Нагревательные элементы – Электрический нагрев.Электронагреватели.Нагревательные материалы,способы нагрева | ВЕТРОДВИГ.RU

Содержание

Что такое нагревательный элемент, и какие виды существуют? :: SYL.ru

В промышленной и бытовой технике нашло применение множество различных элементов и деталей, разработанных людьми. В рамках статьи будет рассмотрено, что такое нагревательный элемент. Что он собой представляет? Для чего они предназначены и какие виды их существуют?

Где применяются современные нагревательные элементы?

Как было сказано, они являются составной частью промышленной и бытовой техники. Их можно встретить в электрических плитах, жарочных шкафах и духовках, электрочайниках, отопительных приборах, водонагревателях, электрокофеварках и многих других машинах. Замена нагревательного элемента может быть и простым, и весьма сложным делом. Всё зависит от техники, где они используются. В качестве основы нагревательного элемента используется проволока, обладающая высоким электрическим сопротивлением. В большинстве случаев она изготавливается из нихрома. Так какие электрические нагревательные элементы существуют и на данный момент широко используются?

Инфракрасные нагревательные элементы

Функционируя, они генерируют в окружающую среду инфракрасные лучи. Таким образом, осуществляется распространение тепла безопасным для человека образом. Инфракрасные нагревательные элементы способствуют постепенному и равномерному нагреву помещения (но приоритетной считается область, куда они направлены). Благодаря такому свойству они используются не только в домашних, но и в производственных и лабораторных условиях. К тому же данные приборы имеют низкую рабочую температуру (60-65 градусов), что позволяет использовать инфракрасные нагревательные элементы в качестве прибора для сушки для фруктов, овощей и грибов.

Карбоновая лампа

Является вакуумной трубкой, сделанной из кварцевого стекла. Внутри размещается излучающий элемент, который сделан из карбоновых (углеродсодержащих) волокон, свитых в жгут. Иногда его ещё называют спиралью, но это неправильно. Несмотря на то, что карбоновое волокно появилось относительно недавно, оно успешно завоевало себе место в ряде технологий, в том числе и при изготовлении нагревательных элементов. При подаче напряжения происходит моментальный разогрев. Благодаря волокнистой структуре увеличена площадь излучения, что ведёт к повышенной теплоотдаче. Это, в свою очередь, позволяет значительно экономить электроэнергию (по сравнению с использованием нихромовой основы).

Керамические инфракрасные излучатели

Являются обычными ТЭНами, которые размещены в керамическом корпусе. Теплом нагревается оболочка, а потом уже и внешняя среда. Благодаря значительной площади, которую имеет керамический нагревательный элемент, обогрев помещений осуществляется в ускоренном режиме (в сравнении с ТЭНом). Также их из-за размеров часто называют панельными инфракрасными нагревателями. Они могут быть вогнутыми, плоскими или выпуклыми. Рабочая температура, которую имеет керамический нагревательный элемент, колеблется обычно в диапазоне 700-750 градусов. Их параметры могут быть подобраны на все случаи. Существуют отдельные экземпляры, которые могут похвастаться значительными параметрами: так, открытый тип предназначен для быстрого обогрева помещения и может разогреваться до 900 градусов выше нуля!

Кварцевые и галогенные излучатели

Являются запаянной вакуумной трубкой, сделанной из кварцевого стекла. Внутри находится спираль, сделанная из металла, обладающего высоким сопротивлением. По сути, это галогенные лампы, у которых внутри вольфрамовая спираль. В зависимости от конструкции излучатели делят на два вида:

  1. Со средневолновым.
  2. С коротковолновым диапазоном.

В первых спираль выполнена в звездчатой форме. Во втором внутри кварцевой трубки расположена нить накала. Но почему были созданы различные конструкции? Дело в том, что галогенные излучатели, у которых поддерживается нить накала, могут нагреваться до температуры 2600 градусов. Данные элементы являются обладателями высокой мощности и имеют очень незначительное время реагирования. Где эти преимущества нашли применение? Они необходимы в кратких циклических процессах, в которых, тем не менее, необходима высокая удельная мощность, которую может дать указанный нагревательный элемент.

