2017-10-31
1226
Трубчатые электрические нагреватели (ТЭН) получили широкое распространение в жестких контактных нагревателях, в установках радиационного (длинноволнового лучевого) обогрева, а также для нагрева воздуха, жидкостей и клеев-расплавов. ТЭН представляют собой металлическую трубку 2, внутри которой находится нагревательная спираль 3, запрессованная в специальном наполнителе 1 – плавленной окиси магния или его заменителях (кварцевый песок, корунд) (рис 27). Спираль 3 герметично заделана в трубку 2 и имеет на концах контактные стержни 4.
Нагревательная спираль делается из проволоки диаметром 0,2…1,6 мм из сплава Х20Н80 и Х15Н60. Внешняя трубка выполняется из стали 10 или Х18Н10Т, меди, латуни, алюминия. ТЭН можно согнуть в любую форму в холодном состоянии при условии, что радиус гибки будет меньше 2,5 диаметра трубки. При этом спираль сохранит свое положение по оси внешней трубки.
Рис. 27. Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН)
Наполнитель ТЭН обеспечивает надежную электроизоляцию и имеет большую теплопроводность.
По сравнению с другими нагревателями ТЭН имеет значительные преимущества. Он прост по конструкции, поверхность его не находится под электрическим напряжением. Нагревательная спираль, герметично запрессованная в наполнителе, имеет малый диаметр проволоки и значительный срок службы.
В соответствии с ГОСТ 13268-74 ТЭН изготовляют на напряжения 12; 24; 36; 48; 55; 60; 110; 127; 220; 380 В и номинальные мощности 50; 60; 80; 100; 120; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 3500; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000; 12000; 12500; 16000; 20000; 25000 Вт с развернутой длиной 0,25; 0,30; 0,35; 0,42; 0,50; 0,60; 0,70; 0,78; 0,85; 1,00; 1,20; 1,40; 1,70; 2,00; 2,40; 2,80; 3,50; 4,00; 4,75; 5,60; 6,30 м. Номинальные диаметры ТЭН: 8; 9,5; 10; 12,5; 13; 16 мм.
ТЭН выбирают применительно к конкретной нагреваемой среде (табл. 6).
Таблица 6
Условия работы ТЭН
| Удельная поверхностн. мощн. Wдоп, 104Вт/м2, не более | Нагреваемая среда | Обозначение обогреваемой среды | Характер нагрева | Материал оболочки |
| Вода, слабый раствор щелочей и кислот | Х | Нагревание, кипячение | Медь, латунь | |
| П | Сталь Х18Н10Т | |||
| Р | Сталь 10; 20 | |||
| Ю | Алюминий | |||
| 2,2 | Воздух, газы | С | Спокойная среда при 450°С на оболочке ТЭН | Сталь 10; 20 |
| 5,0 | Т | Спокойная среда при 450…700°С на оболочке ТЭН | Сталь Х18Н10Т | |
| 5,5 | О | Скорость воздуха > 6 м/с при 450°С на оболочке ТЭН | Сталь 10; 20 | |
| 6,5 | К | То же при 450…600°С на оболочке ТЭН | Сталь Х18Н10Т | |
| Э | То же при 450°С | Сталь 10; 20 | ||
| 5,1 | Н | То же при 450…650°С на оболочке ТЭН | Сталь Х18Н10Т | |
| Металлические формы | М | ТЭН залиты в алюминий, нагрев до 200 °С | Сталь 10; 20 |
Расчет нагревательного устройства с использованием ТЭН ведут следующим образом. По выражению (6) находят потребную, а затем установленную мощность. С учетом условий работы ТЭН (табл. 6) определяют минимально допустимую для нагрева площадь поверхности ТЭН, м2: Fmin = Pу/Wдоп.
Активная площадь поверхности выбранного одного ТЭН, м2:
Fнагр = pd l акт × 10-3,
где d – диаметр ТЭН, мм;
l акт – активная длина ТЭН, м.
Минимальное количество ТЭН
n = Fmin / Fнагр. (25)
Возможен и такой путь:
n = Pу/Рнагр, (26)
где Рнагр – мощность одного выбранного ТЭН.
Условные обозначения ТЭН. По ГОСТ 13268-74 ТЭН имеют дробное обозначение. В числителе указывают развернутую длину ТЭН, см; буквенное обозначение длины контактного стержня; диаметр ТЭН, мм. В знаменателе указывают номинальную мощность ТЭН, кВт; буквенное обозначение нагреваемой среды; номинальное напряжение, В.
Пример: ТЭН-25А8/0,8С127, ГОСТ 13268-74.
Длина контактного стержня обозначается следующим образом:
| Обозначения | А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З |
| Длина стержня, мм |
Применение ТЭН в плитах прессов. С целью замены парового и масляного обогрева плит пресса на электрический обогрев Научнопроизводственное предприятие ОДО “Номакон” (Общество с дополнительной ответственностью) выпускает плиты для гидравлических прессов. Максимальный размер плит 5000 мм ×2000 мм (рис. 28).
Рис. 28. Обогреваемые плиты ОДО “Номакон” для пресса
Плиты стальные или из алюминиевых сплавов электрические с нагревательной системой на основе керамико-полимеро-углеродной композиции. Электронагревательные плиты из алюминиевых сплавов позволяют сократить энергопотребление на разогрев плит, уменьшается их толщина и стоимость. По механической прочности каленые алюминиевые сплавы практически не уступают стали.
Нагревательным элементом плит служат ТЭНы, которые не только вставлены в каналы плит, но и залиты керамико-полимеро-углеродной композиционным материалом, который устраняет воздушные зазоры между ТЭН и плитой и повышает теплопроводность.
