчет емкости конденсатора для светодиода

Водонагреватели работают обычно под атмосферным давлением и предназначены для получения горячей воды с температурой до 95 °С. Водогрейные котлы работают под избыточным давлением (до 0,6 МПа) и позволяют получать воду с температурой выше 100 °С. Электрические паровые котлы производят насыщенный пар давлением до 0,6 МПа.

Элементные водонагреватели работают по принципу косвенного электронагрева воды при помощи ТЭНов. Они обладают достаточной электробезопасностью в обслуживании и широко применяются для нагрева воды непосредственно в местах ее потребления.

Электродные водонагреватели работают по принципу прямого нагрева: вода нагревается протекающим по ней электрическим током, подводимым при помощи электродов. Электродные системы (электродные нагреватели) по сравнению с ТЭНами более просты, дешевы и долговечны.

Водогрейные и паровые электрокотлы выпускаются электродными. Электродный нагрев обеспечивает котлам простоту конструкции и регулирования мощности, высокую надежность и срок службы, высокие энергетические показатели. Котлы выпускаются на низкое (0,4 кВ) и высокое (6 – 10 кВ) напряжения и мощности от 25 до 10 000 кВт в единице.

Виды нагревательных элементов в электронагревательных приборах

Как используется тепловая энергия?

Электрическая энергия может быть легко преобразована в тепловую. Электрический ток нагревает проводник, через который проходит. На этом принципе работают все нагревательные приборы.

Не имеет смысла подробно описывать устройство отдельных нагревательных приборов, так как даже при весьма скудных знаниях можно разобраться в их конструкции.

Например, утюг. В пазы металлической подошвы уложена спираль, на которую надеты фарфоровые бусы. Сверху располагается пластиковый корпус, с выведенным на него регулируемым резистором. Если по каким-то причинам утюг перестал работать, его следует отключить от сети, разобрать, сменить спираль, и снова собрать прибор.

Принцип работы вышеперечисленных устройств достаточно прост, поэтому с ними редко возникают проблемы. Если по каким-то причинам устройство перестало работать, причина неполадки, как правило, заключается в износе деталей, плохом контакте. Это происходит из-за перегрева корпуса бытового прибора в процессе эксплуатации.

В пример можно привести обогреватель. В большинстве случаев металлический корпус нагревается при работе. С внутренней стороны корпуса к нему крепится терминал из пластика. С течением времени пластик разрушается, при этом размыкаются контакты. Бывает и так, что при перемещении прибора с места на место электрический провод соприкасается с корпусом, из-за чего сгорает изоляция и происходит короткое замыкание.

Электронагревательные устройства могут быть опасными. Например, электрическая плитка. В пазах керамического основания подставки располагается спираль. Во время приготовления пищи на плитку может быть пролита вода, молоко и т. д. Это сокращает срок службы спирали, а в некоторых случаях является причиной удара электричеством.

Однако в последнее время такие устройства, как электрическая плитка с открытой спиралью, практически не применяются. В большинстве случаев нагревательный элемент тэновый, это защищает спираль от нежелательных контактов.

Бытовые приборы выпускаются в соответствии с принятыми стандартами безопасности. Все чаще применяются тентовые спирали, закрытые корпуса, некоторые приборы выпускаются с заземлением.

В чем отличие тэновых спиралей от обычных?

Нагревательные элементы могут иметь самые разные конструкции, но все их можно разделить на две группы: тэновые и обычные. Тэн расшифровывается как «трубчатый электронагреватель».

Обычные нагревательные элементы представляют собой спираль или набор металлических пластин, имеющих соответствующее сопротивление. В обогревательных приборах, плитках, утюгах это, как правило, спираль, которая устанавливается в специальный диэлектрический корпус: стеклянную трубку, керамическую подставку или просто находится в подвешенном состоянии, например в калорифере или фене.

Тэновые нагревательные элементы хотя и работают по тому же принципу, но имеют немного другое устройство. Металл, который выступает в качестве сопротивления, находится в оболочке соответствующего диэлектрика, хорошо проводящего тепло, все это находится в металлической трубке, имеющей, как правило, специальное покрытие.