Силиконовые нагревательные элементы

Конструктивно они выглядят так: между двумя слоями силикона размещается вытравленная нагревательная пленка или провод. Несмотря на странность, таким образом можно получить элемент, который позволит получить разнообразные параметры готовой техники. Чтобы увеличить механическую прочность, производится армирование текстильным стекловолокном. Характеризируя их, следует сказать, что таким нагревателям требуется мало времени для нагрева и остывания. Они могут точно поддерживать температуру нагревательного элемента при помощи сенсора и термостата. Размеры их невелики: самые маленькие имеют толщину всего 0,7 миллиметра. Данный факт позволяет их использовать в различных областях: от подогрева бочек с красками или маслами, заканчивая аэрокосмическими аппаратами.

Силиконовые нагревательные элементы отличаются повышенной стойкостью к негативному воздействию сырости и влаги. Поэтому их используют в лабораторном оборудовании, сфере общественного питания и вообще в любых случаях, когда необходимо защитить аппаратуру от конденсата и замерзания. Единственное ограничение – температура рабочей среды: в большинстве случаев она не должна превышать 200 градусов.

www.syl.ru

Производство плоских нагревательных элементов. Нагревательный плоский элемент своими руками

Нагревательный плоский элемент представляет собой ТЭН, выполненный из пластин разного материала. Они изготовляются из определенной формы, каждая из которых служит для нагрева плоских деталей. Плоский нагревательный элемент по своей конструкции напоминает резиновую проволоку, присоединенную к специальному корпусу. Он может изготовляться из металла, керамики или миканита. Данное устройство работает от простой электросети с напряжением 220 В. С помощью электричества нагревается резиновая проволока. Затем она передает свое тепло на нагревательный плоский элемент. Такую схему используют для производства отопительных приборов.

Производство плоских нагревательных элементов

При изготовлении различного оборудования возникает необходимость нагреть воду, воздух или твердые металлические элементы. Чтобы это осуществить, необходимо преобразовать тепловую энергию в ее другой вид, то есть в электрическую, ядерную, энергию от звуковых волн и т.д. Для этих целей применяют различные приспособления. Лучше всего использовать плоские нагревательные элементы для поверхностей. Они являются универсальными и способны переводить во все виды энергии.

Как говорилось ранее, в качестве нагревательного элемента используется резиновая проволока или лента. Такие нагреватели не заключаются в герметичный корпус, а отдают тепло напрямую. Проволока и лента изготовляются из материалов, которые имеют высокое сопротивление и низкий температурный коэффициент.

В процессе производства электрический ток должен хорошо взаимодействовать с проволокой. Чтобы увеличить его проводимость, применяют токопроводящую пасту. Она наносится на специальную подложку.

На сегодняшний день многие фирмы производят нагревательный плоский элемент, выполненный из керамики, металла, а также пленки. Они выполняются определенной геометрической формы. Гибкий плоский нагревательный элемент должен иметь толщину в пределах от 0,1 до 0,5 мм. Изделия из металла и керамики имеют толщину больше, чем предыдущий вид, она находится в пределах от 1 до 3 мм.

Токопроводящая паста наносится на подложку по специальному рисунку. Он располагается по контуру электрической цепи, который надежно защищен от воздействия различных факторов.

С помощью такой технологии можно наносить токопроводящую пасту на любые поверхности. После этого на поверхности плиты образуется пленка толщиной 200 мкм. Как правило, конструкторы изготавливают многослойные конструкции, которые используются в различных обогревательных приборах. Излучаемый тепловой поток нагревает помещение за короткое время, при этом тратится меньше электроэнергии, если сравнивать с другими устройствами. Это осуществляется за счет токопроводящей пасты, которая нанесена на нагревательный плоский элемент в несколько слоев. Тепло распространяется равномерно благодаря качественному контурному рисунку.

Особенности нагревательных элементов

Плоские нагревательные элементы способны решать множество технических задач. Они изготавливаются различных размеров и геометрических форм, благодаря чему их можно легко установить на любую поверхность. Несмотря на то что такая конструкция имеет маленькую мощность, она способна быстро и равномерно обеспечивать теплопередачу. В процессе производства допускается изготовлять нагревательные элементы одинаковой геометрической формы, но они должны иметь разную мощность, а также способность к распределенной нагрузке. Такие устройства применяются в том случае, когда необходимо сохранить конкретные температурные показатели рабочей поверхности.

Одной из особенностей данного устройства является низкая тепловая масса, благодаря чему происходит быстрое изменение температуры. Установка температурного режима, а также изменение его показателей происходит при помощи специального переключателя. При повороте тумблера нагревательный элемент реагирует на изменение и устанавливает заданную температуру. Она остается неизменной на протяжении долгого времени. Плоский керамический нагревательный элемент передает вырабатываемое тепло другой поверхности без особых препятствий. Такая технологическая особенность стала популярной, поэтому запущено массовое производство нагревателей.

