Тэн в бойлере представляет собой металлический элемент, чаще всего из нержавеющей стали или меди, который служит для нагрева воды. Он имеет форму трубки и обычно располагается вертикально или горизонтально внутри резервуара водонагревателя. На поверхности тена могут находиться специальные электроды, а также теплоизолирующее покрытие для повышения эффективности нагрева.
Внешне тэн может напоминать цилиндрический стержень с выводами для подключения к электросети. В процессе работы он нагревается, эффективно передавая тепло воде, которая затем используется для бытовых нужд. Важно следить за состоянием тена, так как его накипь и коррозия могут снизить эффективность работы бойлера.
ТЭНы для водонагревателя: как выбрать и заменить своими руками
Трубчатый электронагреватель, или в простонародье ТЭН, – хорошо известный большинству потребителей нагревательный элемент, который широко применяется при производстве водонагревателей и необходим для нагревания воды. Современные ТЭНы представляют собой металлическую трубку, заполненную теплопроводящим электроизолятором.
ТЭНы для водонагревателя с терморегулятором
Водонагревательный ТЭН является основным конструктивным элементом, отвечающим за подогрев воды внутри бойлера до определенных температурных показателей. Простые и очень надежные в работе водонагревательные ТЭНы, оснащенные терморегулятором, рассчитаны на постоянную и бесперебойную работу на протяжении нескольких лет.
Элементы различаются по конструкции, способу установки и материалу. Также существуют теплоносители с косвенным и комбинированным нагревом.
Назначение и принцип работы
С точки зрения конструкционных особенностей, принцип работы таких элементов основан на нагревательной проволочной спирали, имеющей высокое удельное сопротивление. Стандартный вариант никель-хромового сплава размещается внутри трубчатого корпуса. Пространство внутри корпуса заполнено диэлектрическим наполнителем, в качестве которого чаще всего используется оксид магния.
Концевые части корпуса герметично закрываются при помощи терм-пластиковых или керамических заглушек. Также, внутри корпуса, размещается специальный контактный стрежень, который при эксплуатации предотвращает перегорания кабеля, оставаясь холодным в процессе нагревания. Трубка может быть представлена такими материалами, как медь, медные сплавы и нержавеющая сталь.
Конструкция стандартного ТЭНа:
- медная, стальная или латунная труба;
- проволочная труба с высокими показателями удельного сопротивления;
- наполнитель периклаз;
- контактный стержень;
- фарфоровые изоляторы;
- трубчатая оболочка;
- терморегулятор.
Основная опасность для нагревательных элементов представлена растворенными в воде солями. В процессе нагревания элемента, в водной среде происходит частичный гидролиз солей, сопровождающийся образованием осадка на поверхности трубки, что может стать причиной выхода из строя водонагревателя. Чтобы снизить риск поломки, водогрейные приборы оборудуются специальными магниевыми анодами, которые по мере выработки требуется заменить.
Как устроен терморегулятор ТЭНа (видео)
Виды нагревательных элементов
Нагревательный элемент или ТЭН в водогреях с термостатом может быть представлен двумя основными видами:
- мокрый нагревательный элемент, устанавливаемый в таких моделях, как АТТ, Еlectrolux EWH-Centurio и АSF;
- сухой нагревательный элемент, используемый в технике под марками Iseа, АEG, Tesy и Ariston Ti Tronic-Best.
Основное отличие таких нагревателей заключается в их расположений. Первый вариант непосредственно контактирует с водой, что положительно сказывается на скорости нагрева. Однако, негативное воздействие химических компонентов воды вызывает образование накипи и коррозии, что снижает срок службы мокрого нагревателя.
Наиболее популярны водогреи с так называемыми сухими нагревательными элементами, которые располагаются внутри специального защитного кожуха и не контактируют с водой. Несмотря на то, что время нагрева более длительное, такое оборудование стоит на порядок дороже. Водонагреватели с сухим тэном более долговечные, а самостоятельная замена ТЭНа не представляет сложности.
Не менее популярны модели на основе классических трубчатых и стеаритовых нагревательных элементов. Особенностью конструктивного исполнения является использование для нагрева специальной металлической спирали, помещенной в защитную оболочку. Для защиты от перегорания и короткого замыкания применяется дополнительный нагревательный диэлектрический элемент.
Как выбрать ТЭН для нагревания воды
При выборе рекомендуется обращать внимание на следующие параметры:
- функциональность;
- габариты;
- уровень потребления электроэнергии;
- температурные режимы при нагреве;
- способ и особенности установки.
