Как подобрать подходящий электронагреватель?

Ввиду разнообразия электрических нагревательных элементов при их приобретении возникает вопрос правильного выбора ТЭНа. Они могут эксплуатироваться в самых разных условиях, иметь различную конструкцию, форму и принцип действия. Чтобы не ошибиться, следует разобраться, чем отличаются разные виды нагревателей, и на какие показатели придется обращать внимание в первую очередь.

Подбор электронагревателя с учетом среды

К промышленным электронагревателям предъявляются повышенные требования в плане безопасности и устойчивости к повышенным нагрузкам. Во время выбора типа нагревателя к оборудованию необходимо в первую очередь учитывать, в какой среде будет работать нагреватель.

Существуют основные типы сред, в которых может работать нагреватель.

• вода;
• воздух (подвижный и спокойный);
• растворы кислот и щелочей (агрессивные и неагрессивные);
• металлические формы;
• пресс-формы;
• жиры и масла.

С тем, как рабочая среда отображается в маркировке электронагревателей, вы можете ознакомиться в нашей таблице.

Существуют основные типы сред, в которых может работать промышленный нагреватель:

Подбор материала электронагревателя под различные среды регламентируется рядом правил. Мы кратко расскажем вам, как подбирать материал для воды, воздуха и масла.

1. Вода

Подбор ТЭНа для воды и растворов кислот и щелочей напрямую зависит от pH нагреваемого состава.

• при pH от 5 до 7 и предельной удельной мощности до 9.5 Вт/см² стоит остановить свой выбор на сплавах алюминия. В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «Q»;
• при pH от 5 до 7 и предельной удельной мощности до 15.0 Вт/см² стоит выбрать нержавеющую жаростойкую сталь. В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «J»;
• при pH от 5 до 9 и предельной удельной мощности до 9.0 Вт/см² следует отдать предпочтение меди и латуни с покрытиями. В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «Х»;
• при pH от 7 до 9 и предельной удельной мощности до 15 Вт/см² целесообразно изготовить ТЭН из углеродистой стали. В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «P».





2. Воздух

В случае с нагревом воздуха, помимо расчёта необходимых мощностей, необходимо учитывать характер движения воздуха, с которым предстоит взаимодействовать ТЭНу. Для повышения скорости нагрева помещения воздуху следует обеспечить конвекцию: слои горячего воздуха должны перемешиваться со слоями холодного. Если нагреватель будет взаимодействовать со спокойным, то есть неподвижным воздухом, то конвекция будет осуществляться естественным путем: по мере нагрева более теплые слои воздуха будут подниматься вверх. Для нагрева спокойного и подвижного воздуха подходят трубчатые электронагреватели без оребрения.

Для нагрева спокойного воздуха подходят следующие ТЭНы:

• Для спокойной газовой среды с максимальной температурой на оболочке ТЭН в 450 градусов подходят нагреватели из углеродистой стали, с максимальной удельной мощностью 2.2 Вт/см². В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «S».
• Для спокойной газовой среды с максимальной температурой на облочке ТЭН в 650 градусов подходят нагреватели из нержавеющей жаростойкой стали, с максимальной удельной мощностью 5.0 Вт/см². В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «T».

Для нагрева подвижного воздуха подходят следующие ТЭНы:

• Для нагрева подвижного воздуха со скоростью 6 м/с и максимальной температурой на оболочке ТЭНа в 650 градусов используются оребренные ТЭНы из нержавеющей жаростойкой стали с предельной удельной мощностью 13 Вт/см². В маркировке таких ТЭНов присутствует обозначение «Кр».
• Для нагрева подвижного воздуха со скоростью не менее 6 м/с и максимальной температурой на облочке ТЭНа в 450 градусов используются оребренные ТЭНы из углеродистой стали с предельной удельной мощностью 11 Вт/см². В маркировке таких ТЭНов присутствует обозначение «Ор».



3. Масло

Для нагрева жиров и масел в различных емкостях преимущественно используется углеродистая сталь. В маркировке таких ТЭНов присутствует буква «Z». Предельная удельная емкость для таких ТЭНов — до 3 Вт/см².