В обычных нагревательных приборах передача тепла осуществляется с помощью специального изолятора. Некоторое количество вырабатываемой энергии поглощается. Следствием этого является сниженный КПД нагревательного прибора. Плоские силиконовые нагревательные элементы не препятствуют передаче тепла, то есть процесс происходит напрямую. Именно поэтому экономится электроэнергия. Такие нагревательные устройства имеют низкую стоимость.

Сам элемент имеет малые габаритные размеры и небольшой вес, поэтому она легко скрывается в основном оборудовании. Таким образом, пространства становится больше, и в него можно помещать дополнительную аппаратуру.

Технические характеристики

Плоские нагревательные элементы обладают такими характеристиками:

  • напряжение питания;
  • сопротивление поверхностного резистивного слоя;
  • напряжение пробоя;
  • изменяемое сопротивление в процессе работы;
  • мощность;
  • рабочая температура.

Параметры

Возможные параметры:

  1. Плоские нагреватели излучают равномерное тепло на другую поверхность, при этом перепады температур минимальны.
  2. Низкая инерционность обеспечивается за счет отсутствия теплоизоляции, то есть тепло передается напрямую.
  3. В процессе изготовления можно получить нагревательный элемент, имеющий различные мощности и геометрическую форму.
  4. Мощность рассеивания достигает 40 Вт/см2.
  5. Температура нагрева на металле достигает 450 ºС, а на пленке — 90 ºС.
  6. Оборудование устойчиво к большим температурным перепадам.

Положительные стороны

Среди преимуществ выделяют следующие:

  • низкий расход электроэнергии;
  • малые габаритные размеры и вес;
  • наличие элемента, который повторяет особенности нагреваемой поверхности, что значительно снижает теплопотери;
  • при одинаковом расходе тепловой энергии прибор работает как для производственных целей, так и для бытовых.

В чем выгода?

Прежде всего, такая конструкция быстро окупается, так как устройство потребляет меньше электроэнергии, чем стандартные приборы. При изготовлении одной единицы нагревательного элемента затрачивается меньше средств. Стоит отметить, что готовое оборудование имеет высокое качество.

Применение

Плоские нагревательные элементы используются в таких отраслях:

  • для изготовления различных приборов, которые осуществляют быстрый и равномерный нагрев;
  • в автомобильном производстве — для приборов, обогревающих стекла, а также тех, которые функционируют при отрицательной температуре и т.д.

Плоские и гибкие нагреватели удовлетворяют все требования людей.

Нагревательный элемент для чайника

В этом приборе он является важным устройством. От него зависит скорость закипания воды, а также степень шума. Здесь применяется два типа устройств: открытая спираль и диск.

В моделях с открытым нагревательным элементом вода соприкасается со спиралью. Такие модели почти не издают шум, но их стоимость высокая. Основные требования при работе — чтобы вода полностью покрывала спираль. В противном случае устройство быстро выйдет из строя. Кроме того, на спирали образуется накипь, которую необходимо периодически чистить. Такие модели приборов встречаются довольно редко.

Плоский нагревательный элемент для чайника чаще расположен в нижней его части. Такие элементы имеют форму диска. Так, образуется большая площадь контактирования с водой, и она быстрее закипает. В отличие от спирального вида, здесь можно регулировать объем воды самостоятельно. Здесь необязательно, чтобы чайник заливался до определенной черты. Электричество подается через специальную подставку. Чайник на ней может вращаться на 360 градусов.

Еще одним положительным качеством является простота очистки от накипи. Так как нагревательный элемент имеет форму диска, его можно легко протереть.

Отзывы

Многие люди пользуются приборами с плоским нагревательным элементом. Самым простым из них является чайник. Изделия таких моделей пользуются популярностью, так как они нагревают воду за короткий промежуток времени. Кроме того, из-за удобного дискового элемента элемент легко чистится от накипи, в чем значительно превосходит свои аналоги. Единственным отрицательным моментом является шум, который издается при работе. Однако на этот момент многие закрывают глаза.