Перед приобретением нужно внимательно осмотреть корпус и ознакомится с технической документацией. Для бытового использования лучше всего подходят водонагревательные элементы с мощностью не более 2,5 кВт, оснащенные терморегулятором со специальной защитой.
Определить мощность ТЭНа в кВТ можно при помощи следующей формулы: 0,0011 х V х (tк – tн) / Т, где
V – объем нагреваемой воды в литрах;
tк – показатели конечной температуры воды;
tн – показатели начальной температуры воды;
Т – время на нагрев воды в часах.
Например, при мощности ТЭНа в 1 кВт нагрев десяти литров воды до температуры кипения займёт приблизительно 53-55 минут. Чтобы нагреть до кипения такой же объем воды за десять минут потребуется использовать ТЭН с мощностью в 5,5 кВт. Наиболее популярны модели, выпускаемые фирмой-производителем Thermowatt.
Как заменить ТЭН в бойлерах Аристон и Термекс
В последние годы значительную часть водонагревательного оборудования в нашей стране составляют модели «Аристон» и «Термекс», поэтому потребителям важно знать основные правила замены нагревательных элементов, используемых в таких бойлерах.
Как проверить ТЭН (видео)
Бойлер Термекс
Трубка для нагревателейделается из меди и нержавеющей стали. Сухие элементы имеют керамическое покрытие, увеличивающее срок их службы. Максимальный нагрев составляет 75 о С. Все модели оснащены термостатом, а на некоторых устанавливается наружный терморегулятор.
Инструкция по проведению ремонтных работ:
- перекрыть на стояке подачу холодного водоснабжения;
- слить воду из водонагревательного бака, открыв кран на горячую воду и повернув рычаг на предохранительном клапане;
- закрыть краны и отсоединить подводку к бойлерным патрубкам;
- демонтировать бойлер;
- открутить крепежные элементы и снять защитную крышку;
- отсоединить контактные клеммы, расположенные на ТЭНе и термостате;
- открутить винты на креплении прижимного фланца и снять его;
- демонтировать термостат и ТЭН.
Перед тем, как установить новый водонагревательный элемент, потребуется произвести очистку внутренней поверхности бака от наслоений накипи и загрязнений. После установки нагревательного элемента, сборка водонагревателя выполняется в обратном порядке.
Бойлер Аристон
При производстве итальянских водонагревателей Ariston применяются медные сплавы и хромоникелевая спираль. Гнутый элемент устанавливается на латунном фланце, повышающем теплоотдачу. Терморегулятор позволяет настраивать оптимальный уровень температуры, но не выше 85 о С градусов. После достижения необходимых температурных показателей, происходит автоматическое отключение, а после падение уровня температуры на 5 о С бойлер начинает нагрев.
Конструктивная особенность бойлеров «Аристон» представлена овальным воронковидным фланцем, установленным изнутри. Для фиксации фланца на корпусе бака используется специальная крепежная планка, которая располагается снаружи.
Чтобы снять и заменить ТЭН необходимо отвернуть гайку и демонтировать планку, после чего протолкнуть фланец и водонагревательный элемент внутрь бака. Демонтировать и заменять ТЭН нужно в наклонном положении, просунув фланец в горловую часть. После замены, сборка осуществляется в обратном порядке.
Рекомендации по эксплуатации
Правилами эксплуатации водонагревателя предполагается отключение стояка на горячую воду, после чего нужно открыть краны на водогрее, и включить электропитание. Выключение бойлера заключается отключение питания, после чего нужно перекрыть краны на водонагревателе, и открыть стояк горячей воды. При купании вода должна включаться и выключаться по мере необходимости. Не рекомендуется давать воде течь горячей воды непрестанно.
При длительном неиспользовании, а В процессе проведения ремонтных и любых профилактических работ, связанных с линией водоснабжения, необходимо обязательно перекрывать индивидуальные запорные вентили, расположенные на линии подачи холодного водоснабжения и на линии выхода горячего водоснабжения, а также обязательно выключать водонагревательное оборудование и отключать его от электросети.
Как очистить ТЭН (видео)
Даже при правильном выборе бойлера нужно помнить, что в процессе эксплуатации оборудование нуждается в профилактических мероприятиях. Первая профилактика бойлера осуществляется примерно через год, что позволит оценить уровень разрушения магниевого анода и загрязнение бака, а также произвести при необходимости чистку или замену элементов.
