Типы нагревательных элементов: Нагреватели в конвекторах.

Нагревательные элементы в конвекторах: монолит, ТЭН в рубашке, ститч

Всем привет!

Порой смотришь — конвектор, стоит тысяч под 10, ждешь там последние технологии, применимые астронавтами NASA, видишь супер-изысканный дизайн,  такой только на прием к Королеве Англии ставить в Букингемском Дворце, а внутри оказывается нагревательный элемент, выполненный по технологии 50-летней давности, пожароопасность которого вполне себе сопоставима с игрой в спички вблизи бензоколонки. 

Беда в том, что даже старые технологии до сих пор используются в современных отопительных приборах. Как избежать неправильно решения и не купить фигню с морально устаревшим нагревательным элементом — читайте здесь.  Мы сделали краткий обзор трех разных нагревательных элементов, упорядочив их от худшего к лучшему. Также уместно сказать, что их расположение в этом тексте идет от старого к новому (в плане технологичности).

Слева направо — Monlan, Atlantic, Electrolux Rapid (инверторный конвектор)

Повествование будет идти на примере трех электрических конвекторов:

Ститч-нагревательный элемент.

Ститч-нагревательный элемент — стальная проволока на диэлектрической основе. Технология, которой больше полувека. Нагревательный элемент представляет собой металлическую нить, уложенную зигзагом. Она раскаляется до очень высокой температуры (250-300ºC), проходящий через неё воздух согревается и выходит наружу в теплом виде. Из плюсов – мгновенный выход на рабочую tº, буквально 5-10 секунд. На этом плюсы закончились. 

Вот так выглядит ститч нагревательный элемент.

Из минусов – безопасность, низкая эффективность вкупе с несоразмерным энергопотребление, недолговечность, дискомфорт в процессе эксплуатации. Безопасность. Проволока, которая раскаляется до красна. Пожароопасность вполне себе сопоставима с игрой в спички вблизи бензоколонки. Да, эта металлическая нить также быстро остывает, как и разогревается, но иметь дома что-то с температурой работы под 300ºC – такая себе идея. Низкая эффективность обусловлена в первую очередь маленькой площадью нагревательного элемента. Воздух, который проходит по конвекционной камере, не успевает нагреться в достаточной мере, так как площадь соприкосновения его с нагревательным очень мала. Энергопотребление – оно несоразмерно велико теплоотдаче.

Также ститч-нагревательный элемент известен как игольчатый. Теперь вы понимаете, почему он называется именно так)

Площадь нагревательного элемента должна быть большой, тогда и будет нормальный теплосъем. Так что греть он будет долго, неэффективно, при этом забирая электроэнергию согласно своей номинальной мощности. Дискомфорт во время использования – следствие высокой температуры нагревательного элемента. Когда мимо него вместе с воздухом проходит пыль и прочие мелкие частицы (ведь они тоже участвуют в режиме конвекции), то они сгорают, кислород окисляется, выделяется CO2 и появляется ощущение нехватки O2 и начинаем чувствовать посторонние запахи. На самом деле кислорода хватает и его более чем достаточно, просто деструктивно влияет образование CO2, но на этот счет всегда можно поставить приточную вентиляцию и проблема свежего воздуха будет решена навсегда.

Что касается долговечности, то пыль и грязь, которая оседает на нагревательном элементе в выключенном состоянии, сгорает моментально, а эти участки металлической нити просто перегорают, постепенно выводя прибор из строя. Эта самая устаревшая технология, но которая в виду удешевления продукции часто встречается даже в дорогих электрических конвекторах.

Стальной ТЭН в алюминиевой рубашке.

На стальную трубку надета алюминиевая рубашка, которая позволяет забрать тепло со стальной трубки и участвует в процессе теплообмена. Не такая старая технология, как ститч, но ей тоже очень много лет. Каких-то ярко выраженных плюсов здесь нет, но и сказать что этот нагревательный элемент однозначно плохой тоже нельзя. Морально старый? Однозначно. Был адекватен своему времени, но теперь уже просто эта технология устарела. 

Стальной ТЭН в алюминиевой рубашке.

По сравнению со ститчем здесь значительно ниже рабочая температура, поэтому нет какого-то ощущения выжигания O2 и посторонних запахов. Основной минус – шум работы. Состоит нагревательный элемент из двух составляющих – стальной трубки и алюминиевой рубашки. Стальная трубка разогревается и передает тепло алюминию. Поскольку у них разная температура расширения, то алюминий будет при нагреве и остывании расширяться и сужаться, издавая металлические звука, которые реально громкие, в ночи они могут разбудить, а во время работы или вечернего отдыха изрядно так смещать ваш фокус внимания с чего-то полезного и хорошего на себя

Монолитный нагревательный элемент.

Монолит – самый продвинутый и дорогой. Выполнен из монолитного состава силумина, который отлит в единой форме. Форма нагревательного элемента X-образная, поэтому их часто называют X-образными нагревательными элементами. Хотя встречается и V-образный нагревательный элемент, но используется такой уже в тех же плинтусный конвекторах (где X-образный нагревательный элемент будет избыточен). За счет того что структура монолитная, в отличие от ТЭНа в алюминиевой рубашке он не вызывает никаких щелчков и хрустов в процессе разогрева и остывания. 

Монолитный нагревательный элемент.

Монолитная структура позволяет равномерно разогреть весь элемент до единой температуры и весь нагревательный элемент полностью участвует в процессе теплообмена. Сердечник на фото выше (образующий цилинд по центру) — нагревательный элемент и с него уже тепло расходится по соседним рёбрам.

Правды ради стоит сказать, что и монолитных нагревательных элементов есть много вариантов, но мы демонстрируем вам самый совершенный, который сейчас есть в мире (на момент публикации) нагревательного элемента лучше чем этот, просто не существует. Второй повод для гордости – его придумали наши ученые из Ижевска, окрестив свою разработку «ТурбоЁж», так как он имеет щетинистую фактуру и напоминает ежа. Для большей убедительности его назвали Хэджхог, что тоже переводится как «Ёж».

Вот такой компактный нагревательный элемент на целых 1.5 кВт — всего 50 см (когда в других по меньшей мере 64 см).

У него самая большая площадь, поэтому здесь идет самый большой теплосъем и он быстрее всех прогреет помещение. Скорость выхода на рабочую температуру составляет всего 75 секунд. Его температура работы среди всех нагревательных элементов самая низкая и у качественных монолитных нагревательных элементов не превышает 125ºC при пиковой нагрузке. Они не боятся отрицательных температур и их можно включать даже тогда, когда они замерзли. Срок службы монолитного нагревательного элемента составляет порядка 25 лет, что очень, очень долго.

Подведем итоги:
Хуже всех – ститч. Имеет право на существование только в тепловентилятороах, да и и то лучше покупать тепловетерки с керамическим нагревательным элементом. Конвектор со стальным ТЭНом в алюминиевой рубашке – морально старые, но кто-то почему-то их проивзодит и использует, хотя, лучше их, чем ститч. Монолит – самый передовой нагревательный элемент, но при этом качество монолитного элемента зависит от завода-изготовителя, так как они все отличаются. Если вы сейчас находитесь в поиске хорошего обогревателя, рекомендуем купить инверторный конвектор. Это самые технологичные электрические обогреватели на текущий момент, внутри которых кроме того что установлен монолитный нагревательный элемент, так еще и инверторное управление позволяет экономить на электроэнергии, оптимизируя его в среднем на 30-35%.

Какой нагревательный элемент для конвектора лучше?

Конвектор – это прибор, применяемый для обогрева жилых помещений. Конструкция предусматривает использование собственного нагревательного элемента для отопления комнаты. Это позволяет миновать посредничество какого-либо теплоносителя, делая ТЭН для конвектора центральной частью агрегата. Именно поэтому системы без использования воды или масла в качестве посредника выносят в отдельный класс. Современная схема сборки конвектора позволяет обеспечить эффективную работу при довольно низкой температуре нагревателя.

Типы нагревательных элементов

Электрический конвектор (существует также газовый и водяной) является самым популярным обогревательным устройством представленном на современном рынке. Он заработал свою репутацию не только простотой в обращении, но и надежностью. Данное оборудование способно обеспечить комфортные условия как в жилой комнате, так и в помещении общественного пользования. Главной особенностью конструкции специалисты считают отсутствие посредников для передачи тепла.

В современном конвекторе используют один из трех видов нагревательных элементов. Он может быть:

• игольчатым, лентообразным, нагревателем стич-типа;
• электронагреватель трубчатого типа с ребрами из алюминия, сокращенного его называют ТЭН;
• монолитного типа.

Каждый тип обладает своими особенностями и недостатками. Решение о том, какой из них выбрать, нужно делать, исходя из характеристик обогреваемой комнаты.

Нагревательные элементы игольчатого типа

Игольчатые нагреватели (еще их называют ленточными) представляют собой пластинку, выполненную из диэлектрического материала. На ней крепится нить из хром-никеля, образующая петли на каждой из стороны. Она является токопроводящим нагревательным элементом и покрыта изоляционным лаком.

Характерным признаком игольчатого элемента является высокая температура нагревателя. При этом, данный тип устройств обладает наименьшей инерцией тепла, что означает практически моментальный нагрев и остывание.

Теплопередача в конвекторах с использованием игольчатого элемента происходит по большей части через корпус. Уязвимым местом подобных устройств можно назвать практически не защищенную от влаги нагревательную нить. Покрытая слоем изоляционного лака, она легко портится от попадания воды. Данное обстоятельство делает игольчатые обогреватели совершенно непригодными к использованию в ванных комнатах и помещениях с повышенной влажностью. Привлекательной стороной конвектора с нагревательным элементом игольчатого типа можно назвать цену: стоимость такого оборудования в полтора раза ниже чем у аналогичного устройства.

Нагреватель игольчатого типа

Нагревательные элементы трубчатого типа

Трубчатый нагреватель выполнен из нихромовой нити, интегрированной в кварцевую трубку со сталью. Помимо этого, конструкция предусматривает магниевую засыпку с прикрепленным к ней алюминиевым оребрением. Ребра выполняют функции теплообменивающего элемента.

Чаще всего, форма и распределение пластинок оребрения особенная для каждой компании, однако на функции ребер это никак не влияет.  Продвинутая конструкция подобного диффузора из алюминия позволяет добиться интенсивной теплоотдачи от ТЭНа к воздушным массам и сделать процесс конвекции более эффективным.

Накал этих элементов значительно ниже, чем у игольчатых, однако они более неприхотливы и надежны.

По большей части, обогреватели с ТЭНом трубчатого типа обладают защитой от проникновения влаги, что позволяет устанавливать их в ванной. Несмотря на это, не рекомендуется монтировать устройство ближе чем на 1 метр от источника воды.

Нагреватель трубчатого типа

Нагревательные элементы монолитного типа

Нагревательные элементы монолитного типа применяют для конвектора со степенью защиты IР 24. В них установлена нихромовая нить с наполнителем из диэлектрического материала. Вся «начинка» упакована в литой алюминиевый корпус с металлическими ребрами.

Во время нагрева и остывания каждая деталь моноблока увеличивается и сужается в объеме. Данная особенность позволяет избежать трения, а также развития микротрещин. Хороший монолитный конвектор бесшумен, очень надежен и долговечен. Монолитный корпус сводит на минимум промежуточную теплопотерю, а также уменьшает нагрев реберной конструкции.

Нагреватель монолитного типа

Какой конвектор выбрать

Если говорить о том, какой нагреватель лучше выбрать, ответ будет неоднозначным. При всех очевидных плюсах, каждый тип обладает своими недостатками. К примеру, трубчатый элемент имеет самое долгое время накаливания. При активной работе он может издавать щелкающие звуки и скрипы, вызванные расширением конструкции. В свою очередь монолитный элемент отпугивает большинство покупателей свой высокой стоимостью. Не все готовы переплачивать за значительную степень защиты и минимальную теплопотерю.

Чаще всего консультанты в магазинах рекомендуют приобретать конвекторы с монолитным элементом или ТЭНом.

Решение о том какой конвектор эффективнее, следует принимать исходя из характеристик обогреваемого помещения.

1. Если комната не влажная, а скорость прогрева воздуха не играет ключевой роли, лучше всего подойдет обычный ТЭН.
2. Однако если в помещении необходимо постоянно поддерживать комфортные условия, правильнее будет отдать предпочтения монолитному элементу. Эффективная система конвекции позволит вам немного сэкономить на электроэнергии.
3. Также можно обратить свое внимание на модели комбинированного типа, как инфракрасный обогреватель с функцией конвекции. Этот прибор сочетает нагрев посредством ТЭНа и инфракрасного элемента, что позволяет добиться быстрого прогрева помещения при незначительном расходе электрической энергии.

Специалисты советуют обращать внимание не только на нагревательный элемент. Максимальная мощность работы, пространственное расположение, мобильность и эргономия корпуса также вносят существенный вклад в эффективность. Внимательно изучите технические характеристики прибора, и сможете легко подобрать подходящий вам конвектор.

устройство электрических приборов, правила выбора и особенности эксплуатации

Популярность электрических отопительных систем с каждым годом все возрастает. И этому не стоит удивляться, поскольку не во все квартиры проведен газ. Нагревательные установки на жидком топливе не обрели популярность. Еще есть солнечные батареи, которые могут стать решением проблемы создания в жилище благоприятного микроклимата с минимальными затратами, но они до сих пор остаются экзотикой. Многих владельцев квартир не устраивает эффективность работы централизованной системы отопления. Перебои с подачей тепла заставляют их искать вариант, который бы обеспечил постоянную теплую атмосферу в жилище.

Многие выбирают электрические обогреватели для создания комфортного микроклимата в доме. Однако обогревательных приборов, работающих от электрической тяги, на сегодняшний день довольно много, поэтому не так-то просто выбрать лучший вариант. Специалисты рекомендуют приобретать в свою квартиру электрические конвекторы. У этих приборов имеется немало достоинств:

• эффективность обогрева;
• безопасность;
• простота использования.

Что такое процесс конвекции?

Из школьного курса физики все знают о том, что при нагревании воздуха уменьшается его плотность и он устремляется вверх. Холодные слои воздуха благодаря своей тяжести легко вытесняют его. Именно так в атмосфере нашей планеты происходит образование циклонов. Над отдельными участками поверхности нагретые массы воздуха устремляются вверх, а освободившееся место занимают потоки из холодных областей.