Как сделать плоский нагревательный элемент своими руками

За короткий промежуток времени можно изготовить данное устройство своими руками. В качестве него может выступать устройство для нагрева воды. Для этого необходимо взять две тонкие пластины. Как правило, используют лезвия. Не рекомендуется применять пластины из меди, так как они могут отравить воду. Между двумя лезвиями располагают спичку. Очень важно, чтобы они не касались друг друга. К каждой из них присоединяется медный провод. Изолировать его не нужно. При работе с таким устройством следует придерживаться некоторых правил:

  • перед началом работы в воду погружается сначала устройство, а потом оно включается в сеть;
  • нельзя греть соленую воду, так как может возникнуть короткое замыкание;
  • во время нагрева запрещается прикасаться к воде.

Такое устройство чаще всего используют на дачах или солдаты в армии.

Заключение

Плоские нагревательные элементы — это новое оборудование, которое удовлетворяет все требования заказчика. Прежде всего, это касается показателей мощности, а также равномерности распределения теплоты по поверхности. Такие элементы имеют малые габаритные размеры и вес, что позволяет расходовать место на размещение дополнительных устройств. Многие пользователи отмечают устойчивость к вибрации и большим температурным перепадам. Важным положительным свойством является низкое энергопотребление.

Итак, мы выяснили, что собой представляет плоский нагревательный элемент, где он используется и как его изготовить своими руками.

fb.ru

3.2 Открытые (спиральные) и закрытые (тэн) нагревательные элементы

Открытые нагревательные
элементы (спиральные)
 –
подразумевается, что спираль, по которой
проходит электрический ток непосредственно
контактирует с водой без каких-либо
дополнительных изоляторов. Спираль
нагревается и тем самым нагревает воду.
Данный тип нагревательного элемента
очень прост по конструкции, функционален
в эксплуатации, позволяет производителю
сэкономить. Для обеспечения
электробезопасности, трубки, внутри
которых расположена спираль приходится
производить из пластика. Подобный
конструктив имеет огромный недостаток
– стоит пузырьку воздуха попасть внутрь
прибора, как спираль практически
мгновенно перегорает, прибор выходит
из строя. Как правило, подобные
нагревательные элементы используются
во всех трехфазных проточных
водонагревателях (из-за малых габаритов
и благодаря хорошей теплопередаче).
Стоит правда заметить, что наиболее
продвинутые модели оборудованы системой
автоматического отключения в случае
попадания воздуха, и тем самым
обеспечивается целостность спирали и
работоспособность прибора. Также
подобные типы применяются в наиболее
простых однофазных водонагревателях
(для удешевления конструкции). Ну и есть
у спиральных нагревательных элементов
ограничения по составу воды – максимальное
содержание солей в воде нормируется.

Нагревательные
элементы закрытого типа (ТЭН)
.
Электрическая спираль, находится внутри
некой герметичной «упаковки» и не имеет
прямого контакта с нагреваемой средой.
Примером нагревательного элемента
закрытого типа является старый добрый
советский кипятильник. Если посмотреть
на разрез подобного элемента, то мы
увидим – снаружи медная или латунная
полая трубка (именно она контактирует
с протекающей водой), внутри которой
находится спираль, залитая и запеченная
специальным составом. Контакт
спирали и трубки не допустим, соответственно
исключается наличие электрического
тока в протекающей через прибор воде.
Элементы подобной конструкции считаются
более электробезопасными. Подобные
нагревательные элементы еще называют
ТЭН. Области
применения ТЭН огромны – это и чайники,
и электрические различные обогреватели,
технологическое и промышленное
оборудование. Существует и некая
разновидность подобных элементов –
вспомните подошву электрического утюга.
Снаружи стальная поверхность, под
которой спираль, залитая и запеченная
специальным керамическим составом.
Если спиральный нагревательный элемент
производители научились размещать
внутри пластиковых трубок прибора, то
с ТЭН такая конструкция уже не получается,
поэтому как правило производители
вынуждены прибегать к изготовлению
небольших стаканов (колб), внутри которых
располагаются ТЭН, для обеспечения
требуемой величины нагрева протекающей
через прибор воды. Есть минусы и у
подобных нагревательных элементов –
образование накипи происходит более
интенсивно, нежели у спиральных, а
использование в конструкции колб также
приводит к задержанию отложений внутри
прибора. На картинке приведены несколько
различных видов закрытых нагревательных
элементов (с колбами), отличающихся по
конструкции, материалам, мощности.

studfiles.net

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.

tehnika.expert

Нагревательный элемент — это… Что такое Нагревательный элемент?



Нагревательный элемент

1.2. Нагревательный элемент — металлический проводник, выполненный из сплава с высоким удельным сопротивлением.

3.110 нагревательный элемент (heating element): Нагреваемый проводник с жилой, на которую он накручен, и изоляцией вместе с любым другим присоединенным проводником.