Несмотря на то, что промышленные электронагреватели могут работать в разных средах, существуют правила, которые являются общими для выбора любых типов нагревателей к оборудованию.

Как выбрать промышленный электронагреватель

Перед выбором промышленного нагревателя необходимо корректно провести расчёт необходимой мощности. Важность этого расчета обусловлена в первую очередь экономическим фактором: зачастую из-за неправильного расчета необходимых мощностей предприятия сталкиваются с дополнительными затратами на оплату электроэнергии. Неправильный расчет мощности может стать причиной того, что электронагреватель будет не в состоянии выполнять задачи по нагреву. Кроме того, ошибка в расчетах мощности неизбежно приводит к ошибочному расчету стоимости электронагревателя, если это повлияет на его конструкцию или развернутую длину.

После расчета этого показателя стоит вспомнить о предельной удельной мощности нагревательных элементов. Она измеряется в Ваттах на квадратный сантиметр и важна для сред, которые можно охарактеризовать низкой теплопроводностью: мазуты, битумы, масла и склонные к образованию осадка гели или суспензии. По причине того, что нагреваемое вещество медленно проводит тепло, на промышленный электронагреватель возлагается функция не только повысить температуру собственной поверхности, но и передать эту температуру инертному, с трудом нагреваемому субстрату. Как правило, эта задача решается путем увеличения поверхности нагревателя. Существуют нормы удельного тепловыделения для каждого типа материалов, и превышение этих норм для взрывоопасных веществ чревато риском самовозгорания жидкости и ее дальнейшей детонации.

Согласно ГОСТу со значениями ваттной нагрузки для разных типов ТЭН, ваттная нагрузка напрямую зависит от геометрических параметров ТЭНа или материала его оболочки.

Важный критерий, на который следует обратить внимание в формировании заявки на ТЭН: температурный режим. В таблице со средами и соответствующими им ваттными нагрузками так же указана рабочая температура, превышение которой недопустимо.

В соответствии с температурным режимом выбираются провода и тип заделки.

Для патронных нагревателей используются медные провода в силиконовой изоляции и провода из меди или никеля в стекловолоконной изоляции с внешней заделкой. Максимальная рабочая температура таких нагревателей — 180 градусов.

При температурах выше 180 градусов (до 350 градусов) для патронных нагревателей необходима внутренняя заделка, а провода стоит изготавливать из никеля, и использовать изоляцию из стекловолкна.

Возгорание масла, пролитого на нагревательный элемент

После того, как нужные данные получены, необходимо удостовериться, соответствует ли промышленный ТЭН прочим критериям выбора.

Требования к нагревателям промышленного типа

1. Соответствие требованиям безопасности. Требования безопасности определяются ГОСТами:
   • пожарной безопасности — по ГОСТ 12.1.004;
   • взрывобезопасности — по ГОСТ 12.1.010;
   • электробезопасности — по ГОСТ 12.1.019;
   • безопасности конструкции — по ГОСТ 12.2.003.


2. Высокое качество рабочих поверхностей.



Если при выборе бытового нагревателя допускают небольшие неровности на рабочей поверхности, которые не будут значительно влиять на производительность электронагревателя, то в случае выбора промышленного ТЭНа для нагрева пресс-форм необходимо следить, чтобы рабочие поверхности были идеально ровными и обеспечивали плотный контакт нагревателя и нагреваемой поверхности. Это обеспечит более эффективный прогрев среды.

3. Прочность крепления

И сам электронагреватель, и его комплектующие, в промышленных условиях должны выдерживать нагрузки высокой степени: разъемные и гибкие выводы, к примеру, провода, должны выдерживать растяжку не менее 30% прочности на разрыв. Электронагреватель с более слабыми выводами устанавливать на производстве не рекомендуется.

Существует ряд способов снизить механическую нагрузку на контактную группу электронагревателя:

• виброзащита;
• металлическая оплётка;
• металлический рукав.