В замкнутых пространствах также происходит этот процесс, но в гораздо меньших масштабах. Называется он конвекция. Эффективное управление им призваны осуществлять конвекторы.

Устройство и принцип работы такого нагревателя

Простое устройство — это главная особенность конвекторного оборудования. Фактически же конструкция этих приборов состоит из двух частей — корпуса и нагревательного элемента. В нижней части конструкции электрического конвектора расположены отверстия для втягивания холодного воздуха. В верхней же части присутствуют отверстия для выпуска холодного воздуха.

Одним из элементов конструкции этого прибора является нагревательный элемент, который находится в нижней части прибора. Он выполняет обработку холодного воздуха, поступающего в корпус конвектора. После его нагрева он устремляется вверх. Под небольшим углом относительно вертикали в электрическом конвекторе и располагаются выпускные отверстия. Разогретая воздушная масса движется по параболической траектории. По мере охлаждения она опускается к полу. Затем цикл повторяется снова.

Главным достоинством электрического конвектора является то, что нагретый воздух он распределяет по всему объему помещения равномерно. В процессе работы он не издает никакого шума, что можно считать еще одним его плюсом. Отдельные модели имеют в своем оснащении вентиляторы. Благодаря им обеспечивается более быстрый процесс нагрева помещений. Правда, такие модели электрических конвекторов издают шум при работе.

Востребованность этого оборудования обусловлена тем, что при работе установки температура стенок на его корпусе не превышает 60С. Этим фактом конвекторы отличаются от масляных обогревателей. Последние считаются травмоопасными, поскольку при случайном касании корпуса можно получить ожог.

Внимание на нагревательный элемент (ТЭН)

В современных моделях электрических конвекторов используются нагревательные элементы трех видов:

• игольчатые;
• трубчатые с алюминиевым ребрением;
• монолитные.

Игольчатые своим видом представляют пластину небольшой толщины, которая выполнена из диэлектрического материала. На неё установлена хром-никелевая нагревательная нить. Она образует петли с обеих сторон от себя. И х нагрев и остывание происходит за короткий промежуток времени. В приборах, созданных на базе игольчатого нагревателя, процесс конвекции осуществляется главным образом за счет конструкции его корпуса.

Нить в игольчатом нагревателе имеет лаковое покрытие, но она слабо защищена от влаги. Поэтому электрические конвекторы с этим нагревательным элементом не рекомендуется использовать в помещениях с высоким уровнем влажности. Главным достоинством таких установок является их приемлемая цена. Однако срок их службы непродолжительный. Применяют в конвекторном оборудовании игольчатые нагреватели крайне редко. Но, если в магазине вам попадется такой прибор, то лучше пройти мимо.

Трубчатый нагревательный элемент знаком многим. Он встречается не только в электрических конвекторах, но и в водонагревателях. Собой он представляет стальную трубку, которая имеет покрытие нихромовой нитью. Трубка заполнена засыпкой с изолирующими свойствами, которая вдобавок обладает хорошей теплопроводящей способностью. На трубке закреплены ребра из алюминия. Они обеспечивают эффективную теплопередачу, а помимо этого усиливают конвекцию при работе прибора.

Нагрев ТЭНа происходит быстрее в сравнении игольчатым элементом. Кроме этого, он отличается долговечной работой. Многие модели агрегатов выполняются в брызгозащитном корпусе. Поэтому конвекторы с ТЭНами могут использоваться в помещениях с высокой влажностью. Например, в ванных комнатах. Однако и у этих элементов имеются определенные минусы. Самый серьезный состоит в том, что трубки и ребра имеют различную величину теплового расширения, а это может привести к возникновению звуков, напоминающих потрескивание во время работы электрического конвектора.

Приборы, которые оснащены монолитными элементами нагрева, отличаются бесшумностью работы. Обусловлено это тем, что конвекторы этого типа имеют цельнолитой нагреватель. Составной частью конструкции таких установок являются ребра. При работе этих устройств возникают минимальные потери тепла. Кроме этого, они эффективны при решении задач по обогреву помещений.

Среди видов электрических конвекторов специалисты рекомендуют останавливать свой выбор на оборудовании с ТЭНом или монолитным нагревательным элементом.

Где лучше устанавливать конвектор?

Перед выбором электрического конвектора потребитель должен решить вопрос с местом его расположения в своем жилище. Установку современных моделей этого оборудования можно производить на стене. Для этого используются специальные крепления, которые идут в комплекте с агрегатом. Многие модели можно устанавливать напольно, что делает конвектор мобильным. В случае необходимости его можно передвигать по комнате или переместить в другое помещение. Если вам нужен мобильный электрический конвектор, то в этом случае выбор следует делать из моделей, которые снабжены колесиками.

При покупке прибора обогрева внимание следует обращать и на габариты конвектора. Установки могут различаться по своей высоте, ширине и по-разному смотреться в интерьере помещения. Миниплинтусные модели являются самыми изящными. Параметр высоты у них составляет 15 см.

Какой мощности покупать прибор?

При подборе мощности прибора можно использовать следующую формулу: на каждые 10 кв. м. площади помещения должен приходиться 1 кВт мощности электрического конвектора при условии, что в помещении высота стен не превышает 2,7 м. При большей высоте комнаты на каждые дополнительные 10 см следует добавлять дополнительные 10% мощности.

Кроме этого, во внимание необходимо принимать и другие моменты:

• чтобы при помощи электрических конвекторов обеспечить хороший микроклимат в помещении, необходимо устанавливать в комнату число конвекторов, равное количеству окон в нем;
• если необходим прибор для угловой комнаты, помещения с большой площадью остекления или комнаты, расположенной над холодным подвалом, то в этом случае выбирать стоит хороший конвектор большой мощности.

Учитывая эти моменты, вы сможете выбрать хороший электрический конвектор. Находясь в магазине, можно обратиться за помощью к консультантам, которые облегчат вам задачу выбора прибора обогрева.

Виды и особенности терморегуляторов

В конструкции электрического конвектора присутствует термостат. В современных моделях он может иметь механическое или электронное управление. Более доступны по цене приборы с механическим термостатом. Однако его наличие в конвекторе несет и определенные неудобства.

Среди самых серьезных выделим следующие:

• плохо держит температуру;
• во время работы потребляет электричество в большом количестве;
• при работе приспособления возникают характерные щелчки — не только при включении, но и при выключении. Это может раздражающе воздействовать на владельца.

В сравнении с механическим электронный термостат имеет массу преимуществ:

• не издает шума во время работы;
• заданную температуру выдерживает с минимальным отклонением — оно не превышает одной десятой градуса;
• снижает энергопотребление установки в рамках своих возможностей;
• «климат-контроль» можно осуществлять в дистанционном режиме;
• имеет поддержку нескольких режимов работы.

Хотя приборы обогрева, оснащенные электронным термостатом, имеют более высокую стоимость, но их ценник вполне оправданный.

Частые вопросы об электроконвекторах

Чтобы во время эксплуатации электроконвектора не возникло сложностей, будущему владельцу этого прибора будет полезно получить ответы на часто возникающие вопросы по работе этого устройства.

Какие конвекторы демонстрируют наибольшую эффективность при работе — высокие или низкие?

Эффективность работы прибора определяется не его размерами. Здесь ключевым фактором является мощность. Различные форм-факторы, в которых на рынке предлагаются электрические конвекторы, создаются для того, чтобы обеспечивалась возможность для их удобного встраивания в интерьер помещений.

Несет ли опасность для владельца оставление прибора без присмотра?

Никакой опасности нет, если вы на время покинете жилище с работающим конвектором. Главное, чтобы проводка, проложенная в вашей квартире, смогла выдержать мощность всех подключенных в сеть приборов. Об остальном можно не беспокоиться.

Можно ли в качестве основного источника отопления в помещении использовать электрический конвектор?

В большинстве случаев да. Все во многом зависит от модели оборудования и рекомендаций компании-производителя.

Подходит ли электрический конвектор для обогрева детской?

Да, вполне. У многих производителей этого оборудования имеются модели, которые предназначены специально для использования в детских комнатах. Приборы имеют обтекаемую форму, а корпус отличается высокой прочностью. Отверстия в таких приборах небольшие, поэтому ребенок не сможет туда ничего засунуть.

Какой конвектор приобрести?

Самый лучший конвектор – какой он. В идеале прибор должен:

• иметь корпус монолитного типа;
• быть оснащен электронным термостатом;
• у него должна быть защита от перегрева, замерзания;
• прибор должен быть оснащен датчиком «деактивации» при опрокидывании;
• в комплекте к нему должны идти запчасти для разных вариантов установки.

Заключение

Если вы ищите прибор для обогрева жилища, электрические конвекторы станут хорошим выбором. Это оборудование имеет массу преимуществ. Среди главных выделим следующие:

• нет необходимости в проведении подготовительных работ. Не нужно заказывать проект, получать разрешения. Все, что потребуется – приобрести и подключить;
• доступная цена. Хороший прибор можно приобрести за 150 долларов;
• высокий КПД. Во время работы электрического конвектора вся потребляемая энергия преобразуется в тепловую.

При выборе конвектора не стоит спешить. Хорошо взвесьте плюсы и минусы, прежде чем делать окончательный выбор. В этом случае вы избежите ошибок и сможете купить в дом прибор, который создаст комфортную атмосферу в вашем жилище.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Электрические нагревательные элементы.Виды и устройство

Всевозможные электроприборы для нагрева широко применяются в быту почти в каждом доме. Главным компонентом подобных устройств являются электрические нагревательные элементы (ТЕН)(Спираль).

Разновидности

Выделяют всего два типа нагревателей:

1. Открытые электрические нагревательные элементы:
К нагревателям открытого типа относятся спирали. Спиральные нагревательные элементы отдают тепло за счёт конвекции и излучения. Они в основном подвешиваются на кронштейне из электрически изоляционного материала. Ещё есть спирали, положенные в изоляционных канавках.
2.  Закрытые электрические нагревательные элементы:
 — герметичные. К герметичным нагревателям относятся трубчатые нагревательные элементы. Электрические нагревательные элементы работают на основе конвекции, излучения и теплопроводности, преобразовывая электроэнергию в тепловую энергию;
 — негерметичные. Это спирали и ленты в защитной оболочке, выполненной из электроизоляционного материала. В качестве защиты могут применяться чешуйчатые бусы из керамики, надевающиеся прямо на спираль.

Особенности нагревательных спиралей

Для изготовления нагревательных спиралей применяют нихром или фехраль. Некоторые фирмы выпускают спирали из еврофехрали. Разные производители выпускают нагревательные элементы в зигзагообразной или круглой форме. Встречаются спирали, оборудованные по концам резьбовыми шпильками (винтами).

Свойства нихромовых спиралей:

• Сохраняют пластичность после остывания.
• Большое удельное сопротивление.
• Не накаляются при нагревании.
• Не потребляют кислород.
• Превосходные механические свойства.
• Сберегают свойства при длительной эксплуатации.

Нихромовые спирали с керамической основой можно неоднократно снимать, при необходимости поправлять и изменять их форму, подгоняя под нужные размеры. Эксплуатируют подобные нагреватели в быту, промышленности и прочих приборах.

Свойства фехралевых спиралей:

• Высочайшая жароустойчивость.
• Значительное удельное сопротивление.
• Стойкость к воздействиям агрессивной среды.
• Отсутствие окалины.
• Механическая устойчивость.
• Прочность на изгиб.
• Большой срок службы.

Применяются эти спирали в электропечах почти во всех отраслях промышленности и в других электроприборах (калориферах, электроплитках). Эти нагревательные элементы имеют меньшую плотность, служат дольше и стоят дешевле от нихромовых спиралей.

Свойства фехралевых и спиралей из прочих многокомпонентных сплавов:

• Высокое удельное сопротивление.
• Однородность структуры.
• Превосходная стойкость к воздействию разной среды (вакууму, воздуху, аргону и т.п.).
• Высокая пластичность.\
• Хороший предел ползучести.
• Большой срок эксплуатации.

Подобные спирали служат дольше, имеют меньшую плотность, большую пластичность и лучшее качество поверхности от нихромовых и фехралевых. Они считаются более надёжными и выносливыми, поэтому используются в приборах, предназначенных для работы при высоких температурах (1200Со).

Преимущества и недостатки спиралей

Преимущества нагревателей открытого типа:

• Простая конструкция.
• Быстрый нагрев.
• Лёгкость в ремонте.
• Невысокая стоимость.

Недостатки:

• Низкая электробезопасность.
• Риск замыканий витков спирали.
• Вероятность появления механических повреждений.

Ещё существуют спирали закрытого типа, они помещены в металлической оболочке, пространство которой заполнено порошком в качестве изоляции. Эти элементы разогреваются намного дольше, но они надёжнее и безопаснее в эксплуатации, самое распространённое применение таких элементов это электрические конфорки, для электрических плит.

Особенности ТЭНов: конструкция и принцип работы

ТЭНы (трубчатые электрические нагревательные элементы) представляют трубку, внутри которой посередине расположена токопроводящая нить или спираль. Трубка обычно изготовлена из металла, но есть приборы со стеклянной или керамической трубкой. ТЭНы с металлическими трубками предназначены для нагрева практически не агрессивных сред.

Стекло применяют для ТЭНов в промышленных установках, т.е. для химически сильноагрессивных сред. Керамические или из других благородных металлов трубки встречаются очень редко, изготавливаются они для особых случаев. Трубки бывают разного диаметра от 6 мм до 24 мм.

Нить из термоэлектрического сплава, может быть нихромовая или фехралевая. Эта деталь, хорошо запрессованная в сердцевине, имеет отменное сопротивление, поэтому сильно разогревается при прохождении электротока, но не плавиться.

Спираль (нить) исполняет роль нагревателя. Пространство между ней и трубкой наполнено теплоизолятором с хорошей теплопроводностью. В качестве него используют перикласт (кристаллическую окись магния MgO). MgO согласно ГОСТ 13236–83, обладает высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к высоким температурам. Изоляционный слой предотвращает контакт диэлектрика с трубкой и передаёт максимально эффективно тепловую энергию на поверхность.

Перед тем, как попасть в окружающую среду, тепловая энергия сначала проходит через диэлектрик, а потом через нержавеющие стенки трубки, нагревая воду или воздух.

Трубчатые электрические нагревательные элементы могут работать в следующих рабочих условиях:

• Жидких.
• Твёрдых.
• Газообразных.