5. Нагревательный элемент

Изделие из проводникового материала для преобразования электрической энергии в тепловую для дальнейшего использования

Смотри также родственные термины:




3.8.3 нагревательный элемент с видимым свечением (visibly glowing heating element): Нагревательный элемент, который виден снаружи прибора частично или полностью и температура которого по меньшей мере 650 °С после достижения прибором установившегося состояния при номинальной потребляемой мощности в условиях нормальной работы.

нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом (РТС heating element): Нагревательный элемент, состоящий из двух проводников, разделенных проводящим материалом, характеризующимся быстрым нелинейным увеличением сопротивления, при повышении температуры.

3.8.4 нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом (РТС heating element): Элемент, предназначенный для нагрева, состоящий в основном из сопротивлений с положительным температурным коэффициентом, обладающих такой термочувствительностью, что при росте температуры в определенном диапазоне у них происходит быстрое нелинейное увеличение сопротивления.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • нагревательный прибор
  • нагревательный элемент с видимым свечением

Смотреть что такое «Нагревательный элемент» в других словарях:

  • нагревательный элемент — Изделие из проводникового материала для преобразования электрической энергии в тепловую для дальнейшего использования. [ГОСТ 16382 87] Тематики электротермическое оборудование …   Справочник технического переводчика

  • нагревательный элемент — kaitinamasis elementas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. heating element vok. Heizelement, n rus. нагреватель, m; нагревательный элемент, m pranc. élément chauffant, m; réchauffeur, m …   Automatikos terminų žodynas

  • нагревательный элемент — kaitinamasis elementas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heating element vok. Heizelement, n rus. нагревательный элемент, m pranc. élément chauffant, m …   Fizikos terminų žodynas

  • нагревательный элемент — kaitinimo elementas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Strypas ar gyvatukas, pagamintas iš karščiui atsparaus didelės varžos metalo. atitikmenys: angl. heating element vok. Heizelement, n rus. нагревательный элемент, m pranc. élément… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом — (РТС heating element): Нагревательный элемент, состоящий из двух проводников, разделенных проводящим материалом, характеризующимся быстрым нелинейным увеличением сопротивления, при повышении температуры. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • нагревательный элемент с видимым свечением — Нагревательный элемент, который виден снаружи прибора частично или полностью и температура которого по меньшей мере 650 оС после достижения прибором установившегося состояния при номинальной потребляемой мощности в условиях нормальной работы.… …   Справочник технического переводчика

  • Нагревательный элемент прибора с видимым свечением — Нагревательный элемент с видимым свечением нагревательный элемент, который в подготовленном для эксплуатации приборе виден снаружи прибора частично или полностью и температура которого не менее 650 C после достижения установившегося режима в… …   Официальная терминология

  • нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом — Элемент, предназначенный для нагрева, состоящий в основном из сопротивлений с положительным температурным коэффициентом, обладающих такой термочувствительностью, что при росте температуры в определенном диапазоне у него происходит быстрое… …   Справочник технического переводчика

  • нагревательный элемент испарителя — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN calandria …   Справочник технического переводчика

  • нагревательный элемент патронного типа — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN heating cartridge unit …   Справочник технического переводчика

normative_reference_dictionary.academic.ru

Нагревательные элементы сопротивления — Мегаобучалка

Основы теории электрического нагрева

Тема: Типы электропечей

В литейном производстве применяют большое количество разнообразных электропечей: для плавки и выдержки металла, термообработки и сушки. Электропечи удобно классифицировать по способу преобразования электрической энергии в тепловую испособу подвода теплоты к нагреваемому телу. В электропечах нагрев осуществляется по методу сопротивления, электрической дугой, индукционным методом и электронным лучом.

Отечественная промышленность выпускает большое количество разнообразных электропечей. Обозначение электропечей, выпускаемых отечественной промышленностью, основано на методе нагрева с учетом признаков технологического характера. Так, для плавиль­ных печей обозначения состоят из трех основных букв, нескольких цифр и вспомогательных букв.

Первая буква обозначает способ нагрева: Д — дуговой; И — индукционный; С — сопротивлением; Э — электронный.

Вторая буква определяет металл, для плавки которого предназначена печь: С — сталь; Ч — чугун; А — алюминий; М — медь и ее сплавы и т. д.

Третья буква определяет основной конструктивный признак печи: для дуговых открытых печей П — поворотный свод; для индукционных от­крытых печей Т — тигельный; для печей сопротивления К — камерная и т. д.

