ТЭНы и области применения

Нагрев воды, воздуха, маслянистых сред, форм для изготовления продукции  интересовал давно. Так были придуманы трубчатые элементы, которые подключались к току, трансформируя энергию в тепловой эквивалент. В  нагревателях нуждаются медицинская, пищевая, химическая промышленность, производственная сфера, бытовые приборы.

Из чего состоит ТЭН

• Конструкция ТЭНа представлена трубчатыми элементами, в середине которых находится токопроводящий нихромовый элемент.
• Оболочка контура выполнена из стали, меди или алюминия, диаметр подбирается по расчётам.
• Наполнителем выбран MgO – периклаз является отличным диэлектриком.
• Герметик нужен, чтобы сберечь наполнитель в сухом состоянии, а изолятор не допускает попадание тока на корпусную часть нагревателя.

Концы спирали завершаются выходной шпилькой и соединены с контактными стержнями резьбой. При поступлении тока на нить происходит её нагрев, энергия передаётся металлическому элементу, а затем – нагреваемой среде.

Какие типы нагревателей предлагаются

При работе с воздушными, жидкими, твёрдыми, вязкими, сыпучими средами применяется  перенос энергии за счёт лучистой энергии, конвекции и тепловой передачи.

• Металлические ТЭНы трубчатого типа бывают прямой изогнутой формы. Обычно их длина не превышает 6 м, а диаметр – 18 см, однако при изготовлении на заказ допускается менять размеры.
• Нагреватели в виде собранных блоков пригодятся для сухого насыпного продукта и жидкости. Собранные в единую конструкцию, они располагаются на фланце  или имеют резьбу на концах.
• На производстве удобно пользоваться нагревателями с датчиком температур. Термопара пригодится для нагрева воды и пластических масс.
• Кольцевая продукция используется для охвата круглых частей оборудования: инжекторных участков, сопел и пр.. Их изготавливают методом  навивки с разным шагом закручивания. Способны  функционировать в режиме +500…+750˚С.
• Оребренные нагреватели с увеличенной площадью переноса энергии используют там, где требуется повышенная теплоотдача. Этот вид является единственным решением в случае, когда не удаётся увеличить число греющих компонентов и начальный размер ТЭНа.
• Патронные аналоги в формах для изготовления изделий из пластика. Нагреватель имеет отшлифованную поверхность, чтобы избежать неплотных соединений в отверстиях для установки.

Бытовые ТЭНы: принципы подбора для установки в бойлеры и водогреющие котлы

Состав воды в каждой местности  отличается. Природные источники насыщены металлами и минералами, в бытовую воду добавляют очистители. Поэтому лучше разобраться в этом вопросе, чтобы приобрести бойлер с правильным ТЭНом, обеспечивающим длительность эксплуатации.

- Железосодержащая вода быстро спровоцирует появление коррозии в металлических ёмкостях. Поэтому пригодится ТЭН из нержавеющей стали.

- Медный нагреватель подходит для жидкостей с повышенной концентрацией солей.

- Реже встречающаяся в естественных условиях или специально очищенная вода с допустимым уровнем растворимых солевых накоплений позволяет приобретать любой ТЭН или устройство с ним.

Как изготавливают трубчатые электронагреватели

Процесс производства включает следующие этапы:

• Создание металлических заготовок. Исходный трубчатый материал разрезается на отмерянные сегменты на станке, затем заготовки складывают в пачки.
• Очистка поверхностей материала. Масло на наружной части металла следует удалить. Оно не оттирается, поэтому используется термический процесс в муфельных печах.
• Чтобы получить отверстия заданного диаметра, проводится зенковка. Рихтовка помогает выровнять все  изъяны.
• Обезжиривание. Используется шомпольная прочистка ацетоном.
• Рубка. Заготовки получают конечный размер путём автоматического отрезания лишних кусков.
• Нанесение круговой резьбы. Каждый стержневой элемент ТЭНа получает резьбовые кольца.
• Изготовление спиральных элементов.
• Удаление плёнок и пятен в растворителе с последующей сушкой спиралей.
• Соединение стержней и спиралей методом точечной сварки.
• Подготовка наполнителя. Включает в себя достижение уровня нужной влажности, просеивание для обеспечения чистоты насыпного материала. Удаление железистых частиц методом магнитной сепарации.
• Соединение всех комплектующих, размещение в середине наполнителя и уплотнение его.
• Обжим трубок, корректировка концевых частей.
• Термическая обработка для увеличения гибкости конструкции.
• Маркировка будущей продукции. Выполняется штамповкой, лазерным лучом.
• Обкатка. Чтобы резьба плотно соединялась в дальнейшем с накручиваемыми элементами, делается обкатка.
• Зачистка стержней требуется для получения ровных участков на торцах.
• Убирается лишний процент наполнителя, аккуратно оформляется кромка.
• Гибка нагревателей ручным или станочным способом.
• Окончательная обработка торцов вращающимися ножами станка.
• Размещение изоляторов.
• Герметизация изделий, проведение проверки сопротивления.
• Обжим  стержней с применением калибровочного кольца.
• Окончательная сборка, выраженная в навинчивании резьбовых элементов.
• Проверка продукции сотрудниками ОТК, индивидуальная упаковка для каждой единицы продукции, передача партии ТЭНов на склад.

Производством дело не оканчивается, на ответственных этапах изготовления выполняется ряд проверок: замеры сопротивления спирали , ТЭНа, герметичность изолирующего слоя, точность размеров, состояние резьбы.

Помещённые на склад компании «Интмакс» изделия упаковывают в парафинированную бумагу, затем в плёнку во избежание попадания влаги. Тщательно поддерживаются допустимые условия хранения (температура +5…+28˚С, влажность воздуха – не более  70%).

Как эксплуатируются нагреватели для воды

1. Избыток примесей образует плотный, плёнкообразный слой  на ТЭНах, что приводит к регулярному перегреванию элементов и последующей поломке. Снижается количество тепла, отдаваемое жидкости, а это требует большего времени для проведения термического процесса. Это приводит к необходимости периодической чистки нагревателей и внутренних стенок устройств, монтажу фильтров, использованию смягчающих добавок для жидкостей.
2. Нагреватель имеет активную часть, которая погружается в жидкую среду, и зону непрогрева (длину вхождения шпильки в обогреватель).
3. Сопротивление  зависит от фактического значения мощности  ТЭНа. Обратная пропорциональность показывает, то с ростом мощности  падает сопротивление – и наоборот. Мощность почти в полном объёме идёт на нагрев: чем она выше, тем меньше требуется времени на прохождение процесса.
4. Чёрная сталь быстро окисляется, что уменьшает срок эксплуатации нагревателя. Для работы с жидкими средами  больше подходят ТЭНы из нержавеющего материала.

В каких процессах востребованы ТЭНы

Простейшее, успешное  применение нагревателя в стаканном кипятильнике дало множество идей по использованию трубчатой продукции.

• Если взять лишь домашнее применение, то устройства пригодятся  для бойлеров, стиральных машин, утюгов,  плит, чайников и самоваров с электрической составляющей. Они применяются в сушилках для обуви, гладильных шкафах, масляных обогревателях, электрокаминах, отопительных системах. ТЭНы нужны в теплицах, частных саунах. Они стали важным элементом работающих электроприборов, без которых сложно обходиться в быту.
• Нагреватели применяются коммунальными службами, отвечающими за подачу горячей воды и отопления в дома.
• В машиностроении и авторемонте они востребованы в сушильных камерах, печах, вулканизаторах, дистилляторах  и многом другом.
• Химическая индустрия производит широкий ассортимент из полимеров и эластомеров, используя высокотемпературные режимы.
• Нефтепереработка предоставляет широкую линейку товаров, используемых в строительно-дорожных целях, вагоноремонтной отрасли и пр..
• В пищевом направлении задействовано много аппаратов, использующих тепловую энергию для кулинарных процессов.
• Медицинские исследования, стерилизация инструментов и ёмкостей тоже нуждаются в специальном оборудовании, оснащённом нагревателями.

Устройства приходится модернизировать, экспериментировать с новыми материалами, сплавами, диэлектриками, проводниками тока, чтобы в каждом случае предлагать достойные решения.

Какое применение нагревателей с учётом температурных условий

• Воздушный обогрев. Используется в создании тепловых завес, камерах конвекторах, калориферах. Рабочий максимум +450˚С. В разных случаях используют ровную и оребренную поверхность, прямые изогнутые стержни. 
• Водяной обогрев. Бойлеры, стиральные агрегаты, котлы. Востребованность от простых  до блочных термических изделий. Термоэлемент отслеживает уровень фактического показателя нагрева и по достижении этого значения нагреватель переходит в стадию ожидания. Затем процесс многократно  повторяется.
• Гибкие ТЭНы в быту непригодны, а на производстве  применяют в канальных системах пресс-форм. Здесь нет каких-то ГОСТовских и общепринятых размеров, поэтому делается заказ на индивидуальное изготовление продукции. Некоторым подобием гибких нагревателей является система электрических полов для подогрева.
• Патронный тип с незамкнутым нагревательным контуром используется также в производственных целях. Это – достаточно большие ТЭНы длиной 1-3.5м, которые передают трансформирующуюся энергию через прямой контакт и распространение в массе тепловых волн. Применяются на технологических линиях в различных сферах деятельности.

 Что такое «сухой ТЭН» и в чём его преимущества

Сухие нагреватели (Тэны) производятся только прямой формы. Они рассчитаны на резервуары объёмом от 50 л. Токопроводящий элемент находится в керамической колбе, которая исключает контакт с нагреваемой средой. Устройства способны функционировать в воде с любым содержанием примесей. Срок  использования в 2,5-3 раза превышает аналогичный период для «мокрого» ТЭНа.

Для нагрева воды используют стандартные металлические ТЭНы и аналоги, заключённые в металлические колбы. В первом случае происходит контактное взаимодействие токоподающего элемента с жидкостью, а во втором – через нержавеющий слой колбы. Белый осадок  в виде известковой накипи плотно облепляет металлический контур нагревателя. Но ТЭН находится в цилиндрическом резервуаре, поэтому эти изменения его внешнего вида остаются скрытыми. Если проигнорировать период замены активного элемента, его магниевый слой разрушится  и  может получиться пробой корпуса. Что касается керамического аналога, то он безопасен.

Чтобы заменить обычный металлический нагреватель, следует убрать всю воду из бойлера. Сухой вариант не нуждается в сливе, он обновляется в течение 10-ти минут. Пара нагревателей обеспечивает более экономный режим использования оборудования.

При наличии керамического ТЭНа  исключается  поражения человека током. Однако каждый тип изделия подходит под определённые водогреющие устройства.

Компания «Интмакс»: тепловые параметры под запросы каждого клиента

Прямой контакт с нагреваемой средой (будь то жидкость, сыпучий материал или воздух) требует изготовления таких нагревателей, которые не боятся скачков температуры, выдерживают нарастающее давление, способны без сбоев функционировать при вибропроцессах. В ряде случаев эффективнее применять нагреватели в колбе, хотя это обходится дороже.

Чтобы обеспечить максимальную ресурсопригодность, нужно учитывать фактические условия эксплуатации ТЭНов и соответствие поставленной задаче. И это учитывает правильно выполненные конструкторско-теплотехнические расчёты, подбор материалов, надёжность изготовления. Компания «Интмакс» имеет огромный опыт в изготовлении нагревателей для бытовых, хозяйственных, индустриальных нужд. Мы выполняем всю работу « с нуля», не подключая сторонние организации.