Трубчатые нагревательные элементы

ТЭНы применяют для нагрева воды, воздуха и других сред. ТЭНы можно размещать в нагреваемой среде.

Преимущества ТЭНов

1. надежно работают при ударных нагрузках и вибрациях

2. электро- и пожаробезопасны

3. имеют повышенный срок службы

ТЭН – тонкостенная металлическая трубка (оболочка) 1 с наполнителем, в которую запрессована нагревательная спираль 2 из проволоки с большим удельным электрическим сопротивлением. В качестве наполнителя 4 используют периклаз – кристаллический оксид магния или кварцевый песок с хорошими электроизоляционными и теплопроводящими свойствами. Концы спирали соединены с контактными стержнями 3, которые через изоляторы 5 выходят наружу нагревателя и служат для присоединения к ним проводов питающей сети. Контактные стержни и проходные изоляторы надежно герметизируют термовлагостойким лаком.

При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотвода от ТЭНов применяют их оребрение, выполняемое из металла с хорошей теплопроводностью. Это способствует сокращению габаритных размеров электротермических установок и, следовательно, их металлоемкости.

Материал оболочки (медь, латунь, углеродистая и нержавеющая сталь) определяют механическая прочность ТЭНа, его химическая стойкость и зависит от назначения нагревателя.

1. ТЭНы с оболочкой из нержавеющей стали имеют повышенную жаропрочность и коррозионную стойкость, применяются для нагрева агрессивных сред; при работе с температурой на оболочке ТЭНа свыше 450ºС.

2. ТЭНы с медной оболочкой используют при небольших температурах в средах, вызывающих коррозию других металлов. Например, для подогрева воды предназначены ТЭНы из медной трубки, покрытой оловом, никелем или хромом.

3. ТЭНы со стальной оболочкой используются для нагрева сухого воздуха, масла и т.п. при температуре оболочки, не превышающей 400…450ºС.

4. ТЭНы с оболочкой из высоколегированной стали используются для нагрева воздуха повышенной влажности с температурой оболочки свыше 450ºС.

Основным параметром, характеризующим ТЭНы, является его удельная поверхностная мощность Р_F, Вт/см²

Р_F = Р/πDl_a

Р – мощность ТЭНа, Вт

D – диаметр, см

l_a – активная длина, см

Предельное значение Р_F ТЭНа определяется условиями работы, допустимыми температурами спирали, наполнителя и оболочки. Для ТЭНа со стальной оболочкой, нихромовой нагревательной спиралью и периклазом в качестве наполнителя, допустимая Р_F =2 Вт/см² при нагреве воздуха в условиях свободной конвекции, до 11 Вт/см² при нагреве воды в условиях вынужденной конвекции. Чтобы определить количество нагревателей для конкретной установки, подсчитывают Р_потр, находят Р_уст = К_з Р_потр/η_э и по каталогу находят тип ТЭНа для соответствующих условий работы и его Р_ном. Число ТЭНов для данной установки n = Р_уст/Р₁; n кратно трем.