Цифра после буквенного обозначения для плавильных электропечей обозначает вместимость в тоннах.

Примеры обозначений: ИАТ-6 — индукционная тигельная печь для плавления алюминия вместимостью 6 т; ИСТ-0,4 — индукционная сталеплавильная тигельная печь вместимостью 0,4 т; ДСП-12 — дуговая сталеплавильная печь с поворотным сводом вместимостью 12 т.

Дуговые печи успешно применяют для плавки металлов, т.к. высокая концентрация энергии обеспечивает быстрое расплавление металла. Промышленные дуговые печи работают на переменном токе, поэтому в течение каждого периода в результате изменения направления тока поверхность торца электрода и поверхность металла попеременно становятся то катодом, то анодом.

Перенос тока в дуге в основном осуществляется движущимися электронами. При прохождении электронов газ, находящийся в дуговом промежутке, ионизируется. Дуговой электрический разряд поддерживается за счет эмиссии электронов из катода, которая резко возрастает при повышении температуры. Электроны, выбрасываемые катодом, ускоряются под воздействием приложенного к дуговому промежутку напряжения, устремляются к аноду и отдают ему свою кинетическую энергию, вызывая его нагрев и разрушение.

Таким образом, между графитизированными электродами и металлом создается столб дуги, состоящий из смеси нейтральных газовых частиц электронов, ионов и атомов паров электрода и металла. В результате в жидкой ванне возникает циркуляция металла, которая ускоряет передачу теплоты от дуги к металлу, способствует перемешиванию металла и выравниванию в нем температуры по объему ванны.

Электрическая дуга является интенсивным высокотемпературным источником излучения, температура дуги находится в пределах 4900-5800ºС. Электроды должны иметь высокую электропроводимость, повышенную температуру начала окисления на воздухе, высокую механическую прочность и хорошую обрабатываемость. Электроды изготовляют диаметром 100-710 мм и длиной 1000-1800 мм. Наращивание производят с помощью специальных графитированных ниппелей с конической или цилиндрической резьбой. Расход электродов в среднем составляет 5-8 кг/т.

Электронно-лучевые печи работают по принципу преобразования в теплоту энергии пучка электронов при взаимодействии его с поверхностью нагреваемого тела. Электроны, эмитированные катодом, разгоняются электрическим полем до больших скоростей и направляются на нагреваемое тело. Создание и ускорение пучков электронов эффективно только в условиях высокого вакуума.

Достигая поверхности металла, электроны внедряются в его кристаллическую решетку или жидкую структуру расплава. Проходя через металл, электроны взаимодействуют как с кристаллической решеткой, так и с отдельными атомами, молекулами и электронами. В результате часть энергии электронного пучка переходит в тепловую энергию, за счет которой температура металла повышается. Таким образом, металл в области падения электронного пучка разогревается. Затем теплота распространяется в металле путем теплопроводности.

Электронно-плавильные установки (ЭПУ) применяют для получения слитков особо чистых металлов и переплава отходов этих металлов.

Электронной пушкой называют устройство, в котором пучок электронов, эмитируемых катодом, формируясь электрическим и магнитным полями, ускоряется в электрическом поле, выводится через отверстия в аноде и направляется на нагреваемый металл.

 

 

Нагревательные элементы сопротивления

Нагревательные элементы сопротивления (нагреватели) могут металлическими и керамическими. Металлические нагревательные элементы сопротивления применяют в основном в тер­мических печах; они представляют собой проводники, выполненные из специального сплава, имеющего большое электрическое сопро­тивление и высокий срок службы при температурах, соответству­ющих термической обработке. Если на концах проводника создать разность потенциалов, по проводнику потечет электрический ток, сила которого будет зависеть как от напряжения на концах провод­ника, так и от электрического сопротивления самого проводника, т. е.

I=V/R

где I — ток в проводнике, А; V — напряжение на концах провод­ника, В; R — электрическое сопротивление проводника, Ом.

При протекании по проводнику электрического тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Количество электрической энергии, преобразованной в тепловую за 1 с, можно выразить формулой Р = V*I, где_ Р — количество энергии за 1 с или мощность, Вт.

Регулируя напряжение и сопротивление проводника, можно добиться выделения необходимого количества тепловой энергии. Напряжение регулируют трансформатором. На термических печах напряжение может изменяться от 5 до 380 В. Для этой цели исполь­зуют печные трансформаторы, рассчитанные на передачу большого количества электрической энергии. Сопротивление проводника (нагревателя) изменяют, увеличивая или уменьшая его длину и по­перечное сечение.

