Трубчатые электронагреватели (ТЭН) предназначены для преобразования электрической энергии в тепло. Применяются для непосредственного нагрева твердых, жидких, газообразных и сыпучих сред. Эксплуатация ТЭН в той или иной среде, как правило, ограничивается коррозионной стойкостью оболочки и допустимой рабочей температурой.
Конструкция ТЭН:
Рисунок №1
1 - контактный стержень;
2 - контактные гайки и шайбы;
3 - изолятор;
4 - трубчатая оболочка;
5 - нагревательная спираль;
6 - наполнитель;
7 - герметик.
D - диаметр оболочки; L - развернутая длина оболочки; Lk - заделка контактного стержня; La - активная длина ТЭН. Активная поверхность ТЭН - площадь поверхности трубчатой оболочки ТЭН на длине La.
Какая информация заложена в обозначении ТЭН
Структура условного обозначения ТЭН:
ТЭН-ХХХ/ХХХ,
где:
ТЭН – трубчатый электронагреватель;
Х - развернутая длина ТЭН по оболочке L (рис. 1), см
Х - обозначение заделки контактного стержня Lк (рис. 1, табл. 1) или
численное значение заделки Lk в см.;
Х - диаметр оболочки ТЭН D (рис.1), мм;
/ - разделитель;
Х - номинальная мощность, кВт;
Х - обозначение нагреваемой среды и материала оболочки ТЭН (табл. 2 );
Х - номинальное напряжение, В.
Пример обозначения ТЭН: ТЭН-100A13/3,5J220
где:
100 - развернутая длина ТЭН по оболочке, см;
А - обозначение заделки контактного стержня (табл.1);
13 - диаметр оболочки ТЭН, мм;
3,5 - номинальная мощность, кВт;
J - нагреваемая среда – вода; материал оболочки - нержавеющая сталь; (табл. 2);
220 - номинальное напряжение, В.
Таблица 1. Стандартная заделка Lk (рис. 1) контактного стержня ТЭН.
| Обозначение | Величина, мм |
A | 40 |
B | 65 |
C | 100 |
D | 125 |
E | 160 |
F | 250 |
G | 400 |
H | 630 |
Таблица 2. Условное обозначение нагреваемой среды и материала оболочки для промышленных ТЭН.
Условное обозначение | Нагреваемая среда | Характер нагрева | Материал оболочки |
X | Вода, слабый раствор щелочей и кислот (pH от 5 до 9) | Нагревание, кипячение с максимальной температурой на оболочке 100°С | Медь и латунь (с покрытиями) |
J | Вода, слабый раствор кислот (pH от 5 до 7) | Нагревание, кипячение с максимальной температурой на оболочке 100°С | Нержавеющая сталь |
P | Вода, слабый раствор щелочей (pH от 7 до 9) | Нагревание, кипячение с максимальной температурой на оболочке 100°С | Углеродистая сталь |
S | Воздух и пр. газы и смеси газов | Нагрев в спокойной газовой среде до температуры на оболочке ТЭН 450°С | Углеродистая сталь |
T | Воздух и пр. газы и смеси газов | Нагрев в спокойной газовой среде с температурой на оболочке ТЭН свыше 450°С | Нержавеющая сталь |
O | Воздух и пр. газы и смеси газов | Нагрев в движущейся со скоростью 6м/с воздушной среде до температуры на оболочке ТЭН 450 °С | Углеродистая сталь |
K | Воздух и пр. газы и смеси газов | Нагрев в движущейся со скоростью не менее 6м/с воздушной среде с температурой на оболочке ТЭН св. 450 °С | Нержавеющая сталь |
R | Воздух и пр. газы и смеси газов | Нагрев в движущейся со скоростью менее 6м/с воздушной среде до температуры на оболочке ТЭН 450 °С | Углеродистая сталь |
N | Воздух и пр. газы и смеси газов | Нагрев в движущейся со скоростью менее 6м/с воздушной среде с температурой на оболочке ТЭН св. 450 °С | Нержавеющая сталь |
Z | Жиры, масла | Нагрев в ваннах и др. емкостях | Углеродистая сталь |
V | Щелочь, щелочно-селитровая смесь | Нагрев и плавление в ваннах и др. емкостях с температурой на оболочке ТЭН до 600 °С | Углеродистая сталь |
W | Легкоплавкие металлы: олово, свинец и др. | Нагрев и плавление в ваннах и др. емкостях с температурой на оболочке ТЭН до 450 °С | Углеродистая сталь |
L | Литейные формы, пресс-формы | ТЭН вставлен в паз, имеется гарантированный контакт с нагреваемым металлом, температура на оболочке ТЭН до 450 °С | Углеродистая сталь |
Y | Металлические плиты из алюминиевых сплавов | ТЭН залит металлом, работает с термоограничителями, температура на оболочке ТЭН до 320 °С | Углеродистая сталь |
От чего зависит максимальная мощность ТЭН и как ее расчитать
Максимальная мощность Pмах ТЭН зависит от нагреваемой среды,
материала оболочки, характера нагрева, площади активной поверхности (Рис. 1).