ТЭН оснащён группой контактных устройств, предназначенных для его включения. В качестве контактов обычно применяют проводящие клеммы, которые располагают на изолирующих вставках.

Основные детали ТЭНа:

• Трубка.
• Нагревательный элемент — спираль или нить.
• Наполнитель.
• Изолирующий слой.
• Контактные устройства.

Подобная конструкция способна выдерживать длительную штатную нагрузку. При этом скачки напряжения кратковременные перегрузки сильно не влияют на работу нагревательного элемента. Некоторые группы ТЭНов оборудуются дополнительными деталями, к примеру, термопредохранителями или магниевыми анодными стержнями для продления срока работы.

Отличия нагревателей касаются не только материала исполнения, но также конструкции и их назначения. ТЭНы бывают разной длины и диаметра, выполняются из стали или титана, а также имеют разные электротехнические параметры.

Виды ТЭНов

• Оребрённые ТЭНы (ТЭНР). Эти нагреватели предназначены для нагрева воздуха, поэтому их называют воздушными. Материалом их выполнения является нержавеющая и конструкционная сталь. ТЭНР оребряют лентой, а также наборными шайбами.

• ТЭНы патронного типа (ТЭНП). Используются для нагревания пресс-форм, поэтому эксплуатируются в промышленных установках. Изготовлены из шлифованной нержавеющей трубы, имеют контактные выводы на одной стороне. Некоторые ТЭНП оснащены термоэлектрическим преобразователем. Иногда их применяют для нагревания газовых и жидких сред.
• Блок электронагревателей (ТЭНБ). Блоки обеспечивают повышенной мощностью обогрев сыпучих и жидких веществ, поэтому их часто называют водяными ТЭНБ. Производятся из разного материала и различной мощности. Крепления фланцев бывают резьбовыми и болтовыми.

• ТЭНы с терморегулятором. Эти электроустройства применяют для нагрева воды в любой ёмкости подходящего объёма с возможностью поддержания конкретно заданной температуры (электрокотлы и пр. оборудование).

• Кольцевые электрические нагревательные элементы (КНП). Эти устройства необходимы для обогрева литниковых втулок, прожекторов и т.п. Для производства оболочки используется нержавеющая сталь. КНП могут поставляться с оборудованной термопарой.

Маркировка ТЭНов

Пример; ТЭН 100 А 13 О 220 Ф2 R30 G1/2

Обозначения позиций в маркировке:

1- Трубчатый электронагреватель.
2- Развёрнутая длина 100 мм.
3- Длина контактного стержня А=40 мм,
(А=40, В= 65, С=100, D=125, E=160, F=250 (мм)).
4- Диаметр 13 мм, бывают следующие диаметры: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22.
5- Потребительская мощность.
6- Устройство предназначено для обогрева подвижного воздуха (О).

Обозначение нагреваемой среды:

P— Вода, оболочка из черной стали.
J — Вода, оболочка из нержавейки.
S— Неподвижный воздух, оболочка из черной стали.
T— Неподвижный воздух, оболочка из нержавейки.
O— Движущийся воздух, оболочка из черной стали.
K— Движущийся воздух, из нержавеющей стали оболочка.
Z— Масло.
L— Литейные формы.
7— Номинальное напряжение равно 220В.
8— Форма ТЭНа Ф2 (формы см. на рис.1).
9— Радиус гибки равен 30 мм.
10— Наличие резьбовых штуцеров G1/2.

Преимущества и недостатки ТЭНов

ТЭНы эксплуатируются в промышленных печах и почти в любой обогревательной технике. Водонагреватели, переносные радиаторы отопления, стиральные машинки и прочие приборы, в функциях которых есть нагрев, работают на основе ТЭНов.

Преимущества ТЭНов следующие:

• Универсальность и безопасность.
• Надёжность работы.
• Можно использовать в установках инфракрасного нагрева.
• Можно помещать в любую жидкость.
• Могут работать при различных ударных нагрузках.
• Надёжная герметизация спиралей.
• Разнообразие форм.

Трубчатые электрические нагревательные элементы обладают высокой стабильностью и прочностью, поэтому имеют длительный срок службы, но у них всё же есть и недостатки:

• Высокая металлоемкость.
• ТЭН с перегоревшей спиралью невозможно отремонтировать.

Эти устройства имеют более высокую стоимость от обычных открытых нагревательных спиралей. Но при эксплуатации подобных приборов лучше выбирать более безопасные варианты, не смотря на цену.

Похожие темы:

Виды нагревательных элементов | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Просмотров 292 Опубликовано 15.06.2018
Обновлено 15.06.2018

В современном мире в нашем с вами быту очень широкое применение получили всевозможные  нагревательные электроприборы. Главной деталью любого такого устройства является электрический нагревательный элемент. Он изготавливается из различных сплавов, которые обладают значительно большим удельным сопротивлением, что и позволяет элементу нагреваться при прохождении через него электрического тока. На сегодняшний день существует несколько видов нагревательных элементов.

Электрические нагревательные элементы делятся на два вида:

• открытые;
• закрытые:
• герметичные;
• негерметичные.

Рассмотрим, что из себя представляют элементы открытого типа. Это спирали, которые либо подвешены на кронштейнах из электроизоляционного материала, либо открыто проложены в канавках в изоляционном материале. Тепло они отдают путем конвекции и излучения. Нагревательные элементы открытого типа имеют ряд преимуществ — это быстрый нагрев, относительно простая конструкция, легкий ремонта и низкая стоимость. Но есть и минусы, главным из которых является недостаточная электробезопасность, а также возможное замыкание витков спирали внешними предметами, как и механическое повреждение спирали.

Нагревательные негерметичные элементы закрытого типа. Они состоят из спирали или ленты, которые помещены в защитную оболочку из электроизоляционного материала, что служит защитой от механических повреждений. Стоит заметить, что данная конструкция не препятствует прохождению воздуха. Иногда роль защиты выполняют чешуйчатые керамические бусы, они надеваются прямо на спираль. Такие элементы просты в устройстве, но их механическая прочность невелика.

Также существуют нагревательные элементы закрытого типа в виде спирали из нихромовой или фехралевой проволоки. Они размещены в металлическом кожухе, который состоит из двух кольцевых чашек, запрессованных одна в другой. Внутренняя часть кожуха заполняется изоляционной массой в виде порошка. Такие элементы нагреваются сравнительно долго, но зато они надежны в эксплуатации.

Герметичные трубчатые нагревательные элементы закрытого типа. В них используются трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы), которые работают по принципу передачи тепла излучением, конвекцией и теплопроводностью.

ТЭН — это тонкостенная металлическая трубка, внутри которой находится спираль, изготовленная из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Концы проволочной спирали соединены с контактными стержнями. Между самой  трубкой и контактным стержнем находится специальный изолятор, а между трубкой и спиралью — специальный изоляционный порошок (наполнитель). В контактные стержни вмонтированы клеммы.

Наполнитель обеспечивает не только надёжную электроизоляцию, но и обладает большой теплопроводимостью и используется также для сглаживания перепада температур между внешней трубкой и нагревательной спиралью.

Оболочка ТЭНа изготавливается из нержавеющей жаростойкой стали, углеродистой стали, либо алюминиевых сплавов.

ТЭН имеет ряд бесспорных преимуществ перед другими видами нагревателей. В данной конструкции поверхность электронагревателя не находится под электрическим напряжением, а значит он является электробезопасным (необходимо заземление внешней трубки и правильно подобранные предохранители). ТЭН можно безопасно помещать в любую жидкость. Нагревательная спираль, запрессованная в наполнителе (при достаточной герметизации торцов нагревателя), имеет малый диаметр проволоки и значительный срок службы. Такие электронагреватели могут работать при вибрациях и других ударных нагрузках, благодаря плотности набивки наполнителя.

Нагревательные элементы — определение и типы

В сегодняшней теме рассмотрим различные типы электрических нагревательных элементов и выделим важную информацию, которой должен обладать заказчик при выборе нагревателя. Мы выделим особенности разных вариантов нагревателей, чтобы при дальнейшей их эксплуатации пользователь не нес лишних затрат. В статье приводятся примеры из опыта, а также официальные технические документы компании.

Что такое нагревательный элемент?

Нагревательный элемент — это компонент, состоящий как из электропроводящего, так и из изоляционного материала, предназначенный для нагрева. Давайте разберемся с этим.

Нагревательный элемент — это больше, чем просто сплав перерабатывающий ток в тепло. Он представляет собой набор деталей, в которые входит корпусная основа, изоляционный материал и соединительные элементы. Например, в случае открытого спирального нагревателя нагревательный сплав обычно удерживается или подвешивается с помощью слюдяных или керамических изоляторов. Клеммы обеспечивают надежное соединение спирали с сетью.

Основным ядром электрического нагревателя является резистивный сплав. Он под воздействием тока превращает электрическую энергию в тепловую. Именно в этой части нагревателя возникает электрическая нагрузка. Преобразование тока в тепло, таким образом, называют резистивный или Джоулев нагрев.

Различные типы нагревателей предназначаются для достижения определенных целей. Выбор нагревателя заключается не только исходя из, того какие материалы внесены в его конструкцию. Немаловажное значение имеет дизайн нагревательного элемента. К греющему элементу, будь то лента или спираль, подбирается самый подходящий тип изолятора для обеспечения качественного функционала. Талант в работе инженера-конструктора имеет большое значение, ведь он должен не только подобрать самые подходящие материалы для нагревателя, но и придать ему нужной и максимально правильной формы.

Типы материалов для электронагревателя

В основу нагревателя могут входить такие элементы как проволока разных сплавов высокого сопротивления, лента, фольгированный материал. Нагреватель также может содержать керамику, пластик или силикон через которые проходит греющий элемент проводящий ток. Выбор лучших материалов для работы включает в себя тщательное понимание свойств материалов, а также знание того, где найти лучшие расходные материалы для конкретного применения.

Металлическая проволока и ленточные сплавы

Все металлические нагревательные элементы обладают физическими, термическими, электрическими и металлургическими свойствами. Эти свойства материала необходимо учитывать при выборе наилучшего решения для конкретной области применения. Температурно-зависимые различия, такие как электрическое сопротивление и тепловое расширение, будут варьироваться в зависимости от материала. При проектировании нагревателя могут возникать многие проблемы, поскольку свойства различных материалов нагревательных элементов имеют тенденцию изменяться в зависимости от условий окружающей среды и нагрузки.

Нагревательные элементы, используемые в обычных приборах, изготавливаются из металлических сплавов высокого сопротивления, таких как Fe-Cr-Al и Ni-Cr (Fe). У них есть способность создавать температуру, достаточную для того, чтобы элемент раскалился докрасна, в районе 600 °C и выше. Нагреватели, работающие при температурах ниже этого диапазона, могут быть изготовлены из гораздо более широкого диапазона материалов. Использоваться могут такие элементы, как медь, никель, алюминий, молибден, железо и вольфрам, а также сплавы, содержащие комбинации этих элементов.

Сплавы для резистивного нагрева содержат различные пропорции химических элементов в зависимости от заказываемой вами проволоки и того, кто ее делает. Обычно мы используем сплав на основе никеля: 80 Ni, 20 Cr (80% никеля, 20% хрома). Пропорции в его составе отличаются от пропорций 60 Ni, 16 Cr (60% никеля, 16% хрома). Эти два сплава обладают значительными различными свойствами. Умный инженер извлекает выгоду из свойств материала для достижения большей эффективности, надежности, производительности, стоимости и безопасности при эксплуатации нагревателя.

Способы установки нагревателей

Фиксация греющих элементов осуществляется при помощи электроизоляционных материалов. Гофрированные, спиральные или прямые элементы нагрева из проволоки обычно классифицируют зависимо от типа их контакта с окружающей средой. Они могут устанавливаться с помощью подпорок, встраиваться в предварительно подготовленное отверстие или монтироваться в каналы открытого типа. Способ фиксации определяет то, как устроен обогреватель и как может передаваться тепло.

Подпорки

В качестве подпорок обычно используются керамические изоляторы. Фиксация происходит в нескольких точках. С одной стороны, мы можем стремиться ограничить количество точек контакта, чтобы снизить сложности в установке, сэкономить материалы и производственные затраты. С другой стороны, мы можем попытаться добавить точки соприкосновения, чтобы поддерживать воздушный поток и минимизировать провисание элемента. Подвесные элементы передают тепло за счет конвекции и излучения. Не проводимостью.

Встроенный

Во встроенном нагревательном элементе провод заключен в изоляционный материал. Поскольку он находится в полном контакте с окружающей средой, элемент может передавать тепло только путем теплопроводности. Примером этого является патронный нагреватель. Спираль нагревательного элемента закреплена внутри корпусной трубки и окружена изоляционным материалом MgO. Тепло передается непосредственно от катушки с проволокой к MgO и к внешней оболочке, которая передает тепло нагреваемому объекту.

Канальный монтаж

Этот тип интеграции находится где-то между подвесным и встроенным типом фиксации. Большая часть нагревательного элемента будет хорошо поддерживаться во многих точках контакта. На самом деле это может быть спираль, лежащая в канале. Она не заделан изоляционным материалом. Проводимость, конвекция и излучение — все это формы передачи тепла от элемента нагрева установленного в каналы.

Микроэлементы в составе сплава

Сплав с определенным сопротивлением от одного производителя нагревательных элементов не обязательно будет демонстрировать одинаковые свойства при поставке от другого производителя. Казалось бы, абсолютно похожие материалы даже от разных производителей должны обладать одними и теми же свойствами. Но, в их состав могут входить разные микроэлементы, как дополнение одноименных элементов, что и меняет общие свойства конечного материала.

Микроэлементы бывают двух видов: загрязняющие и улучшающие. Загрязнения имеют нежелательный эффект, например более короткий срок службы и ограниченный температурный диапазон. Используют их с целью экономии, т.к. затраты на них невелики. Применение улучшающих элементов повышает адгезию оксидного слоя, увеличивают способность сохранять форму и обеспечиваю более длительный срок службы проволоки при более высоких температурах.

Опытный инженер-конструктор сравнит свойства сплава, отфильтрует компромиссы и выберет лучший сплав нагревательного элемента и размеры материала для работы. Затем он будет работать с производством, чтобы придать материалу размерную форму и ориентацию, которые обеспечат наилучший результат для вашего приложения. Хороший магазин нестандартных нагревателей поймет, как складываются производители проволоки и ленточных сплавов. Они следят за рынком, хорошими отношениями с поставщиками и выгодными ценами на материалы.