Электрическое сопротивление проводника может быть подсчитано по формуле

R = ρl/S

ρ—удельное электросопротивление материала проводника, Ом-м; l— длина проводника, м; S — площадь поперечного сечения проводника, м2.

Долговечность нагревателя зависит от температуры, до которой он нагревается. Чем лучше условия отвода теплоты от нагревателя,

 

Рис. 9. Нагревательные элементы

тем ниже его температура при прочих равных условиях. В термиче­ских печах температура нагревателя не должна превышать, темпе­ратуру рабочего пространства печи более чем на 50—100 °С. JB этом случае обеспечивается равномерный нагрев деталей. Если темпера­тура нагревателя будет намного выше температуры нагрева деталей, то возникнет местный перегрев деталей, что приведет к браку про­дукции. Долговечность нагревателя зависит также от поверхностной плотности теплового потока измеряемой в Вт/м2. Допустимая по­верхностная плотность теплового потока для разной температуры печного пространства различна.

Для обеспечения быстрого разогрева печи расход электрической энергии принимается в 1,5 раза больше, чем требуется при нормаль- ной работе печи.

В зависимости от температуры в рабочем пространстве печи применяют соответствующие материалы нагревателей: до 1100 °С — преимущественно нагреватели из хромоникелевых сплавов, для более высоких температур (до 1300 °С) — керамические нагреватели. .’Большинство термических печей имеют нагреватели из ни­хрома — сплава никеля и хрома, изготовляемые из проволоки или ленты. Нагреватель из проволоки может быть изготовлен в виде спирали или зигзага.

На рис. 9, а показан нагреватель (справа) в виде спирали и даны примеры его расположения в печи. Срок службы нагревателя за­висит от размещения его в печи. Целесообразно нагреватели 2 раз­мещать на боковых стенах на полочках / или 5. Раскрытый нагре­ватель отдает теплоту в рабочее пространство печи излучением. Нагреватель 3 свода помещен в специальный фасонный кирпич 4, имеющий канал с прорезью. Условия отвода теплоты от нагревателя в этом случае хуже. Нагреватель свода со всех сторон окружен огнеупорным материалом, и только узкая прорезь соединяет канал с рабочим пространством печи. В таких условиях срок службы на­гревателя свода может быть увеличен лишь при уменьшении поверхностной плотности теплового потока на 25—35 %. Подовый нагреватель 9 также работает в тяжелых условиях. От рабочего пространства его экранирует подовая плита 8. Подовый нагреватель должен быть защищен от попадания на него окалины и прочих предметов. К на­гревателям, находящимся в печи, электрическая энергия подается по специальным проводникам-выводам 6, изготовленным из жаро­прочной стали. Они имеют поперечное сечение намного больше сече­ния проводника-нагревателя, чтобы избежать нагрева их протека­ющим в цепи током. Изделие 7 располагают на поде печи.

На рис. 9, б показан нагреватель (справа) из проволоки в виде зигзага и даны примеры его расположения в печи. На стенах зигзаго­образные нагреватели 4 подвешивают на крючках 3, изготовленных из нихрома. Нагреватели / на своде также подвешивают на крюч­ках 2, противоположные концы которых загибают, что препятствует их выпаданию. Нагреватели 5 располагают на поде печи.

Площадь раскрытия у зигзагообразных нагревателей больше, они хорошо отдают теплоту в печное пространство, что увеличивает срок их службы. Срок службы нагревателя зависит также от диа­метра проволоки, из которой сделана спираль или зигзаг.

Нагреватели из нихромовой ленты изготовляют обычно в виде зигзага. Схема размещения нагревателей в печи такая же, как и зиг­загообразных проволочных нагревателей.

Литые нагреватели изготовляют специальным методом литья в оболочковые формы. Такие нагреватели применяют в печах тогда, когда трудно подобрать нагреватели из проката из-за недопустимо высокой поверхностной плотности теплового потока и, следова­тельно, более высокой температуры нагревателя. Питые нагреватели успешно применяют при температуре печного пространства 950— 1150 °С. Нагреватели в месте изгиба имеют приливы, при помощи которых их крепят в печах на специальных петлях и крючках.