Как выбрать ТЭН для бытовых приборов

Чаще всего в быту возникает задача выбора ТЭНа для нагрева воды, например, подбор ТЭНа для водонагревателя. Одна из основных причин поломки такой бытовой техники — выход ТЭНа из строя. Вот что нужно учитывать, выбирая бытовой ТЭН:

1. Строгое соответствие модели, формы и технических характеристик

Только точное соответствие подобранной модели нагревателя обеспечит бытовому прибору максимальную эффективность и длительный срок службы. Следует внимательно проверять маркировки и уточнять у менеджера, подходит ли данная модель ТЭНа к нужной модели прибора.

Если возможности проверить соответствие нет, то следует сравнить следующие параметры:

• длина (от фланца до самой крайней точки нагревательного элемента);
• мощность;
• рабочее напряжение;
• наличие или отсутствие термодатчика, либо отверстие под термодатчик;
• форма;
• ширина резинового или силиконового уплотнителя;
• наличие планок, их наличие и размер;
• тип подключения;
• тип фланца.



Пример обозначения размерных характеристик ТЭНа

2. Оригинальность продукции

Оригинальная продукция, как правило, характеризуется более тщательным контролем качества используемых материалов, а это значит, что оригинальный электронагреватель прослужит дольше. Кроме того, некоторые производители могут сокращать гарантийный срок из-за того, что в их продукции устанавливаются неоригинальные детали.

3. Дополнительное покрытие

Некоторые бренды предлагают запчасти для бытовой техники, покрытые дополнительным напылением керамики. Это повышает стоимость нагревательного элемента, но обеспечивает его защиту от агрессивной внешней среды. Целесообразно устанавливать такие электронагреватели там, где жесткость воды превышает допустимую норму.

ТЭН с керамическим покрытием

Выбор типа терморегуляции

Электронагреватель с терморегулятором позволяет задавать и поддерживать определенную температуру. Это необходимо и в производственных, и в бытовых условиях, и решить эту задачу можно двумя способами:

1. Встроенный терморегулятор

Одним из вариантов расположения терморегулятора является установка его стержня в пустотелую трубку на фланце электронагревателя. Как правило, такой тип терморегулирования используется, когда перед нами возникает задача выбора ТЭНа с терморегулятором для бытовых приборов.



ТЭН со встроенным терморегулятором

2. Внешний терморегулятор

Терморегулятор, который также соединяется с электронагревателем, но находится, к примеру, в шкафу управления автоматикой — это внешний тип терморегулирования. Как правило, такой тип используется в производстве, когда шкаф управления несет на себе функции управления не только одним электронагревателем или блоком ТЭНов, а группой приборов, в которые входят приборы контроля, включения и выключения.

Схема подключения внешнего терморегулятора

Последствия подбора неподходящих нагревательных элементов

Если выбор типа нагревателя к оборудованию был неверный, то возможно следующее:

1. При ошибке при расчете мощности нагрев будет происходить слишком медленно или слишком быстро. При слишком медленном нагреве ТЭН не сможет справляться со своей функцией, при слишком быстром — возможен выход электронагревателя или оборудования из строя.
2. Допущенная ошибка при выборе материала корпуса может привести к его быстрому разрушению. В лучшем случае может потребоваться замена ТЭНа, а в худшем — пострадает кто-то из персонала или же полностью выйдет из строя оборудование, где применялся нагреватель.
3. Неверная форма ТЭНа попросту не позволит установить его в отведенное место, что повлечет дополнительные затраты на приобретение нового нагревателя.
4. Некорректный расчет предельной удельной мощности может привести к взрыву, если этот показатель слишком высок, а среда взрывоопасна.

Перегоревший ТЭН

Итоги

Чем тщательнее будет осуществляться подход к подбору трубчатого электронагревателя, тем лучшие показатели эффективности работы и долгий срок службы оборудования и техники вы получите. Если вам нужна помощь при выборе промышленного или бытового трубчатого нагревательного элемента, вы всегда можете обратиться за консультацией к менеджерам производственной компании «Марион».

Специалисты ПК «Марион» могут проконсультировать вас как по вопросам выбора трубчатого электронагревателя, так и по особенностям его подключения и эксплуатации.