Нагреватели технологического воздуха

Нагреватели технологического воздуха — это компоненты горячего воздуха, используемые в промышленных и коммерческих процессах. Каждый из них предназначен для работы в определенном диапазоне температур, воздушных потоков и давления воздуха. В основном их используют при сушке, отверждении, плавлении, резке, выпечке, термоусадке, распайке, металлизации, стерилизации, очистке воздухом, ламинировании, активации клея.

Открытая спираль

Открытый спиральный элемент нагрева с керамическими изоляторами обычно изготавливают из NiCr или FeCrAl. Фиксируют их с помощью изоляторов.

Они предназначены для прямого теплового воздействия от нагревательного элемента на воздушный поток. Форма спирального нагревателя позволяет уложить его в пазы так, чтобы большая площадь нагревателя имела максимальное воздействие на среду, которую необходимо нагреть. Данные нагреватель проектируют так, чтобы максимально исключить риски провисания и обеспечить равномерную температурную подачу.

Гибкие нагреватели

Гибкие нагреватели — это нагреватели греющие контактные поверхности и легко поддаются сгибанию, чтобы соответствовать нагреваемой поверхности. В процессе производства и перед первым включением им можно придать форму, соответствующую сложной геометрии. Гибкие нагреватели обладают хорошей диалектической силой и устойчивы ко многим химическим веществам.

Силиконовые нагреватели

Электронагреватели из силиконовой резины содержат один или несколько нагревательных элементов, зажатых внутри двух частей вулканизированной силиконовой резины. Силикон является отличным электроизолятором и теплопроводником. Нагреватели из силиконовой резины — это долговечные и универсальные тепловые проводники. Им можно придать любую форму. Благодаря отличной способности изгиба силиконовые нагреватели можно использовать для различных приложений включая изогнутые поверхности и поверхности необычной формы.

Встраиваемые нагревательные элементы

У данного типа нагревателей электропроводник, генерирующий тепло, заделан внутри электроизоляционного, но теплопроводящего материала.

Патронные нагреватели

Патронный нагреватель содержит электрическую резистивную спираль, окруженную изолирующим порошком (обычно оксид магния) и упакованную в оболочку конической формы. Выводы прикреплены с одного конца. Этот тип нагревателя обычно вставляется в цилиндрическое отверстие. Чрезвычайно важны размер и форма отверстия, а также размер и форма нагревательного элемента. 

Перед тем, как подключить нагреватель к сети следует убедиться, что он плотно усажен, это обеспечит безопасную и эффективную передачу тепла. Но, в то же время нагреватель должен устанавливаться не сильно туго, иначе при его замене вытянуть патронник будет очень сложно. В некоторых случаях патронный нагреватель используется для нагрева жидкости и для увеличения площади поверхности его можно оснастить ребрами.

Плоский нагреватель

В основном изготавливается плоский нагреватель в прямоугольной форме. В качестве изолятора часто может использоваться слюда. Резистивный элемент наматывается на миканит и зажимается двумя кусками слюды и затем заключен в металлическую оболочку. В некоторых случаях может использоваться без металлической оболочки.

Ленточные нагреватели могут быть оснащены ребрами, а также могут быть изготовлены специально для экстремальных условий окружающей среды. Для этого нагревателя существует множество стилей клемм. Возможны вырезы и другие модификации формы.

Кольцевые нагреватели

Элементы, входящие в конструкцию кольцевого ТЭНа идентичны плоским нагревателям. Главным отличием является форма. Кольцевые нагреватели используются для нагрева жидкостей и для плавления твердых тел. Последний вид применения очень распространен в индустрии переработки пластмасс, где пластиковые гранулы необходимо нагреть до достаточной температуры. Такой нагрев сам по себе не плавит пластик, а подготавливает материал к механическому процессу обработки. Устанавливают кольцевой ТЭН на цилиндрическую поверхность оборудования, внутри которой работает шнек.

Трубчатые нагреватели

Трубчатые нагреватели имеют резистивную спираль, окруженную изолирующим порошком, заключенную в металлическую оболочку. Клеммы выходят из обоих концов нагревателя. Этот тип нагревателя обычно имеет круглое поперечное сечение, хотя может быть изготовлен и другой формы, например, квадратной или треугольной. Трубчатые нагреватели часто изготавливаются с изгибами и закруглениями для наилучшей поддержки заданной температуры.

Оставляйте заявку на сайте «ТЭН24» и мы сами свяжемся с вами, чтобы помочь подобрать самый подходящий тип нагревателя со всеми комплектующими. Стандартные изделия отправляются заказчику в день оформления заявки. Сроки изготовления нестандартных нагревателей зависят от сложности заказа, обычно это занимает 3—5 рабочих дня.

Нагревательные элементы :: информационная статья компании Полимернагрев

Огонь был одним из самых ранних и величайших открытий человечества — примерно один или два миллиона лет назад. В наш современный век реактивных двигателей, космических ракет, стальных небоскребов и синтетических пластмасс дым и пламя могут показаться доисторическими. Но все четыре из этих изобретений — и десятки других — в той или иной степени полагаются на огонь.

Иногда на то, чтобы разжечь огонь, уходит много времени: например, угольные паровозы нужно разжечь за несколько часов до того, как они потянут поезда. В других случаях пожар вспыхивает тогда, когда вы меньше всего этого ожидаете, угрожая жизни, зданиям и всему, что вам дорого. Разве не было бы замечательно, если бы огонь можно было контролировать так же легко, как электричество, чтобы вы могли включать и выключать его в любой момент? Это основная идея нагревательных элементов. Они — «огонь» внутри таких вещей, как электрические обогреватели, душевые , тостеры , плиты, фены, сушилки для одежды, паяльники и всякая другая бытовая техника. Нагревательные элементы дают нам силу огня с удобством электричества. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как они работают!

На фото: электрический нагреватель с открытой спиралью. При нагревании спираль начинает светиться красным.

Производство тепла из электричества

В школе мы узнаем, что одни материалы хорошо переносят электричество, другие — плохо. Хорошие носители электричества называются проводниками, а плохие носители — изоляторами. Проводники и изоляторы часто лучше описывать, говоря о том, какое сопротивление они оказывают, когда через них протекает электрический ток. Таким образом, проводники имеют низкое сопротивление (через них легко проходит электричество), в то время как изоляторы имеют гораздо более высокое сопротивление (это настоящая борьба за прохождение электричества). В электрической или электронной схеме мы можем использовать устройства, называемые резисторами, для контроля протекания тока; используя циферблат, чтобы увеличить сопротивление и снизить ток. В схеме громкоговорителя, например, это способ уменьшения громкости.

На фото: крупный план скрученной вольфрамовой нити в лампе накаливания, которая излучает свет, выделяя большое количество тепла. Количество света, излучаемого нитью накала, напрямую зависит от ее длины: чем длиннее нить, тем больше света она излучает. Вот почему он скручен: катушка помещает больше длины (и света) в то же пространство.

Резисторы работают путем преобразования электрической энергии в тепловую; другими словами, они нагреваются, когда через них проходит электричество. Но это делают не только резисторы. Даже тонкий кусок проволоки нагреется, если вы пропустите через него достаточное количество электричества. Это основная идея ламп накаливания (старомодных ламп в форме лампочек). Внутри стеклянной колбы находится очень тонкий моток проволоки, называемый нитью накала. Когда через него проходит достаточно электричества, он становится раскаленным добела, очень ярко — так что он действительно излучает свет, выделяя тепло. Около 95 процентов энергии, потребляемой такой лампой, превращается в тепло и полностью расходуется (при использовании энергосберегающей люминесцентной лампы намного более эффективен, потому что большая часть потребляемой лампой электроэнергии преобразуется в свет без потери тепла).

А теперь забудьте о свете — что, если бы нас действительно интересовало тепло? Внезапно мы обнаруживаем, что наша расточительная лампа накаливания на самом деле очень эффективна, потому что она преобразует 95 процентов энергии, которую мы в нее подаем, в тепло. Фантастика! Только вот проблема. Если вы когда-либо приближались к лампе накаливания, вы знаете, что она становится достаточно горячей, чтобы обжечь вас, если вы дотронетесь до нее (не поддавайтесь соблазну попробовать). Но если вы встанете даже на метр или около того, тепло от чего-то вроде 100-ваттной лампы будет слишком слабым, чтобы достичь вас.

Итак, что, если бы мы хотели создать электрический обогреватель по той же схеме, что и электрическую лампу? Нам понадобится что-то вроде увеличенной в масштабе нити накала лампы — может быть, в 20–30 раз мощнее, чтобы мы действительно могли чувствовать тепло. Нам понадобится довольно прочный материал (тот, который не плавится и прослужит долгое время при многократном нагревании и охлаждении), и он нам понадобится, чтобы выделять много тепла при разумной температуре. Здесь мы говорим о сути нагревательного элемента: прочного электрического компонента, предназначенного для отвода тепла, когда через него протекает большой электрический ток.

Что такое нагревательный элемент?

На фото: нагревательный элемент, скрытый внутри керамической варочной панели. Это один непрерывный элемент, начинающийся с синей точки и изгибающийся в форме лабиринта, пока не достигнет красной точки. Нет никакого смысла в том, чтобы этот элемент имел другую форму или размер: он должен концентрировать тепло именно под сковородой — и это наиболее эффективный способ добиться этого.

Типичный нагревательный элемент обычно представляет собой катушку,  ленту (прямую или гофрированную) или полоску проволоки, которая излучает тепло, как нить накала лампы. Когда через него протекает электрический ток, он накаляется докрасна и преобразует проходящую через него электрическую энергию в тепло, которое излучается во всех направлениях.

Нагревательные элементы обычно изготавливаются на основе никеля или железа. Сплавы на основе никеля обычно представляют собой нихром, сплав, состоящий примерно из 80 процентов никеля и 20 процентов хрома (доступны другие составы нихрома, но смесь 80–20 является наиболее предпочтительной). Нихром является наиболее популярным материалом для нагревательных элементов по разным причинам:

• 
  он имеет высокую температуру плавления (около 1400 ° C),

• 
  не окисляется (даже при высоких температурах),

• 
  не слишком расширяется при нагревании,

• 
  имеет разумное (не слишком низкое, не слишком высокое и достаточно постоянное) сопротивление (оно увеличивается только примерно на 10 процентов между комнатной температурой и максимальной рабочей температурой).

Сплав на основе железа называется фехраль. Это железо-хромо-алюминиевый сплав с незначительным включением никеля (примерно 0,6%). Он также часто используется в нагревательных элементах, потому как имеет ряд преимуществ перед нихромом:

• 
  Низкая стоимость (в несколько раз ниже, чем у нихрома)

• 
  Высокая температура плавления (около 1500° C)

• 
  Высокая жаростойкость

Однако у фехрали есть и недостатки:

• 
  Меньшая прочность, повышенная хрупкость

• 
  Подвержен окислению

• 
  Меньший срок службы нагревателей из этого материала

Типы нагревательных элементов

Есть много разных видов нагревательных элементов. Иногда спирали из нихрома или фехрали используется как таковой; в других случаях спирали встроены в керамический материал, чтобы сделать его более прочным и долговечным (керамика отлично справляется с высокими температурами и не боится большого нагрева и охлаждения), или изолированы в миканите и помещены в металлический корпус (к примеру, кольцевые и плоские нагреватели для экструдеров).

Размер и форма нагревательного элемента в значительной степени определяется размерами прибора, внутри которого он должен помещаться, и площадью, на которой он должен производить тепло. Щипцы для завивки волос имеют короткие спиральные элементы, потому что они должны выделять тепло через тонкую трубку, вокруг которой можно обернуть волосы. Электрические радиаторы имеют длинные стержневые элементы, потому что они должны рассеивать тепло через большую площадь комнаты. Электрические плиты имеют спиральные нагревательные элементы, подходящие по размеру для нагрева кастрюль и сковородок (часто элементы плиты покрыты металлическими, стеклянными или керамическими пластинами, чтобы их было легче чистить). Нагреватели нефтепродуктов для больших емкостей или цистерн представляют собой огромные металлические трубы с керамическими нагревательными элементами, потому что они должны производить мягкий нагрев на большой площади соприкосновения с легко воспламеняемыми жидкостями.

На фото: два вида нагревательных элементов. 1) Светящиеся нихромовые ленты внутри инфракрасного кварцевого нагревателя для сушки. 2) Вы можете четко видеть спиральный электрический ТЭН внизу чайника. Он никогда не накаляется докрасна так же, как провода ик обогревателя, потому что обычно он недостаточно нагревается. Однако, если вы достаточно глупы, чтобы включить чайник без воды внутри (как я однажды случайно сделал), вы обнаружите, что элемент чайника вполне может раскалиться докрасна. Этот опасный и катастрофический эпизод навсегда повредил мой чайник и мог поджечь мою кухню.

В некоторых приборах нагревательные элементы хорошо видны: в электрическом тостере легко заметить ленты из нихрома, встроенные в стенки тостера, потому что они раскалены докрасна. Электрические радиаторы выделяют тепло с помощью светящихся красных полос (по сути, просто спиральные, проволочные нагревательные элементы, которые выделяют тепло за счет излучения), в то время как электрические конвекторные нагреватели обычно имеют концентрические круглые нагревательные элементы, расположенные перед электрическими вентиляторами (поэтому они быстрее переносят тепло за счет конвекции).

У некоторых приборов есть видимые элементы, которые работают при более низких температурах и не светятся; электрические чайники, которым никогда не нужно работать выше точки кипения воды (100 ° C), являются хорошим примером. В других приборах нагревательные элементы полностью скрыты, как правило, из соображений безопасности. Электрический душ и щипцы для завивки волос имеют скрытые элементы, поэтому (надеюсь) нет риска поражения электрическим током.

Проектирование нагревательных элементов

Все это делает нагревательные элементы очень простыми и понятными, но на самом деле существует множество различных факторов, которые инженеры-электрики должны учитывать при их проектировании. В своей превосходной книге по этому вопросу Тор Хегбом перечисляет примерно 20–30 различных факторов, которые влияют на работу типичного нагревательного элемента, включая такие очевидные вещи, как напряжение и ток, длина и диаметр элемента, тип материала и рабочая температура. Есть также определенные факторы, которые необходимо учитывать для каждого типа элемента. Например, для витого элемента из круглой проволоки диаметр проволоки и форма витков (диаметр, длина, шаг, растяжение и т. д.) являются одними из факторов, которые критически влияют на производительность. С элементом ленты толщина и ширина ленты.

