Решим любую задачу по нагреву
08.09.2022
Тепловая энергия получила наиболее широкое распространение среди других типов. Она используется для обогрева жилищ, приготовления пищи. На тепловой энергии основана работа различных механизмов и целых предприятий. До появления электричества для получения тепла человечество сжигало дерево, ископаемые. Но с появлением электричества ситуация начала изменяться. Преобразование электрической энергии в тепловую требует значительно меньше затрат, чем при использовании других источников.
Какой принцип работы электронагревателей?
Суть процесса электронагрева заключается в том, что через проводник с высоким сопротивлением пропускается ток, в результате чего он начинает выделять тепловую энергию. Это может быть преобразование сразу в тепло или электромагнитное излучение. Последнее делится на инфракрасное и СВЧ излучение.
Независимо от того, какой проводник используется для преобразования электрической энергии в тепловую, само превращение осуществляется согласно закону Джоуля-Ленца. Он гласит, что количество выделяемого тепла в проводнике зависит от подаваемой силы тока. Соответственно, увеличение сопротивления или количества Ампер приводит к повышению выделения тепловой энергии проводником.
Однако повышение силы тока не может быть бесконечным. Это приведет к тому, что проводник перегорит и электрическая цепь будет разорвана. Поэтому для каждого материала, который используется для получения тепловой энергии, есть свои предельные значения.По сравнению с другими видами генерации тепла, применение электричества имеет следующие преимущества:
Стоимость. Электронагреватели имеют ниже цену по сравнению с газовыми или твердотопливными. Кроме этого, они значительно проще и дешевле в эксплуатации. Например, чтобы заменить ТЭН в электрическом котле или бойлере, не нужно получать разрешения или вызывать специалистов, чтобы те отключили подачу электроэнергии. Все ремонтные работы можно выполнить самостоятельно, что также снижает стоимость ремонта.
Автоматизация. Оборудование, которое используют электронагреватели, не требует к себе особого внимания во время эксплуатации. Например, электрические котлы могут работать полностью автономно в системе «Умный Дом». Исключение составляют только кипятильники, у которых не предусмотрены средства автоматического отключения.
Чистота. Отсутствие склада для хранения топлива, продуктов сгорания позволяют держать рабочее пространство, где установлен электронагреватель, в чистоте. Даже в процессе чистки оборудования наблюдается минимум загрязнений.
Высокое КПД. Электрические нагреватели имеют высокую эффективностью, которая достигает 80-100%. Столь внушительные показатели достигаются за счет того, что в процессе работы электронагревателя единственным источником потери энергии является проводник, посредством которого подается напряжение.
Важно отметить, что эти преимущества достигаются только при условии правильного монтажа и соблюдения правил эксплуатации нагревателей. Неплотное прижатие, неправильный выбор нагревательного элемента или силы тока являются частыми причинами, почему не удается получить максимальную производительность.
Электронагреватели, принцип работы которых основан на использовании проводников с высоким сопротивлением, являются наиболее распространенными. В зависимости от исполнения в них применяются спирали из нихрома или молибдена.
Основными отличиями этих нагревателей выступает способ установки нагревательного элемента. Существуют следующие типы:
Открытые. Нихромовая проволока укладывается в специальные керамические канавы. Большинство тепловой энергии передается нагреваемому объекту путем электромагнитного излучения и только часть – теплом от керамической плиты.
Закрытые. Здесь спираль помещается в корпус, который защищает ее от механического повреждения. При этом нагревательное устройство не герметично и нихромовая проволока контактирует с воздухом. Примером подобного оборудования является конфорка электрической плитки.
Герметичные. В этом случае нагревательный элемент помещается в корпус, который герметично запаивается, а наружу выходят только концы для подключения питания. Между корпусом и спиралью размещается изолятор с высоким коэффициентом теплопроводности.
Отдельно стоит отметить инфракрасные нагреватели. Они бывают кварцевыми, силитовыми, карбоновыми, галогенно-кварцевыми. В зависимости от длины излучаемой электромагнитной волны инфракрасные электронагреватели делятся на «темные» и «светлые». Они отличаются тем, что у первых нет видимого спектра, а у вторых – есть.