Наглядным примером тэнового нагревательного элемента является кипятильник. Также тэновые нагревательные элементы устанавливаются в чайниках, утюгах.

Преимущество обычных нагревательных элементов перед тэновыми в том, что в случае повреждения их легче заменить. Если тэновый нагревательный элемент испортился, то можно считать все устройство негодным. Как правило, оказывается, что стоимость нагревательного элемента составляет большую часть стоимости самого прибора, поэтому легче купить новый, чем ремонтировать старый.

Чем опасны «козел» и самодельный кипятильник?

Как правило, многие в армии или в студенческие годы узнают различные способы «кустарного» применения электрической энергии. Такими способами и являются «козел» и самодельный кипятильник. Приведенное ниже описание этих устройств помещено в книге не для того, чтобы вы самостоятельно «экспериментировали» с электричеством, чтобы объяснить, насколько грубо и непрофессионально в таком случае используется электричество и какие неприятные последствия такая изобретательность может повлечь за собой.

Во всех случаях используется тепловое действие электрического тока. Как уже упоминалось, электрическая энергия способна нагревать проводник, по которому проходит. Поэтому, если пустить через соответствующий материал электрический ток, можно добиться теплового эффекта. На этом принципе и работают «козел» и самодельный кипятильник.

«Козел» представляет собой трубу из асбеста, установленную на металлические ножки, которые легко изготовить самостоятельно. Вокруг трубы обернута дверная пружина, к разным концам которой подсоединен двужильный провод. При включении в розетку «козел» сильно нагревается, им можно пользоваться как обогревательным прибором.

«Козел» можно часто встретить на складах, в производственных помещениях, в хозяйственных постройках. Это объясняется тем, что расход энергии там учитывать сложнее, чем в отдельной квартире, поэтому энергоемкости такого устройства просто не придается большого значения. Организация оплачивает расходы по электричеству, так как для большой организации это относительно небольшая сумма.

Другое дело квартира. Включение «козла» очень заметно по работе счетчика электроэнергии, который в таком случае крутится как бешеный. К тому же частенько выбивает пробки, так как самодельное устройство потребляет очень много энергии.

Отрицательным качеством «козла» является то, что он очень пожароопасен. Если бытовой обогревательный прибор имеет корпус, защищающий от возгораний, то «козел» такого корпуса не имеет, и если он опрокинется, что бывает довольно часто из-за пьянства, халатности, – возможен пожар.

Более того, по жизни встречаются такие индивидуумы, которые не понимают, что данный обогревательный прибор опасен, и относятся к нему пренебрежительно, располагая его поблизости от мебели, обоев, пожароопасных материалов.

Другое самодельное устройство – кипятильник. Его можно соорудить с помощью двух лезвий, двух спичек, нитки, выдернутой из одежды, куска провода. Традиция устраивать такие кипятильники пришла к нам из армии и из исправительно-трудовых учреждений.

Лезвия связываются между собой так, чтобы между ними было расстояние (чтобы не касались друг друга). Этого несложно добиться, если положить между ними спички. Потом двужильный провод крепится к лезвиям. Помещенный в воду, такой кипятильник довольно исправно греет воду.

Если собрать кипятильник из более серьезного металла, например, из оконных шпингалетов, получается весьма устрашающая картина: представляете себе кипятильник, из которого бьют искры, во всем доме мигает свет, трехлитровая банка воды вскипает за полторы минуты?

Естественно, что энергоемкость такого кипятильника впечатляет. Особенно опасен кипятильник в том случае, если вода соленая. При включении в сеть моментально раздается взрыв, в результате которого выплескивается большая часть воды. Теперь представьте, что будет, если сыпануть соли в кипящую воду?

Если вам когда-нибудь придется столкнуться с подобными устройствами, лучше откажитесь сразу, так как вы подвергаетесь сразу нескольким опасностям. Во-первых, вы портите государственное имущество, за что предусмотрена соответствующая ответственность по законодательству. Во-вторых, вы рискуете жизнью: вас может ударить током, или обрызгать кипятком. Будьте осторожны, не подвергайте свою жизнь опасности!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector