Практично будь-який електронагрівальний прилад оснащений нагрівальним елементом тієї чи іншої конструкції. Використовуючи один і той же принцип - перетворення електричної енергії в теплову за рахунок нагрівання провідника, - елементи дуже розрізняються за типом і конструкції. Конструкція ця залежить від поставлених завдань, умов роботи і необхідної потужності конкретного нагрівача. Найбільшого поширення набули так звані Тени - трубчасті термоелектронагревателі, винайдені в XIX столітті і з тих пір мало що змінилися.

Як влаштований трубчастий електронагрівач

Конструктивно термонагревателямі є спіраль з провідника з високим питомим опором, свита в спіраль. Спіраль поміщається в металеву або керамічну трубку тієї чи іншої форми, а вільний простір усередині трубки заповнюється спеціальної теплопровідної масою.

Як влаштований ТЕН електричний

Ця маса служить не тільки для передачі тепла від спіралі до трубки, але для і захисту самої спіралі від навколишнього середовища, а також для електроізоляції. На відміну від відкритої конструкції, коли струмопровідний матеріал відкритий, такий пристрій забезпечує зручну і безпечну експлуатацію нагрівача.

На відміну від приладів відкритого типу (праворуч) трубчасті термоелектронагревателі зручніше і безпечніше

Крім того, трубчаста конструкція дозволяє працювати нагрівача безпосередньо в агресивних і струмопровідних середовищах, наприклад у воді.

види ТЕНів

Нагрівальні елементи можна розділити на два види:

  • повітряні;
  • водяні.

Повітряні Тени, як можна здогадатися з назви, призначені для роботи на повітрі і використовуються для безпосереднього нагрівання або самого повітря, або тих чи інших предметів, що знаходяться в повітряному середовищі. Подібні електронагрівачі можна зустріти в звичайних електроплитках, духових шафах, кімнатних обігрівачів.

Призначення другого виду - нагрівання рідини. Такі нагрівачі працюють в електрочайника, електротітанах, масляних або водяних опалювальних системах. Чудовим прикладом водяного Тена може служити звичайний побутовий кип'ятильник.

Класичний приклад водяного Тена - звичайний побутовий кип'ятильник

Відмінності одного виду від іншого невеликі, але вони є. Перш за все, водяний нагрівач відрізняється великим співвідношенням потужності до габаритів. Іншими словами, він має високу потужність при малих габаритах і площі поверхні. Обумовлено це тим, що прилад працює в середовищі з високою теплопровідністю. Це дозволяє швидко нагріти великий об'єм рідини при мінімальних витратах електроенергії (менше тепла в одиницю часу витрачається на нагрів навколишнього повітря). Недоліком такої конструкції є те, що водяний ТЕН не може працювати без занурення в робоче середовище (рідина) - він відразу перегріється і згорить, оскільки повітря має набагато меншу теплопровідність, ніж ті ж вода або масло.

Повітряні ж нагрівачі мають досить велику площу поверхні для своєї потужності і не нагріваються так сильно, хоча зовні можуть нічим і не відрізнятися від рідинних.

Зовні ТЕН електричний водяний (зліва) може нічим не відрізнятися від повітряного

Конструктивні відмінності електронагрівачів трубчастого типу

Залежно від поставлених завдань, нагрівальні елементи можуть сильно відрізнятися по конструкції. Вони мають не тільки різні потужність, розміри і форму, але навіть відрізняються за матеріалами і зовнішнім виглядом.

Основні конструктивні типи нагрівальних елементів наступні:

  1. Гладкі.
  2. Оребрені.
  3. З терморегулировки.
  4. Блокові.
  5. Патронні.
  6. Кільцеві.

Гладкі нагрівальні елементи

Вони є, по суті, універсальними і набули найширшого розповсюдження. Ви можете побачити їх в чайниках, Мультиварки, електродуховках, плитах електрокамінах. Прилади цього типу відносно прості за конструкцією, мають помірну вартість і досить хороший ККД.

оребрені Тени

Їх можна відрізнити по ребрах, якими оснащена трубка елемента. Завдяки цим ребрах площа приладу збільшується в рази, а значить, пристрої мають підвищену тепловіддачу. Такі нагрівачі, володіючи високою потужністю, можуть успішно працювати на повітрі без перегріву і дозволяють істотно зменшити габарити всього нагрівального пристрою, але зберегти його високих характеристик і продуктивності.

Обребрений трубчастий електронагрівач

Оребрені конструкції використовуються для помірного, але швидкого нагрівання повітря. Їх можна зустріти в електрокамінах (в тому числі і з примусовою вентиляцією). Вони ж використовуються для повітряних теплових заслонів в магазинах, цехах, на складах. Є оребрені Тени і у всіляких щодо низькотемпературних сушильних печах.

Тени з терморегулировки

Цей клас приладів оснащується вбудованими терморегуляторами, які не тільки захищають сам ТЕН від аварійного перегріву, але і дозволяють автоматично підтримувати температуру навколишнього середовища. При перевищенні заданої температури спеціальний біметалічний контакт просто відключає харчування нагрівального елементу і чекає, поки останній не охолоне. Найбільше застосування такі типи нагрівачів отримали в конструкціях для нагріву рідини - автоматичних бойлерах, котлах, системах електричного опалення. Більшість з них (але далеко не всі) мають водяну конструкцію.

Електронагрівач з убудованим терморегулятором

блокові Тени

По суті, така конструкція являє собою кілька нагрівачів, з'єднаних в один блок. Інших особливостей цей тип нагрівачів не має. Такі блоки використовуються для зменшення габаритів обладнання з одночасним збільшенням потужності, що віддається.

Електричні ТЕНи, зібрані в блок, мають високу потужність і одночасно невеликі габарити, оскільки всі нагрівачі відмінно охолоджуються

патронні нагрівачі

Основна відмінність такого типу нагрівача від класичного - він має висновки харчування на одній стороні і виконаний у вигляді патрона (стержня), щільно вставляється в тонкостінну гільзу. При цьому гільза кріпиться в самому приладі, а вже потім в неї вставляється нагрівач. Переваги такої конструкції очевидні - ви можете зробити заміну зіпсованого Тена без зливу робочого тіла. Наприклад, ви можете швидко і просто замінити нагрівач в бойлері або котлі, не зливаючи воду з системи водопостачання та опалення. Такий тип приладів не отримав особливого поширення в побуті, але широко використовується в промисловості.

Патронний трубчастий електронагрівач

кільцеві Тени

По суті, вони є гібридом повітряного і водяного Тена. Пристрої надягають на нагрівається об'єкт (скажімо, трубу) зверху і, здавалося б, працюють на повітрі, але завдяки спеціальній конструкції тепло віддають в основному стінок труби. Такі нагрівачі дуже зручні в експлуатації, ефективні і легко замінюються. Крім того, гнучка їх конструкція дозволяє швидко підганяти нагрівач під діаметр тіла, що нагрівається.

Нагрівач кільцевого типу

Матеріал трубчастих електронагрівачів

Для виготовлення нагрівачів трубчастого типу сьогодні використовуються найрізноманітніші і сучасні матеріали. Сама спіраль, як і раніше, виготовляється з матеріалів з високим електричним опором (ніхром, константан, вольфрам та ін.), А ось матеріал корпусу (теплопередающей трубки) може бути найрізноманітнішим. Сьогодні у вашому розпорядженні є три типи нагрівачів:

  • металеві;
  • керамічні;
  • комбіновані.

Алюміній. Він використовується у відносно недорогих водяних нагрівачах. Щодо недорогий матеріал, не боїться корозії, легко обробляється. Оскільки ТЕН працює в воді, низька температура плавлення алюмінію не є істотною. Єдиний недолік таких нагрівачів - їх низька механічна міцність і, як наслідок, висока вибухонебезпечність. Якщо ви, наприклад, включіть побутової кип'ятильник, виготовлений з алюмінію, на повітрі, то він вибухне в прямому сенсі слова. Те ж саме відбудеться і при википанні води в тому ж електрочайнику.

Сплави стали. Сталь набагато міцніше алюмінію і підірвати такий нагрівач набагато складніше. Але залізо погано обробляється і, найголовніше, схильне до корозії. Проте в повітряних ТЕНах сплави заліза працюють досить успішно. Для водяних нагрівачів звичайне залізо, звичайно, не підходить. Виняток може становити лише нержавіюча сталь.

Сплави міді. Мідь - відмінний теплопровідник і використовується для виготовлення ТЕНів досить широко. Її використовують найчастіше для виготовлення повітряних оребрених пристроїв, хоча існують і звичайні трубчасті електронагрівачі для повітря і навіть води.

Кераміка. Виключно міцний матеріал, що не боїться корозії. Використання кераміки обмежує лише відносно висока складність і вартість виготовлення. Але незважаючи на це, керамічні прилади існують і успішно використовуються в приладах високих класів і надійності.

Комбіновані. Такі електричні нагрівачі, як зрозуміло з назви, виконуються з декількох матеріалів, які доповнюють один одного за своїми властивостями. Наприклад, існують повітряні ТЕНи, виготовлені зі сталі, але мають мідне ребра. Цим досягаються помірна вартість виробу, відносно невеликий його вага і відмінні теплопровідні характеристики. Ще один приклад - водяні «керамічні» нагрівачі в пральних машинах. Сама трубка в таких приладах виконана зі сталі, але покрита шаром кераміки. Таким чином, ви маєте помірний за ціною прилад з високими технічними і експлуатаційними характеристиками.

Категорія:

Технології