И это только часть истории, потому что нагревательный элемент не работает изолированно: вы должны учитывать, как он впишется в более крупный прибор и как он будет вести себя во время использования (когда он используется или неправильно используется по-разному) . Как, например, ваш элемент будет поддерживаться внутри устройства изоляторами? Насколько большими и толстыми они должны быть, и повлияет ли это на размер производимого вами прибора? Например, подумайте о различных типах нагревательных элементов, которые вам понадобятся в паяльнике, размере ручки и большом нагревателе конвектора. Если у вас есть элемент, «задрапированный» между опорными изоляторами, что произойдет с нагревательным элементом при сильном нагреве? Не будет ли он слишком сильно провисать, и это вызовет проблемы? Вам нужно больше изоляторов, чтобы это не произошло, или вам нужно изменить материал или элемент? размеры?

Если вы разрабатываете что-то вроде электрического камина с несколькими близко расположенными нагревательными элементами, что произойдет, когда они будут использоваться по отдельности или в комбинации? Если вы разрабатываете нагревательный элемент, через который проходит воздух (например, конвекторный обогреватель или фен), сможете ли вы создать достаточный поток воздуха, чтобы остановить его перегрев и значительно увеличить срок его службы? Все эти факторы должны быть сбалансированы, чтобы сделать продукт эффективным, экономичным, долговечным и безопасным.

Нужно ли нагревательному элементу высокое или низкое сопротивление?

Вы можете подумать, что нагревательный элемент должен иметь действительно высокое сопротивление — в конце концов, именно сопротивление позволяет материалу выделять тепло. Но на самом деле это не так. Тепло генерирует ток, протекающий через элемент, а не сопротивление, которое он испытывает. Получение максимального тока, протекающего через нагревательный элемент, намного важнее, чем проталкивание этого тока через большое сопротивление. Это может показаться запутанным и нелогичным, но довольно легко понять, почему это (и должно быть) истина, как интуитивно, так и математически.

Интуитивно …

Предположим, вы сделали сопротивление вашего нагревательного элемента настолько большим, насколько это возможно — фактически бесконечно большим. Тогда закон Ома (напряжение = ток ∙ сопротивление или V = I ∙ R) говорит нам, что ток, протекающий через ваш элемент, должен быть бесконечно малым (если I = V / R, I приближается к нулю, когда R приближается к бесконечности). У вас будет колоссальное сопротивление, отсутствие тока и, следовательно, отсутствие тепла. Итак, что, если мы впадем в противоположную крайность и сделаем сопротивление бесконечно маленьким. Тогда у нас была бы другая проблема. Хотя ток I может быть огромным, R будет практически равным нулю, поэтому ток будет проходить через элемент, как скоростной поезд, даже не останавливаясь, не производя тепла вообще.

Поэтому в нагревательном элементе нам нужен баланс между двумя крайностями: сопротивление, достаточное для выработки тепла, но не такое, чтобы оно слишком сильно уменьшало ток. Нихром и фехраль — отличный выбор. Сопротивление нихромовой проволоки (примерно) в 100 раз выше, чем у проволоки того же диаметра, сделанной из меди (отличный проводник), но только на четверть меньше, чем у графитового стержня аналогичного размера (довольно хороший изолятор) и может быть, только в миллионную триллионную часть меньше действительно хорошего изолятора, такого как стекло. Цифры говорят сами за себя: нихром — это средний проводник с умеренным сопротивлением, и никак не изолятор!

Математически…

Мы можем прийти к точно такому же выводу с помощью математики. Мощность, производимая или потребляемая потоком электричества, равна напряжению, умноженному на ток (ватты = вольт∙ ампер или P = V ∙ I). Мы также знаем из закона Ома, что V = IR. Исключите V из этих уравнений, и мы обнаружим, что мощность, рассеиваемая в нашем элементе, равна I² R. Другими словами, тепло пропорционально сопротивлению, но также пропорционально квадрату тока. Таким образом, ток оказывает гораздо большее влияние на выделяемое тепло, чем сопротивление. Удвойте сопротивление, и вы удвоите мощность (отлично!), Но удвоите ток, и вы увеличите мощность в четыре раза (фантастически!). Так что ток — вот что действительно важно.

Несложно подсчитать, что сопротивление нити накаливания типичной лампы накаливания составляет несколько сотен Ом.

Нагреватели сопротивления?

Мы часто называем электрический нагрев — то, что делают нагревательные элементы — «джоулевым нагревом» или «резистивным нагревом», как будто сопротивление является единственным фактором, который имеет значение. Но на самом деле, как я объяснил выше, существует множество взаимосвязанных факторов, которые следует учитывать при разработке нагревательного элемента, который эффективно работает в конкретном приборе. Сопротивление не всегда является тем, что вы контролируете и определяете: оно часто определяется для вас вашим выбором материала, размерами нагревательного элемента и т. д.

Типы нагревательных элементов

Нагревательный элемент преобразует электрическую энергию в тепло в процессе нагрева Джоулей . Джоулев нагрев происходит, когда электрический ток, проходящий через электрический элемент, встречает сопротивление, что приводит к нагреванию электрического элемента. Этот процесс не зависит от направления проходящего через него тока.

Различные типы нагревательных элементов можно классифицировать в зависимости от материала, из которого они изготовлены, каждый из которых придает им соответствующие характеристики

1. Основные типы нагревательных элементов:
   1. Металлические нагревательные элементы
   2. Керамические и полупроводниковые нагревательные элементы
   3. Толстопленочные Нагревательные элементы
   4. Полимерные нагревательные элементы PTC
2. Композитные нагревательные элементы
3. Комбинированные системы нагревательных элементов

Металлические нагревательные элементы

Нагревательные элементы с проволочным сопротивлением

Металлические нагревательные элементы сопротивления обычно представляют собой спираль, ленту (прямую или гофрированную) ), или полоска провода, которая выделяет тепло, как нить накаливания лампы.Они используются в обычных нагревательных устройствах, таких как напольное отопление, кровельное отопление, тостеры, фены, промышленные печи, обогрев дорожек, сушилки и т. Д. Наиболее распространенные классы используемых материалов включают:

• Никель-хромовый сплав: наиболее резистивный проволочный нагрев. элементы используют нихром 80/20 (80% никеля, 20% хрома) в виде проволоки, ленты или полосы. NiCr 80/20 — идеальный материал, поскольку он имеет относительно высокое сопротивление и образует липкий слой оксида хрома при первом нагреве.Материал под этим слоем не окисляется, что предотвращает поломку или выгорание проволоки.
• Сплав FeCrAl: сплавы FeCrAl или железо-хром-алюминиевые сплавы — это ферромагнитные сплавы, свойства электрического сопротивления которых аналогичны свойствам никель-хромовых сплавов, что делает их пригодными для применения в системах электрического нагрева. Хотя отсутствие никеля делает их дешевле, чем никель-хромовые сплавы, это также делает их более подверженными коррозии. Эти электрические нагревательные элементы FeCrAl имеют самый широкий рынок.
• Сплав CuNi: сплав CuNi или медно-никелевые сплавы характеризуются низким удельным электрическим сопротивлением и низким температурным коэффициентом сопротивления. Они обладают хорошей стойкостью к окислению и химической коррозии и используются для низкотемпературного нагрева.
• Протравленная фольга: Нагревательные элементы из вытравленной фольги изготавливаются из тех же сплавов, что и резистивные проволочные элементы, но производятся с использованием процесса субтрактивного фототравления. Этот процесс начинается с непрерывного листа металлической фольги и заканчивается сложной схемой сопротивления нагревательного элемента.Эти нагревательные элементы обычно используются в системах прецизионного нагрева, таких как медицинская диагностика и аэрокосмическая промышленность.

Керамические и полупроводниковые нагревательные элементы

• Нагревательные элементы из дисилицида молибдена: Дисилицид молибдена (MoSi2) интерметаллическое соединение, силицид молибдена, представляет собой тугоплавкую керамику, которая в основном используется в нагревательных элементах. Он имеет умеренную плотность, температуру плавления 2030 ° C и является электропроводным. При высоких температурах образует пассивирующий слой диоксида кремния, защищающий его от дальнейшего окисления.Нагревательные элементы этого типа применяются в печах для термообработки, производстве стекла, спекании керамики и в полупроводниковых печах.
• Нагревательные элементы из карбида кремния: Нагревательные элементы из карбида кремния обеспечивают повышенную рабочую температуру по сравнению с металлическими нагревателями. Нагревательные элементы из карбида кремния сегодня используются при термической обработке металлов, плавлении стекла и цветных металлов, производстве керамики, производстве флоат-стекла, производстве электронных компонентов, запальных ламп, запальников газовых обогревателей и т. Д.
• Керамические нагревательные элементы PTC: Керамические материалы PTC названы так из-за их положительного термического коэффициента сопротивления. Положительный температурный коэффициент нагревательных материалов, часто композитов титаната бария и титаната свинца, означает, что их сопротивление увеличивается при нагревании. Хотя большая часть керамики имеет отрицательный температурный коэффициент, эти материалы обладают сильно нелинейным тепловым откликом. Выше пороговой температуры, зависящей от состава, их сопротивление быстро увеличивается при нагревании.Такое поведение заставляет материал действовать как собственный термостат, потому что ток проходит, когда он холодный, и не проходит, когда он горячий.
• Кварцевые галогенные элементы: Кварцевые галогенные обогреватели также используются для лучистого обогрева и охлаждения. Эти излучатели нагреваются и охлаждаются за секунды, что делает их особенно подходящими для систем, требующих короткого времени цикла. Тепловая мощность также очень высока, что делает эти нагреватели полезными при высоких потребностях в тепле или в быстро меняющихся процессах, таких как бумага, процессы и т.

Толстопленочные нагревательные элементы

Толстопленочные нагревательные элементы — это резистивные нагревательные элементы, которые можно печатать на тонкой подложке. Толстопленочные нагревательные элементы имеют преимущества перед обычными резистивными элементами в металлической оболочке. Толстопленочные нагревательные элементы характеризуются низкопрофильным форм-фактором, улучшенной однородностью температуры, быстрым тепловым откликом из-за низкой тепловой массы, низким потреблением энергии, высокой плотностью мощности и широким диапазоном совместимости по напряжению.Обычно толстопленочные нагревательные элементы печатают на плоских подложках и на трубках с различными рисунками нагревателей. Шаблоны толстопленочного нагревателя легко настраиваются в зависимости от сопротивления листа напечатанной пасты резистора.

Эти нагреватели могут быть напечатаны на различных подложках, включая металл, керамику, стекло, полимер, с использованием толстопленочных паст для металла или сплавов. Чаще всего для печати толстопленочных нагревателей используют алюминий, нержавеющую сталь и листы мусковита или флогопита.Эксплуатационные характеристики и использование этих нагревателей сильно различаются в зависимости от того, какие материалы подложки выбраны. В первую очередь это связано с тепловыми характеристиками подложки нагревателя.

Есть несколько традиционных применений толстопленочных нагревателей. Для большинства приложений тепловые характеристики и распределение температуры являются двумя ключевыми проектными параметрами. Чтобы избежать появления горячих точек и поддерживать равномерное распределение температуры, конструкцию схемы можно оптимизировать, изменив удельную мощность цепи резистора.Оптимизированная конструкция нагревателя помогает контролировать мощность нагревателя и изменять температуру. Их можно использовать в вафельницах, термопечатающих головках, водонагревателях, электрическом обогревателе плит, отпаривателях для одежды, чайниках, увлажнителях, бойлерах, кроватях с подогревом, термосвариваемых устройствах, утюжках для одежды, выпрямителях волос, 3D-принтерах, сушилках для одежды, клеевые пистолеты, лабораторное оборудование, устройства для защиты от запотевания, автомобильные зеркала, противообледенительные устройства, подогреватели, теплообменники и т. д.

Толстопленочные нагреватели в основном можно охарактеризовать по двум подкатегориям: отрицательный температурный коэффициент (NTC) или положительный температурный коэффициент (PTC) на основе о влиянии повышения температуры на сопротивление элемента.

• Нагреватели NTC или типа с отрицательным температурным коэффициентом характеризуются уменьшением сопротивления при повышении температуры нагревателя, что дает более высокую выходную мощность при более высоких температурах для данного входного напряжения. Для нагревателей типа NTC обычно требуется термостат или термопара для контроля разгонной температуры нагревателя. Нагреватели NTC используются там, где требуется быстрое повышение температуры нагревателя до заданного значения.
• Нагреватели типа PTC или с положительным температурным коэффициентом ведут себя противоположным образом с увеличением сопротивления и уменьшением мощности нагревателя при повышенных температурах.Эта характеристика нагревателей PTC делает их саморегулирующимися, поскольку их выходная мощность достигает насыщения при фиксированной температуре.

Полимерные нагревательные элементы PTC

Резистивные нагреватели могут быть изготовлены из проводящих резиновых материалов PTC, удельное сопротивление которых экспоненциально возрастает с увеличением температуры. Такие резистивные нагреватели вырабатывают большую мощность, они холодные и быстро нагреваются до постоянной температуры. Из-за экспоненциально увеличивающегося удельного сопротивления при нагревании резистивный нагреватель с PTC-резиной никогда не может нагреться до температуры, превышающей эту температуру.Выше этой температуры резина действует как электрический изолятор. Эта температура может быть выбрана во время производства резины, типичная температура составляет от 0 ° C до 80 ° C.

Полимерные нагревательные элементы PTC — это точечные саморегулирующиеся нагреватели и саморегулирующиеся нагреватели. Саморегулирование означает, что каждая точка нагревателя независимо поддерживает постоянную температуру без необходимости использования регулирующей электроники. Саморегулирующийся означает, что нагреватель никогда не может превышать определенную температуру в любой точке и не требует защиты от перегрева.