Для обогрева сушил некоторое распространение получили труб­чатые нагреватели..Трубчатый электронагреватель (ТЭН) состоит из трубки из жаропрочной или обычной углеродистой стали, внутри которой помещена спираль, навитая из нихромовой проволоки. Спираль расположена по оси трубки, а пространство между спи­ралью и стенкой трубки заполнено порошком из окиси магния, обладающим хорошими электроизоляционными свойствами и высо­кой теплопроводностью. Длина трубки может быть до 1 м. По концам трубки устанавливают изоляторы с расположенными в них выво­дами, к которым присоединена спираль. Трубки в сборе можно легко изгибать и придавать им любую форму. Эти нагреватели применяют при рабочей температуре до 600 °С для нагрева воздуха, воды, масла и т.д.

В основу расчета электрических нагревателей положены условия теплопередачи их с окружающим «пространством. Срок службы нагревателя зависит от температуры для каждой марки стали или сплава, из которого сделан нагреватель, существует оптимальная температура. Перегрев нагревателя приводит к его пережогу.

Температура нагревателя зависит от поверхностной плотности теплового потока от нагревателя к окружающей среде. Чем ниже температура в рабочем пространстве печи, тем «больше может быть поверхностная плотность теплового потока от нагревателя. Для нагревателей из нихрома рекомендуется поверхностная плотность теплового потока 1,5-104 Вт/м2 при температуре лечи 900 «С; 1-104— при 1000 °С; 0,7-104 —при 1100 °С.

Размеры нагревателя определяют, установив тепловым расчетом печи его необходимую мощность и задавшись допустимой поверх­ностной плотностью теплового потока от нагревателя.

Размеры нагревателей из круглого проката

где d — диаметр проволоки, м; ρ — удельное электрическое сопро­тивление нагревателя, 10-6 Ом-м; Р — мощность, кВт; V— напряжение на нагревателе, В; l — длина нагревателя, м; q — поверхностная плотность теплового потока, Вт/м2.

Для ленточных нагревателей при отношении сторон ленты bla = т

На условия теплопередачи нагревателя влияют состав атмосферы печи и взаимное расположение нагревателей.

 

megaobuchalka.ru

Нагревательный элемент на производстве и в быту

История электронагревателя начинается с 1859 года, когда американец Симпсон запатентовал способ преобразования электрической энергии в тепло. В первой половине прошлого века компания Дженерал Электрик начала массовое производство устройства, в котором нагревательный элемент был запаян в трубку с изоляционным материалом. С этого момента сфера применения электронагревательных устройств постоянно расширялась. Они постепенно появились в быту, и нашли широкое применение на производстве. Конструкция прибора также претерпела значительные изменения. Нетронутым временем остался только сам принцип преобразования электрической энергии в тепло.

Сейчас мы не представляем свою жизнь без многих бытовых приборов. Нагревательный элемент используется в бытовых электрообогревателях, электрических утюгах, посудомоечных машинах и т.д. Он также используется при изготовлении теплых полов, здесь применяют специальные тепловые кабели. Широкое распространение получило использование тепловых кабелей и на производстве, в качестве обогрева трубопроводов или электрических машин. Небольшой нагревательный элемент можно найти и в шкафах управления, его назначение – это поддержание постоянного температурного режима в зимнее время суток. Это необходимо для того, чтобы при изменении температуры окружающей среды не происходило образование конденсата, что может негативно повлиять на работу всей, управляющей технологическим процессом аппаратуры. Современные электрические машины также снабжены специальными антиконденсатными обмотками, прямое назначение которых — держать температуру обмоток двигателя выше температуры окружающей среды, во избежание образования конденсата. Эти обмотки — и есть нагревательный элемент, который продлевает срок эксплуатации электрической машины.

В последнее время все большее распространение получают обогреватели, в качестве рабочего элемента в которых используется керамический нагревательный элемент. Его конструктивные особенности позволяют значительно улучшить эксплуатационные параметры классических электронагревательных приборов. Рабочим телом таких нагревателей является керамика, которая нагревается с помощью металлических пластин. Преимущества такой конструкции очевидны, в отличие от катушечных электронагревателей, нагрев керамики происходит гораздо быстрее. За счет того, что керамика практически не разрушается при нагревании, долговечность устройства значительно возрастает. Также выгодно применять керамические обогреватели с точки зрения пожаробезопасности.

Еще одним примером использования нагревательных элементов в быту является нагревательный элемент для стиральной машины. Вы, наверное, обращали внимание на то, что для подключения стиральной машины требуется подвод только холодной воды. Температурный режим при стирке обеспечивается автоматикой, а в качестве нагревательных элементов используются специальные электрические тэны.

fb.ru