Корпус хомутовых электронагревателей выполнен таким образом, что их удобно устанавливать на трубопроводы и оборудование, выполненное в цилиндрической форме. Примером применения этого типа нагревателей служат экструдеры и термопластавтоматы.
В зависимости от модели кольцевые электронагреватели выполняют нагрев от 350 до 500 градусов Цельсия. При этом диаметр нагреваемой детали может достигать 1000 мм.
Конструктивно хомутовые электронагреватели состоят из следующих компонентов:
Корпус. Подбирается под конкретные условия эксплуатации устройства и может быть выполнен из легированной, химически стойкой нержавеющей стали, латуни или алюминия.
Крепления. Специальные механизмы, предназначенные для обеспечения надежной фиксации и плотного прижатия электронагревателя к нагреваемому оборудованию. Могут быть представлены в виде защелок, болтов.
Изолятор. В кольцевых нагревателях используется макинитовый, керамический или периклазовый изолятор. Они характеризуются максимальными показателями теплопроводимости и выступают отличными электроизоляторами.
Стоит отметить, что керамические хомутовые электронагреватели обладают наибольшей производительностью и способны обеспечить нагрев до 500 градусов Цельсия.
Несмотря на отличия между разными видами электронагрева, критерии их выбора похожи:
Мощность. В случае замены необходимо покупать электронагреватели с такой же мощностью, которая заявлена в паспорте к устройству. Если необходимо собрать новое оборудование, подбирайте нагреватель с запасом производительности. Постоянная работа на приделе сокращает срок службы нагревательного элемента.
Размер. Промышленные хомутовые и бытовые ТЭНы для бойлеров или котлов выпускаются разной длины и ширины. Если позволяет корпус, допускается установка элемента большего размера, но никак не меньшего. В противном случае это может привести к снижению эффективности работы всего оборудования.
Безопасность. При выборе нагревателя нужно убедиться, что в нем предусмотрено заземление, а крепления надежно фиксируют в установленном месте. Использование не оригинальных запчастей, которые идут в комплекте с ТЭНом, может стать причиной его поломки при первом пуске или поражения электрическим током.
Ввиду того, что большая часть электронагревателей имеют корпус, выполнить визуальную проверку целостности нихромовой спирали не представляется возможным. Проверить работоспособность элемента можно только с помощью мультиметра.
Существуют разные причины, почему спираль внутри ТЭНа перегорает. Это может быть кратковременный скачок напряжения, недостаточное прилегание к нагреваемому объекту (характерно для хомутовых нагревателей) или большое количество отложений на его поверхности, которые нарушают нормальный теплообмен.
Для проверки работоспособности нагревателя его нужно предварительно отключить от питания и демонтировать. Очистите деталь от загрязнений, чтобы можно было оценить целостность корпуса.
Чтобы проверить («прозвонить») спираль нагревателя, переключите мультиметр в режим измерения сопротивления, выставите значение максимально приближенное к расчетному конкретного ТЭНа. Для подсчета сопротивления необходимо напряжение в квадрате разделить на номинальную мощность нагревателя.
Если мультиметр показывает значение 0 – замыкание спирали, 1 – разрыв цепи нити. Показатель приблизительно соответствует расчетам – ТЭН исправен.
Пробой является следствиям смещения спирали внутри относительно изолятора и контакта с корпусом. Чтобы обнаружить проблему, в мультиметре должна быть функция «Прозвонка проводов». Необходимо один щуп присоединить к контакту ТЭНы, а второй – к корпусу. Показателем замыкания на корпус является издаваемый мультиметром характерный звуковой сигнал.
Применение электронагрева имеет целый ряд преимуществ, а его внедрение требует минимум усилий по сравнению с другими способами получения тепловой энергии. Поэтому использование электричества в качестве источника тепла постоянно наращивается. Внедряются новые технологические решения с более высоким коэффициентом полезного действия.
«Электронагрев» занимается разработкой и внедрением электрических нагревателей для различных отраслей промышленности. В ассортименте компании есть большой выбор ТЭНов различной формы, размера, мощности и принципа работы. В случае необходимости инженеры компании могут разработать нагреватель по индивидуальным чертежам для решения конкретных задач.