Композитные нагревательные элементы

• Трубчатые нагревательные элементы в оболочке : Трубчатые или защищенные элементы обычно состоят из тонкой катушки из никель-хромового резистивного нагревательного сплава, который расположен внутри металлической трубки из меди или сплавов нержавеющей стали, таких как сплав NiCrFe. ) и изолирован порошком оксида магния. Чтобы влага не попадала в гигроскопичный изолятор, концы элемента снабжены полосками из изоляционного материала, такого как керамика или силиконовый каучук, или их комбинация.Трубка протягивается через фильеру для сжатия порошка и максимальной теплопередачи. Эти нагревательные элементы могут быть в форме прямого стержня, как в тостерах, или изогнутыми, чтобы охватить нагреваемую область, например, в электрических духовках, электрических плитах и ​​автоматических кофеварках.
• Нагревательные элементы с трафаретной печатью : Эти нагревательные элементы представляют собой металлокерамические дорожки с трафаретной печатью, нанесенные на керамические изолированные металлические (обычно стальные) пластины.Нагревательные элементы с трафаретной печатью нашли широкое применение в качестве элементов в электрических чайниках и других бытовых приборах с середины 1990-х годов.
• Радиационные нагревательные элементы : Излучающие нагревательные элементы или тепловые лампы — это мощные лампы накаливания, которые обычно работают с меньшей, чем максимальная мощность, чтобы излучать в основном инфракрасный, а не видимый свет. Обычно они используются в излучающих обогревателях и подогревателях пищи, имеют либо длинную трубчатую форму, либо форму лампы-отражателя.Лампы с отражателем часто окрашиваются в красный цвет, чтобы свести к минимуму производимый видимый свет; трубчатая форма бывает разных форматов:
  • с золотым покрытием — золотая дихроичная пленка нанесена на внутреннюю часть, которая уменьшает видимый свет и пропускает большую часть коротких и средних волн инфракрасного излучения. В основном для обогрева людей.
  • Рубиновое покрытие — Те же функции, что и лампы с золотым покрытием, но за небольшую часть стоимости. Видимые блики намного выше, чем у золотого варианта.
  • Прозрачный — Без покрытия и в основном используется в производственных процессах.
• Съемные нагревательные элементы с керамическим сердечником : В съемных нагревательных элементах с керамическим сердечником используется спиральная проволока из нагревательного сплава, пропущенная через один или несколько цилиндрических керамических сегментов, чтобы обеспечить необходимую длину, которая зависит от выходной мощности нагревателя, с центром или без него. стержень. Этот тип нагревательного элемента, вставленный в металлическую оболочку или герметичную трубку с одного конца, позволяет производить замену или ремонт без нарушения процесса, обычно нагрева жидкости под давлением.

Комбинированные системы нагревательных элементов

Нагревательные элементы для высокотемпературных печей часто изготавливаются из экзотических материалов, включая платину, дисилицид вольфрама, дисилицид молибдена, молибден, используемый в вакуумных печах, и карбид кремния. Воспламенители из карбида кремния обычно используются в газовых печах.

Лазерные нагреватели также используются для достижения высоких температур.

Статья предоставлена ​​Википедией — зарегистрированным товарным знаком Wikimedia Foundation, Inc., некоммерческая организация.

Типичный нагревательный элемент обычно представляет собой катушку, ленту (прямую или гофрированную) или полоску проволоки, излучающую тепло подобно нити накала лампы. Когда через него протекает электрический ток, он накаляется докрасна и преобразует проходящую через него электрическую энергию в тепло, которое излучается во всех направлениях.

5 типов промышленных нагревательных элементов

Промышленный нагревательный элемент обеспечивает тепло в различных мощностях для производителей и производителей любого вообразимого продукта.При таком большом разнообразии вариантов нагревательных элементов может быть непросто найти идеальный элемент для вашей задачи. Первый шаг к выбору наиболее эффективного и

эффективного нагревательного элемента для любого процесса начинается с определения некоторых основных типов нагревательных элементов, доступных для промышленного использования.

• Погружные элементы: Погружные нагреватели быстро нагревают жидкости для различных промышленных целей. Обычно в погружных элементах используется прямая передача тепла для достижения необходимых температур.Погружные нагреватели обычно используются в химических процессах.
• Трубчатые нагреватели: Трубчатые нагревательные элементы — одни из наиболее распространенных форм промышленных нагревательных элементов. В трубчатых нагревателях для нагрева продуктов используются нагретые трубки различной формы. Трубчатые нагреватели используются для нагрева жидкостей, газов и твердых тел. Трубчатый нагрев используется для конвекционного нагрева, лучистого тепла и кондуктивного нагрева.
• Фланцевые нагреватели: Фланцевые нагревательные элементы направляют тепло непосредственно на жидкости и могут содержать как шпильки, так и трубчатые нагревательные элементы, заключенные в небольшую оболочку.Фланцевые нагреватели часто используются в нагревании нефти, газа, парафина и в коррозионных растворах.
• Нагревательные элементы с резьбовыми пробками: Нагреватели с резьбовыми пробками закрывают нагревательные элементы со шпильками внутри небольшой трубки. Одна сторона элемента может ввинчиваться в контейнер, чтобы легко контролировать и контролировать тепло в меньшем контейнере. Нагреватели с резьбовыми пробками обычно используются для нагрева газов и жидкостей.
• Патронные нагреватели: Патронные нагревательные элементы выглядят как люминесцентные лампочки. Они имеют длинную трубчатую форму с проводами, выходящими из одного конца для подключения к источнику энергии.Картриджные нагревательные элементы часто используются для нагрева твердых материалов до высоких температур. Элементы картриджа используются для нагрева металлов и других твердых тел до высоких температур, чтобы увеличить гибкость твердого тела.

Знание разнообразия доступных вариантов нагрева может помочь любому производителю выбрать лучшие нагревательные элементы для своего технологического процесса.

Производители нагревательных элементов | Поставщики нагревательных элементов

Нагревательные элементы — Thermal Corporation

Нагревательные элементы широко используются, поскольку большинство приборов, которым требуется тепло для выполнения своих процессов, используют нагревательный элемент того или иного типа.Фактически, печи, сушилки для одежды, водонагреватели, электрические печи и другие промышленные, коммерческие и бытовые приборы широко используют нагревательные элементы.

Нагревательные элементы — Thermal Corporation

В промышленных процессах нагревательные элементы используются в бесчисленных технологических процессах нагрева в различных типах промышленных электрических нагревателей. Кроме того, излучающие типы нагревательных элементов, такие как погружные нагревательные элементы, кварцевые нагревательные элементы и инфракрасные нагревательные элементы, используются для нагрева жидкостей или воздуха в промышленных печах, резервуарах для хранения, резервуарах высокого давления, парогенераторах, котлах, водоочистных сооружениях и многих других. другое оборудование.Некоторые из наиболее распространенных типов нагревательных элементов включают трубчатые нагревательные элементы, керамические нагревательные элементы и змеевики нагревателя.

Нагревательные элементы в электрических нагревателях в основном состоят из трех элементов: изолирующего сердечника, теплопроводной катушки, обернутой вокруг изоляции, и кожуха из нержавеющей стали, алюминия, никеля или железа.

Изоляционные сердечники необходимы для большинства типов электрических нагревателей для удержания и поглощения электрической энергии, чтобы она могла выделяться в виде тепловой энергии окружающими катушками или материалами.

Однако нагревательные элементы из спиральной проволоки, такие как те, которые используются в качестве нагревательных элементов бытовых сушилок, не имеют изолирующего сердечника, а передают тепло непосредственно воздуху за счет конвекции.

В приложениях с повышенным нагревом сердечники отвечают за преобразование электрической энергии в тепловую и являются основным компонентом нагревательных элементов. Сердечники нагревательных элементов обычно изготавливаются либо из никель-хрома, соединения 80% никеля и 20% хрома с высоким сопротивлением, либо из керамики с положительным тепловым коэффициентом, которая представляет собой высокотермостойкий композит титанат бария / титанат свинца.Керамика и никель-хром являются наиболее распространенными изоляционными материалами, хотя в различных нагревательных элементах может использоваться минеральная изоляция, такая как оксид магния, слюда или стекловолокно, в зависимости от требований применения нагревателя.

Типы обогревателей — Руководство по покупке Thomas

Нагреватели — это системы или устройства, используемые для добавления тепловой энергии или повышения температуры различных предметов, материалов или оборудования. Нагреватели используются во многих отраслях и сферах применения, от отрасли ОВК, где основной целью является нагрев воздуха, до конкретных промышленных применений, таких как ленточные нагреватели для нагрева цилиндрических объектов или кабели для обогрева и ленты для обертывания труб или клапанов. чтобы согреть их.Существуют также специальные нагреватели, используемые для промышленных процессов, такие как индукционные нагреватели, змеевики и кабельные нагреватели, а также трубчатые и погружные нагреватели для нагрева жидкостей. Некоторые нагреватели могут использоваться как автономные устройства, например, инфракрасный нагреватель, в то время как другие должны быть установлены в других обработанных деталях, как в случае с картриджными нагревателями и ленточными нагревателями.

В этой статье будут рассмотрены различные типы обогревателей, которые используются как в жилых, так и в коммерческих / промышленных помещениях. Обогреватели можно отнести к одному из следующих типов:

• Ленточные нагреватели
• Обогреватели плинтусов (HVAC)
• Нагреватели картриджей
• Литые обогреватели
• Обогреватели из керамического волокна
• Циркуляционные нагреватели
• Змеевик и кабельные обогреватели
• Нагреватели внутреннего сгорания (HVAC)
• Нагреватель барабана / ведра
• Воздухонагреватели
• Электрические обогреватели (HVAC)
• Гибкие нагреватели
• Кабель и лента для обогрева
• Погружные нагреватели
• Индукционные нагреватели
• Инфракрасные обогреватели
• Другие технологические нагреватели
• Ленточные нагреватели
• Нагреватели теплоносителя
• Трубчатые нагреватели
• Водонагреватели (HVAC)

Тип и стиль используемого обогревателя определяется несколькими важными соображениями.

Первичным определяющим фактором является предполагаемое приложение. Приложение отражает, передается ли тепловая энергия к очень конкретной геометрии, например, с помощью ленточного обогревателя, или в воздух в комнате, например, с помощью обогревателя для плинтуса. Таким образом, приложение определяет, как будет применяться тепловая энергия, как с точки зрения геометрии или формы, так и с точки зрения лежащего в основе механизма.

Еще одно соображение — механизм передачи тепла. Нагревание может осуществляться за счет конвекции, теплопроводности или излучения.Различные типы нагревателей используют эти фундаментальные концепции термодинамики и применяют эти принципы для выработки и распределения тепловой энергии для желаемых материалов или предметов.

Третье соображение — источник питания. Хотя многие нагреватели имеют электрическое питание, другие типы нагревателей могут передавать тепловую энергию за счет нагрева среды, такой как вода или пар. Источник энергии, если не прямое производство тепла посредством преобразования электроэнергии, может диктовать, что сам нагреватель является лишь одним из компонентов общей системы отопления, которая может состоять из других компонентов, таких как котлы, насосы, трубопроводы и клапаны.Тем не менее, другие обогреватели относятся к типу горения, когда при сжигании топлива непосредственно выделяется тепло, которое передается воздуху посредством конвекции.

Температурный контроль — еще одно важное соображение. Соответствующее использование термодатчиков и мониторинга, а также обратная связь необходимы для предотвращения чрезмерного нагрева, который может повредить нагреваемое оборудование или вызвать преждевременный выход из строя самого нагревателя. И необходимо учитывать степень важности контроля температуры.

В следующих разделах дается описание каждого из этих распространенных типов обогревателей.

Ленточные нагреватели

Ленточные нагреватели

представляют собой устройства, которые охватывают цилиндрические формы, обеспечивая тепло по всей их окружности. Основные характеристики включают физические размеры, в том числе ширину ленты, толщину ленты и внутренний диаметр, а также тип нагревательного элемента, электрические требования и диапазон температур. Ленточные нагреватели используются в основном для нагрева содержимого цилиндрических форм, таких как трубы, для предотвращения замерзания или поддержания постоянной температуры содержимого.Обычно они состоят из нагревателя и зажимной системы для его крепления к баллону или трубе. Доступны многие размеры и типы, включая шарнирные и расширяемые, в зависимости от области применения и температурных требований.

Обогреватели плинтусов (HVAC)

Плинтусные обогреватели (HVAC) — это устройства, которые обеспечивают обогрев помещений за счет использования среды для передачи тепла, такой как горячая вода или пар, или за счет конвекции от джоулева нагрева элемента электрического сопротивления.Основные характеристики включают источник тепла, электрические требования и физические размеры. Обогреватели плинтуса используются в первую очередь для обогрева определенной зоны, например, комнаты в доме или гаража. Метод теплопередачи обычно представляет собой конвекцию через ряд ребер, которые увеличивают площадь поверхности, контактирующей с воздухом. Обогреватели плинтуса могут быть либо в фиксированных местах, либо могут быть переносными (обычно электрическими) и доступны разной длины, чтобы соответствовать потребностям желаемой обогреваемой области.

Нагреватели картриджей

Патронные нагреватели

представляют собой цилиндрические нагревательные устройства, помещенные в соответствующие отверстия или отверстия, которые передают тепло окружающим материалам. Эти типы нагревателей обычно используют джоулев нагрев, при котором электрический ток пропускается через катушку с проволокой, такой как никель-хром, сопротивление которой вызывает выделение тепла. Основные характеристики включают физические размеры, максимальную температуру, электрическую мощность и удельную мощность. Патронные нагреватели используются в основном для нагрева металлических плит или аналогичных элементов в машинных операциях и процессах, включая литье под давлением или сварку пластмасс.Картридж помещается в плотно прилегающее отверстие, чтобы обеспечить хороший токопроводящий контакт по всей поверхности картриджа с нагреваемым материалом. Патронные нагреватели доступны в диапазоне диаметров и длин, включая квадратные и другие нестандартные конфигурации, варианты выводов и номинальную мощность. Обычно они имеют размеры, соответствующие желаемой плотности мощности (измеряемой по мощности на единицу площади поверхности) и определяемой условиями применения.

Литые обогреватели

Литые нагреватели, также называемые литыми нагревателями, представляют собой нагревательные устройства, которые непосредственно встраиваются в литые материалы во время процесса литья, тем самым обеспечивая интегрированную сборку нагревательного элемента с физической структурой.Эти типы нагревателей предлагают преимущество максимальной передачи тепловой энергии через литой материал, таким образом работая с максимальной эффективностью. Кроме того, интегрированная конструкция исключает необходимость создания отдельной конструкции для нагревательного элемента и механизма крепления на литом компоненте. Основные характеристики включают форму, физические размеры, максимальную температуру, электрическую мощность и удельную мощность. Литые нагреватели используются в первую очередь для эффективного нагрева основных отливок.Литые нагреватели на месте обеспечивают хорошую теплопередачу, поскольку площадь контакта максимальна. Нагреватель может быть цилиндрическим, L-, кольцевым или пластинчатым, в зависимости от формы отливки и требований к применению. Бронза и алюминий — одни из самых распространенных материалов, используемых в процессе литья.

Обогреватели из керамического волокна

керамического волокна Нагреватели нагрева устройства, состоящие из нагревательных элементов, внедренных в панели или модулей из изоляционного материала или огнеупорного волокна. Эти типы нагревателей можно легко настроить в соответствии с желаемой геометрией, удельной мощностью, рабочим напряжением, максимальной номинальной температурой и расположением нагревательного элемента.Нагреватели из керамического волокна используются в основном в системах отопления, которые требуют быстрого термоциклирования. Они доступны в различных формах, чаще всего плоские панели, цилиндры или полуцилиндры. Нагревательный элемент разработан для бесконтактного нагрева, например, в печах, печах или камерах сгорания, для различных применений, которые включают, среди прочего, снятие напряжений или термическую обработку.

Циркуляционные нагреватели

Циркуляционные нагреватели

, также известные как встроенные нагреватели, представляют собой нагревательные блоки или резервуары, в которых вставленные нагревательные элементы передают тепло жидкостям, когда они проходят через резервуары.Жидкости могут быть жидкостями, газами или воздухом и могут различаться по характеристикам, таким как pH, от нейтральных до агрессивных или едких растворов. Основные характеристики включают электрические требования, удельную мощность и номинальные температуры, количество элементов и количество ответвлений на элемент. Выбор материала для элементов циркуляционного нагревателя должен отражать свойства нагреваемой жидкости, учитывая, что элемент находится в прямом контакте с жидкостью во время ее циркуляции.

Змеевик и кабельные обогреватели

Катушки и кабельные нагреватели

представляют собой миниатюрные трубчатые нагревательные устройства, которые обычно имеют змеевик или аналогичную форму и имеют профили поперечного сечения, которые обычно являются круглыми, квадратными или прямоугольными.Этот гибкий форм-фактор позволяет им придавать форму или сгибать, чтобы соответствовать множеству конфигураций, и формировать желаемые формы в соответствии с требованиями приложения. Основные характеристики включают электрические параметры, удельную мощность, температуру и физические размеры. Змеевиковые и кабельные нагреватели используются в основном в индустрии литья под давлением, чтобы гарантировать надлежащий нагрев инжекционных форсунок, но могут использоваться и в других приложениях, например, для нагрева стержней, труб и трубок или для обогрева. Доступны различные тесьмы или куртки, обеспечивающие разную степень защиты от истирания или ударов.

Нагреватели внутреннего сгорания (HVAC)

Нагреватели внутреннего сгорания (HVAC) — это устройства или системы, которые сжигают источник топлива для непосредственного генерирования тепла для теплой воды или воздуха, в отличие от других типов нагревателей, которые вырабатывают тепло, пропуская электрический ток через резистивный провод или катушку. Основные характеристики включают источник и расход тепла или топлива, способ передачи и тепловую мощность, а также скорость воздушного потока. Нагреватели внутреннего сгорания используются в основном для обогрева территорий, пространств или целых зданий.Некоторые устройства можно переносить для использования в небольших помещениях, таких как гаражи или палатки, или фиксировать, как в более крупных приложениях, таких как фабрики или склады. Используется множество различных видов топлива, включая древесину, пропан и мазут. Механизм теплопередачи обычно конвекционный или теплопроводный. Обогреватели внутреннего сгорания также используются на открытом воздухе, например, для повышения уровня комфорта на патио и для обогрева фруктовых садов.

Нагреватели прямого нагрева

Также известный как промышленная печь, нагреватель прямого нагрева используется в лучистых или конвекционных теплообменниках.Этот тип нагревателя использует горячие газы сгорания, нагретые горелкой, для передачи тепла жидкостям или газам, которые проходят непосредственно через теплообменные змеевики внутри нагревателя.

Нагреватель барабана / ведра

Нагреватели бочек / ведер

— это нагревательные системы, которые снаружи прикрепляются к барабанам, бочкам или ведрам или погружаются в них для нагрева содержимого. Основные характеристики включают плотность ватт, температуру и электрические характеристики, а также физические размеры и материалы. Нагреватели барабана / ведра специально разработаны для размера барабана или ведра для обеспечения надлежащей теплопередачи и могут быть обернуты вокруг барабана или ведра или могут быть непосредственно погружены в содержимое.Некоторые конструкции состоят из ремешков. Они передают тепловую энергию путем теплопроводности через поверхность барабана или ведра или путем прямого контакта с содержимым. Эти обогреватели имеют электрическое управление и оснащены блоками контроля температуры.

Воздухонагреватели

Канальные обогреватели

— это нагревательные элементы, устанавливаемые в воздуховодах систем воздушного отопления. Основные характеристики включают физические размеры, источник тепла, а также электрические и температурные характеристики. Канальные нагреватели используются в основном для увеличения производительности печей.Они устанавливаются в воздуховодах систем приточного воздуха в стратегических местах, чтобы нагреть и иногда помочь циркулировать воздуху с помощью вентиляторов или нагнетателей. Теплопередача может быть конвекционной или теплопроводной в зависимости от области применения.

Электрические обогреватели (HVAC)

Электрические нагреватели

(HVAC) — это нагревательные блоки, которые используют источники электроэнергии для нагрева окружающего воздуха в помещениях зданий. Основные характеристики включают тепловую мощность, электрические характеристики и расход воздуха. В электрических обогревателях используются нагревательные элементы для нагрева воздуха конвекцией или излучением и его циркуляции.Электрические обогреватели могут быть портативными для небольших помещений или крепиться к стене или потолку для больших помещений, таких как фабрики или склады. Они также могут применяться на открытом воздухе, например, на террасах или на тренировочных площадках для гольфа.

Гибкие нагреватели

Гибкие нагреватели

— это нагревательные устройства, изготовленные из гибких материалов для обеспечения источников тепла. Основные характеристики включают физические размеры и материалы, а также электрические и температурные характеристики. Гибкие обогреватели используются в первую очередь для обогрева неоднородных поверхностей или предметов.Обогреватели изготовлены из гибких материалов, таких как резина, стекловолокно или пленка, и могут приспосабливаться к поверхности по мере необходимости. Нагревательные элементы обычно заделаны в материал, как резина или поверхность, как в тонкопленочных нагревателях.

Кабель и лента с обогревом

Heater Trace Cable and Tape — это нагревательные устройства, которые обычно наматываются на трубы или трубки. Основные характеристики включают электрические требования, включая удельную мощность и мощность на единицу длины, номинальные температуры и физические размеры.Кабель и лента обогревателя используются в основном для обогрева труб или трубок, чтобы предотвратить замерзание или поддерживать постоянную температуру. Они доступны в форме ленты или кабеля различной ширины и длины, а также из расчета на фут.

Погружные нагреватели

Погружные нагреватели

— это электрические элементы, которые нагревают жидкости прямым погружением. Основные характеристики включают длину погружения, физические размеры элемента и крепления, количество элементов, а также электрические и температурные характеристики.Погружные нагреватели используются в основном для нагрева различных типов жидкостей путем помещения нагревательного элемента в непосредственный контакт с жидкостью посредством погружения. Их можно прикрепить к контейнерам с помощью винтовых креплений, фланцевых креплений или просто свисать с боковых сторон контейнеров.

Индукционные нагреватели

Индукционные нагреватели

— это устройства, использующие электромагнитную энергию для нагрева электропроводящих материалов. Основные характеристики включают электрические параметры входа и выхода, включая ток и частоту.Индукционные нагреватели используются в основном в производственных приложениях, таких как печи для плавления металлов, сварки и пайки, а также для герметизации и термообработки. Нагреватели обычно имеют змеевик определенной формы, обычно окружающие, но не контактирующие с нагреваемым предметом или материалом.

Инфракрасные обогреватели

Инфракрасные обогреватели

— это нагревательные устройства, которые используют лучистую теплопередачу для обогрева материала или людей. Основные характеристики включают физические размеры, количество элементов, источник нагрева и материал источника инфракрасного излучения, а также электрические и температурные характеристики.Инфракрасные обогреватели используются в основном для обогрева участков или помещений или всего, что требует бесконтактного обогрева. Их можно использовать для больших площадей, таких как склады, или для небольших площадей или объектов. Материал подложки, обычно металл, керамика или кварц, при нагревании излучает инфракрасное тепло. Инфракрасные обогреватели могут работать от электричества или газа и могут быть переносными или прикрепленными к стене или потолку.

Другие технологические нагреватели

Прочие технологические нагреватели — это системы нагрева, которые используются в различных процессах, отличных от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Основные характеристики включают электрические и температурные характеристики, тип или тип нагревателя, а также источник тепла. В других технологических нагревателях для обработки используются системы нагрева различных стилей, и каждая из них может быть специфичной для конкретного применения. Эти применения могут включать клей или адгезивы, производство шин, отверждение бетона, трубопроводы и дистилляцию, среди многих других.

Ленточные нагреватели

Ленточные нагреватели

представляют собой металлические ленты, содержащие электрические нагревательные элементы, предназначенные для монтажа на поверхности.Основные характеристики включают электрические и температурные характеристики, физические размеры и форму, а также материалы. Ленточные нагреватели используются в первую очередь для нагрева определенной поверхности или окружающего воздуха или газов. Полосы прикрепляются непосредственно к нагреваемым поверхностям с помощью крепежа или зажимов и могут также содержать ребра по всей своей длине для увеличения площади поверхности для более эффективной передачи тепла. Ленточные нагреватели также могут быть гибкими.

Нагреватели теплоносителя

Нагреватели термической жидкости

— это системы, используемые для нагрева различных жидкостей в промышленных процессах.Основные характеристики включают источник нагревателя, мощность нагревателя, размер насоса, рабочее давление и температуру, а также электрические параметры, включая ток и частоту. Нагреватели теплоносителя используются в основном в промышленных процессах, таких как химическая, пищевая и фармацевтическая. Существует несколько типов нагревателей теплоносителя, каждый из которых имеет определенное назначение, например, генератор горячей воды. Теплоноситель нагревателя циркулирует по системе с помощью насосов в различных заранее заданных условиях для обеспечения надлежащего нагрева.

Трубчатые нагреватели

Трубчатые нагреватели

представляют собой металлические трубки, содержащие электрические нагревательные элементы, которым можно придать различные формы. Основные характеристики включают электрические и температурные характеристики, а также физические размеры, включая длину нагрева и диаметр элемента. Трубчатые нагреватели используются в основном для процессов нагрева, включая нагрев жидкостей погружением. Трубчатому нагревателю может быть придана любая индивидуальная форма в зависимости от области применения, и он может иметь несколько вариантов материалов в зависимости от нагреваемого вещества, например продуктов питания или коррозионных материалов.Их также можно прикрепить к поверхности.

Водонагреватели (HVAC)

Водонагреватели — это системы, предназначенные для нагрева воды для различных целей. Основные характеристики включают емкость, источник тепла и стиль, а также электрические характеристики, если применимо. Водонагреватели используются, в основном, для нагрева воды для бытовых нужд, бассейнов и спа, а также для обеспечения источника тепла для лучистых полов, среди прочего. Они используют различные методы нагрева, включая электрическое сопротивление, сжигание газа или солнечное излучение.Вода нагревается внутри устройства и затем циркулирует в желаемое место с помощью ряда труб, насосов и клапанов.

Приложения и отрасли

Нагреватель применяется по-разному. Один из способов охарактеризовать области применения нагревателей — разделить использование по тому, является ли функция нагревателя прямым нагревом воздуха (приложения HVAC), нагреванием воды или используется ли он для передачи тепла другому твердому веществу или жидкости. Имея это в виду, общие области применения обогревателей включают:

• Нагрев воздуха в домах, зданиях, автомобилях, грузовиках, поездах, самолетах или других закрытых конструкциях для общего экологического комфорта с использованием конвекции
• Нагрев воды для бытовых нужд или потребления за счет теплопроводности, включая воду для купания, плавательных бассейнов и спа, прачечных или других применений
• Нагревание таких материалов, как клеи, адгезивы, пластмассы, каучуки или другие формуемые вещества, как часть производственного процесса для улучшения пластичности или текучести материалов или для облегчения отверждения
• Нагрев бочек, контейнеров и других твердых форм, которые могут содержать жидкости или твердые вещества и которые нагреваются за счет теплопроводности от нагревателя к контейнеру и содержимому в нем
• Обогрев труб и клапанов для улучшения потока материалов в трубопроводных системах и предотвращения повреждений в условиях низких температур
• Обогрев предметов и людей с использованием лучистой энергии для повышения комфорта или использование конвективного обогрева в открытых помещениях, таких как патио, террасы или на строительных площадках
• Нагрев жидкости за счет прямого контакта жидкости с погруженным источником нагрева

Рекомендации по выбору продукта

При выборе обогревателя сначала разберитесь в предполагаемом сценарии использования.Например, если в качестве варианта использования необходимо произвести прямой нагрев воздуха, то можно рассмотреть такие типы обогревателей, как обогреватели для плинтуса, обогреватели внутреннего сгорания или электрические обогреватели.

Рассмотрим механизм передачи тепловой энергии. Будет ли объект нагреваться за счет теплопроводности, которая предполагает контакт поверхности с нагревательным элементом, или конвекция или излучение будут механизмом передачи? Для разных типов нагревателей используются разные методы нагрева.

Определите необходимые варианты источника питания.Есть ли электроэнергия? Если да, то какие напряжения и токи доступны, переменного или постоянного тока? Если нет, то какие альтернативные варианты топлива необходимы? Существуют ли другие условия в предполагаемой среде использования, которые могут ограничить использование некоторых вариантов мощности нагревателя? Хотя многие обогреватели работают от электричества, некоторые, например, обогреватели внутреннего сгорания, используют источник топлива, такой как мазут, бензин, керосин, сжиженный нефтяной газ или природный газ для выработки тепла. Но для использования топочного обогревателя требуется среда, в которой отсутствуют другие горючие газы.Понимание доступного или желаемого источника питания и существующих ограничений поможет сузить выбор.