Максимальная мощность Pмах ТЭН рассчитывается по формуле:
Pмах = Pуд.мах х S,
где:
S, см2 - площадь активной поверхности;
Pуд.мах, Вт/см2 - максимальная удельная мощность.
Рекомендации относительно значений максимальной удельной мощности Pуд.мах
можно найти в ГОСТ 13268-88 для ТЭН промышленного назначения.
Изготовление ТЭН, мощность которого превышает рекомендуемое максимальное значение, снижает его надежность и долговечность.
Таблица 3. Pуд.мах для ТЭН промышленного назначения.
Условное обозначение (см. табл. 2) | Pуд.мах, Вт/см2 |
X | 9 |
J | 15 |
P | 15 |
S | 2,2 |
T | 5 |
O | 5,5 |
K | 6,5 |
R | 3,5 |
N | 5,1 |
Z | 3,0 |
V | 3,5 |
W | 3,5 |
L | 5,0 |
Y | 13,0 |
Пример расчета максимальной мощности Pмах промышленного ТЭН-100А13/4J220, где:
- "100" - развернутая длина, см.;
- "А" - 40 - заделка контактного стержня (табл. 1), мм;
- "13" - диаметр оболочки, мм;
- "4" - номинальная мощность ТЭН, кВт;
- "J" - обозначение среды и материала оболочки.
В табл. 4 условному обозначению "J" соответствует значение Pуд.мах=15 Вт/см2
Активная длина ТЭН (см. рис. 1), м : La = L - 2 x Lk = 100см - 2 х 4см = 92см
Площадь активной поверхности (см. рис. 1), см2: S=( Pi х D) х La = 3,14 х 1,3 х 92 = 375,5 см2,
где: (Pi х D) длина оболочки ТЭН по окружности.
Максимальная мощность Рмах, кВт: Рмах = Руд.мах х S = 15Вт/см2 х 375см2 = 5633Вт = 5,63кВт.
Номинальная мощность ТЭН меньше максимально-допустимой Pмах: 4кВт < 5,63кВт.
Типовые формы ТЭН
ООО «ТриН» изготавливает следующие типы ТЭНов по госту 13268-88.
- Нагревательный элемент - металлический проводник, выполненный из сплава марки X20H80 или X15H60.
- Наполнитель - уплотненный изолирующий материал - периклазовый электротехнический порошок марки ППЭ.
- ТЭН имеет диаметр 13 мм с предельными отклонениями+0,4 -0,2 мм.
- ТЭН изготавливается с развёрнутыми длинами от 300 до 2800 мм. Предельные отклонения + - 2%.
- ТЭН рассчитан на следующие номинальные напряжения: 127, 220,380 В. По согласованию между изготовителем и заказчиком возможно изготовление ТЭНов на другие номинальные напряжения.
- ТЭН изготавливается на потребляемые мощности до 5 кВт.
- Конструкция ТЭНа может быть выполнена по чертежу или эскизу заказчика.
- Возможно воздушное и водяное исполнение ТЭНов.
- Контактная часть - крепеж М4