Требуется ли специальное отопление временно или постоянно? Есть ли требование изменять физические размеры или характеристики нагревателя от одного применения к другому? Некоторые типы нагревателей предназначены для гибкости и могут быть изменены по мере необходимости, в то время как другие предназначены для изготовления на заказ для конечного использования и не предназначены для преобразования.

Какие требования к отоплению? Есть ли переходные условия, а также потребность в установившемся нагреве? Ожидается ли, что нагреватель будет периодически включаться и выключаться для поддержания температуры? Какое время требуется для достижения желаемой температуры? Какая потеря тепла ожидается в предполагаемой среде использования? Проблемат ли перегрев для приложения? Цель должна состоять в том, чтобы установить значение плотности мощности, необходимой для нагревателя, обычно измеряемой в ваттах на квадратный дюйм или ваттах на квадратный сантиметр, которое соответствует требованиям к нагреву для конкретного применения.Это может потребовать проведения теплового анализа для определения необходимой плотности мощности. Кроме того, следует учитывать соответствующее снижение номинальных характеристик, чтобы гарантировать, что нагреватель работает на уровне производительности, который обеспечивает желаемый срок службы, и не ухудшается или не выходит из строя преждевременно.

Какой форм-фактор нужен? Поскольку некоторые типы нагревателей разработаны с учетом определенного форм-фактора, например ленточные нагреватели и барабанные нагреватели, знание форм-фактора или геометрии нагреваемого объекта поможет определить варианты нагревателей, которые можно использовать наиболее эффективно.

Какой уровень контроля температуры требуется для обогреваемого объекта? Чем выше степень контроля температуры, тем сложнее будут возможности измерения и мониторинга, что может повлиять на выбор вариантов нагревателя и стоимость реализации.

Сводка

В этой статье представлен краткий обзор основных типов обогревателей, обычно используемых в промышленных и жилых помещениях. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия для обогревателей

Прочие «виды» изделий

Еще из технологического оборудования

Какой тип нагревательного элемента мне нужен?

5 распространенных типов нагревательного элемента

В настоящее время в компании Under Control имеется 20 различных типов промышленных нагревательных элементов . Каждый из них обладает уникальным набором свойств, что делает его идеальным для определенных приложений. Однако в пятерку самых популярных входят:

1. Патронные нагреватели

Патронные нагреватели представляют собой длинный трубчатый нагревательный элемент , предназначенный для вставки в отверстия.Подходящие для температур до 800 ° C, они демонстрируют отличную теплопередачу и долгий срок службы — и они обычно используются для требовательного локального нагрева (например, нагревательные штампы, пресс-формы, плиты).

2. Керамические обогреватели

Керамические нагреватели обычно используются для процессов нагрева и сушки, таких как вакуумное формование, упаковка в термоусадочную пленку, испарение воды и т. Д. Они представляют собой высокоэффективный нагревательный элемент , преобразующий 96% потребляемой мощности в тепло, и их можно использовать при температурах до 700 ° C.

3. Трубчатые нагреватели

Трубчатые нагреватели бывают разных форм, размеров и материалов — и, как таковые, они могут использоваться во многих отраслях промышленности для обеспечения теплопроводности, конвекции и излучения. Такие нагревательные элементы обычно покупают для замены деталей в кухонном оборудовании Lincat, Parry, Moffat и Falcon.

4. Ленточные нагреватели

Ленточные нагреватели — это универсальный и экономичный нагревательный элемент .Оребренный и ленточный нагреватель, подходящий для использования в поверхностном и технологическом нагревательном оборудовании, в противоударных резисторах, в оборудовании для размораживания и многом другом.

5. Погружные нагреватели

Погружные нагреватели — это высокоэффективные нагревательные элементы, которые передают все свое тепло теплоносителю. Они имеют ряд коммерческих и бытовых применений (например, котлы, стиральные машины, сверхмощные бани с горячей водой), а также широко используются в нефтяной промышленности.

Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации по нагревательным элементам

Если вы хотите узнать больше о различных типах нагревательных элементов, дополнительную информацию можно найти в нашем каталоге нагревательных элементов . Вы также можете связаться с нашей командой экспертов, которые демонстрируют отличные знания и опыт в этой области. Они всегда рады ответить на ваши вопросы и посоветуют лучшие промышленные нагревательные элементы для ваших нужд.

Так почему бы не позвонить нам сегодня по телефону 0121 238 2795? Или отправьте электронное письмо на адрес [email protected], и мы ответим на ваш запрос в кратчайшие сроки.

Как работает нагревательный элемент

11 дек. Как работает нагревательный элемент?

(Последнее обновление: 11 декабря 2018 г.)

Одним из самых влиятельных изобретений в современном отоплении и электричестве является нагревательный элемент. Например, электрические обогреватели, тостеры, души, сушилки и многое другое полагаются на нагревательные элементы.Но что такое нагревательный элемент и как он работает?

Что такое нагревательный элемент?

Нагревательный элемент преобразует электрическую энергию в тепло за счет резистивного процесса (также известного как джоулев нагрев). Электрический ток, проходящий через элемент, встречает сопротивление, которое выделяет тепло.

Обычно нагревательные элементы состоят из катушки, ленты или полоски проволоки, которые выделяют тепло (например, нить накаливания лампы). Нагревательные элементы содержат электрический ток, который проходит через катушку, ленту или провод и становится очень горячим.Элемент преобразует проходящую через него электрическую энергию в тепло, которое распространяется во всех направлениях.

Как работает нагревательный элемент?

Нагревательные элементы помогают преобразовывать электричество в тепло. Однако, чтобы понять, как работает нагревательный элемент, мы должны помнить несколько основных уроков по электричеству.

Во-первых, проводники — хорошие носители электричества. И наоборот, изоляторы — плохие переносчики электричества. И проводники, и изоляторы обеспечивают сопротивление протекающим по ним электрическим токам, хотя и в разной степени.Проводники обладают низким сопротивлением, а изоляторы — высоким. Итак, электронные схемы включают резисторы, которые регулируют протекание тока. Наконец, как работает нагревательный элемент?

«Резисторы работают путем преобразования электрической энергии в тепловую; Другими словами, они нагреваются, когда через них проходит электричество. Но это делают не только резисторы. Даже тонкий кусок проволоки нагреется, если вы пропустите через него достаточное количество электричества. Это основная идея ламп накаливания (старомодных ламп в форме лампочек).Внутри стеклянной колбы находится очень тонкий моток проволоки, называемый нитью накала. Когда через него проходит достаточно электричества, он становится раскаленным добела, очень ярко — так что он действительно излучает свет, выделяя тепло »

В результате нагревательные элементы представляют собой прочный электрический компонент, который выделяет тепло, когда через него протекает большой электрический ток.

Типы нагревательных элементов

Многие приборы содержат нагревательные элементы, что означает, что существует несколько типов нагревательных элементов.

Металлические нагревательные элементы обычно изготавливаются из нихрома, который состоит из 80% никеля и 20% хрома. Из нихрома 80/20 получаются отличные нагревательные элементы, потому что этот материал обладает довольно высоким сопротивлением.

Другие типы металлических нагревательных элементов включают резистивную проволоку, которая обычно используется в тостерах, фенах, печах и подогреве полов. Кроме того, протравленная фольга, которая также сделана из тех же материалов, что и проволока сопротивления, и обычно используется в системах прецизионного нагрева.

Нагревательные элементы

PTC, которые сделаны из проводящей резины PTC, увеличивают удельное сопротивление экспоненциально с повышением температуры. Эти элементы работают с нагревателями, вырабатывающими большое количество энергии на холоде. В результате они быстро нагреваются и поддерживают постоянную температуру.

• Композитные нагревательные элементы

В композитных нагревательных элементах трубчатые элементы или элементы в оболочке образуют тонкую спираль из проволоки из стойкого к нимрому нагревательного сплава. Композитные нагревательные элементы могут быть встроены в такие приборы, как тостер, в виде прямого стержня.И наоборот, композитные элементы можно сгибать и использовать в таких приборах, как электрические плиты, духовки или кофеварки.

Как починить или отремонтировать ТЭНы?

Многие нагревательные элементы имеют номер детали на самом элементе. Это помогает идентифицировать деталь, которая помогает при замене. Например, знание точной детали помогает техническим специалистам решать любые проблемы с нагревательными элементами (в частности, в печи).

«Номер детали нагревательного элемента указан на нагревательном элементе.На всех печах указаны модель и серийный номер на видном месте, чтобы облегчить поиск запасных частей. Если печь установлена ​​поставщиком услуг, поставщик услуг также размещает наклейку с контактной информацией на внешней стороне печи для получения помощи и услуг по ремонту. Если номер недоступен, производитель печи, также четко обозначенный снаружи печи, предоставит нужный элемент для замены нагревательного элемента ».

Тем не менее, домашним мастерам следует учитывать, что для замены нагревательных элементов требуется опытный подрядчик по HVAC.Как правило, компания, которая установила вашу печь, лучше всего подходит для ремонта, но любой подрядчик по качественному отоплению знает, как исправить проблемы с нагревательным элементом.

По любым вопросам или помощи с вашей системой отопления или нагревательными элементами SolvIt имеет опыт и персонал для решения любых проблем!

Материалы, используемые для нагревательных элементов

Многие нагревательные устройства или приборы, такие как электрические печи, электрические духовки, электрические нагреватели и т. Д., Используют электрическую энергию для производства тепла.В этом оборудовании или приборе используется нагревательный элемент для преобразования электрической энергии в форму тепла. Работа нагревательных элементов основана на нагревательном действии электрического тока. Когда ток проходит через сопротивление, он выделяет тепло.
Для производства тепла электрическая энергия, потребляемая сопротивлением, определяется как,

Где,
‘I’ — ток через сопротивление (в А)
‘R’ — сопротивление элемента (в Ом)
‘t’ — время (в секундах)

Производительность и срок службы нагревательного элемента зависят от свойств материала, из которого изготовлен нагревательный элемент.Требуемые свойства материала, используемого для нагревательных элементов —

1. Высокая температура плавления.
2. Не подвержено окислению на открытом воздухе.
3. Высокая прочность на разрыв.
4. Пластичность, достаточная для вытягивания металла или сплава в виде проволоки.
5. Высокое сопротивление.
6. Низкий температурный коэффициент сопротивления.

Для изготовления нагревательного элемента используется следующий материал:

1. Нихром
2. Кантал
3. Купроникель
4. Платина

Нихром

Состав нихрома

Свойства нихрома

1. Удельное сопротивление

µОм-900 Температурный коэффициент сопротивления: 0.0004/ ^o C

2. Точка плавления: 1400 ^o C
3. Удельный вес: 8,4 г / см ³
4. Высокая стойкость к окислению

Использование нихрома
Используется для изготовления нагревательных элементов для электрических нагревателей и печи.
Примечание
Нихром — лучший подходящий и идеальный материал для изготовления нагревательного элемента. Обладает сравнительно высоким сопротивлением. Когда нагревательный элемент нагревается в первый раз, хром из сплава вступает в реакцию с кислородом атмосферы и образует слой оксида хрома на внешней поверхности нагревательного элемента.Этот слой оксида хрома работает как защитный слой для элемента и защищает материал под этими слоями от окисления, предотвращая разрыв и выгорание провода элемента. Нагревательные элементы из нихрома могут использоваться для непрерывной работы при температуре до 1200 ^o C.

Kanthal

«Kantahl» — это торговая марка сплавов, изготовленных путем соединения железо-хром-алюминий (Fe-Cr-Al). . Эти сплавы используются в широком диапазоне сопротивлений и нагрева.
Состав Kanthal

Свойства Kanthal

1. Удельное сопротивление при 20 ^o C: 145 мкОм-см
2. Температурный коэффициент сопротивления при 20 ^o C: 0,000001 / ^o C
3. Точка плавления: 1500 ^o C
4. Удельный вес: 7,10 г / см ³
5. Высокая стойкость к окислению

Использование Kanthal
Используется для изготовления нагревательных элементов для электрических нагревателей и печей.
Примечание
При первом нагревании элемента из «Кантала» алюминий из сплава вступает в реакцию с кислородом атмосферы и образует слой оксидов алюминия над нагревательным элементом.Этот слой оксидов алюминия является электрическим изолятором, но имеет хорошую теплопроводность. Этот электроизоляционный слой алюминия делает нагревательный элемент устойчивым к ударам. Нагревательные элементы из Kanthal могут использоваться для непрерывной работы при температуре до 1400 ^o C. Следовательно, он очень хорошо подходит для изготовления нагревательных элементов для электропечей, используемых для термообработки в керамической, сталелитейной, стекольной и электронной промышленности.

Мельхиор

Мельхиор также называют медно-никелевым.Это сплав, состоящий из меди, никеля и упрочняющих элементов, таких как железо и марганец.
Состав мельхиора

Свойства мельхиора

1. Удельное сопротивление при 20 ^o C: 50 мкОм-см
2. Температурный коэффициент сопротивления при 20-500 ^o C: 0,00006 / ^o C
3. Точка плавления: 1280 ^o C
4. Удельный вес: 8,86 г / см ³
5. Высокая стойкость к окислению

Использование мельхиора
Используется для изготовления нагревательных элементов для электрических нагревателей и печей, для изготовления монет.
Примечание
Мельхиор обладает высоким электрическим сопротивлением, высокой пластичностью и хорошей коррозионной стойкостью. ТЭНы из «Купроникеля» могут работать в непрерывном режиме при температуре до 600 ^o C.

Платина

Платина — химический элемент. Он имеет химический символ Pt и атомный номер. 78. Платина — наименее химически активный металл. Он обладает замечательной устойчивостью к коррозии даже при высоких температурах. Поэтому он считается благородным металлом.
Свойства платины

1. Удельное сопротивление при 20 ^o C: 10,50 мкОм-см
2. Температурный коэффициент сопротивления при 20 ^o C: 0,00393 / ^o C
3. Точка плавления: 1768,30 ^o C
4. Удельный вес: 21,45 г / см ³
5. Высокая стойкость к окислению
6. Высокая пластичность
7. Высокая пластичность
8. Хорошая механическая прочность
9. Хорошая стабильность при температуре и механическом напряжении

Использование платины

1. Платина является невероятный материал с высоким сопротивлением и температурой плавления.