Источник3: elektroteni.ru
Устройство ТЭН: конструкция и принцип работы трубчатого нагревателя
Как устроен электрический ТЭН? Как он работает? В чем заключаются особенности его конструкции? Как рассчитать спираль нагревателя? Ответы на эти вопросы вы найдете в статье.
ТЭН, или трубчатый электрический нагреватель — один самых популярных источников образования тепла в бытовых и промышленных установках. Это необходимый элемент печей, сушильных камер, бытовых приборов, отопительных приборов и промышленных и бытовых установок, полиграфического оборудования и так далее.
Устройство электрического ТЭНа
Конструкция ТЭНов включает в себя следующие составляющие:
- металлическая трубка;
- спираль;
- наполнитель;
- керамический изолятор;
- контактный стержень.
Спираль полностью загерметизирована в металлической трубке и соединена с контактным стержнем, наружный край которого имеет необходимые выступы для соединения с элементом, подающим электрический ток. Такая конструкция ТЭНов исключает возможность короткого замыкания и обеспечивает равномерное распределение нагрева по всей поверхности металлической трубки.
Изолирующим наполнителем спирали от трубки тэна, является периклаз, минерал состоящий из оксида магния иногда с примесями оксида железа, оксида марганца и оксида цинка. Устройство ТЭНа для водонагревателя, бойлера или промышленного бака будет одинаковым.
Металлическая трубка нагревателя изготавливается из сплавов:
- чистой латуни (рис. 1) и меди (рис. 2). Эти материалы трубки ТЭНов обязательно используются с покрытиями;
- стали. Сталь может быть как нержавеющая (рис. 3), так и углеродистая (рис. 4), это зависит от особенностей конструкции и работы ТЭНа;
- алюминия (рис. 5).
Она может иметь различный диаметр, от 6 до 19 мм. Конструкцию блочного тэна возможно укомплектовать датчиком температуры и предохранителем от перегрева.
Выбор металлов и их сплавов зависит от рабочей среды ТЭНа
Это могут быть щелочи и кислоты, воздух с низкой и высокой концентрацией активных газов, различные металлические поверхности, которые будут соприкасаться с ТЭНом, жировые соединения и водные растворы.
В качестве нагревательного элемента выступает токопроводящая фехралевая или нихромовая спираль
Фехралевая спираль представляет собой железный сплав с добавками меди, марганца, алюминия, титана и других металлов. Основными достоинствами спирали из фехраля или его разновидностей (еврофехраля, суперфехраля) являются низкая цена, высокое удельное сопротивление и жаропрочность.
Спираль из нихрома представляет собой сплав никеля и хрома и обладает теми же характеристиками, что и фехралевая, но основное отличие фехралевой и нихромовой спиралей — в открытом виде удельная температура работы: фехралевая спираль выдерживает максимальный разогрев до 1400 °С, а спирали из нихрома до 1200 °С.
Контактный стержень может иметь патронную либо одноконцевую форму. По сфере эксплуатации часто различают воздушные, водные или масляные ТЭНы. Нагревательные элементы, которые используются в различных газообразных сферах, также относят к воздушным.
Принцип работы ТЭНа
Знание конструкции ТЭНа необходимо для понимания принципа его работы. Спираль, расположенная внутри теплового нагревательного элемента, специально изготовляется из термоэлектрического сплава. Это свойство позволяет ей проводить через себя электрический ток, сильно нагреваясь, но не расплавляясь при этом. Материал, который окружает спираль — диэлектрик, благодаря ему тепло не только отлично передается в соседние среды, но и распределяется по ней, что обеспечивает равномерное прогревание металлической оболочки, и, как следствие, рабочей среды ТЭНа.
Преимущества и недостатки ТЭНов
Популярность электрического нагревательных элементов подобного плана обусловлена их высокой надежностью, разнообразием форм , длительным сроком эксплуатации, возможностью работать в самых разных условиях, как в бытовых, так и в производственных приборах и установках.
- универсальность — ТЭНы используют практически во всех сферах промышленного и народного хозяйства;
- широкий выбор сред работы — в силу достаточно значительного диапазона рабочих температур, верхний предел которого может достигать 650 градусов Цельсия, ТЭНы можно использовать в установках инфракрасного, кондуктивного и конвекционного нагрева;
- надежность — апробированная более чем за столетие конструкция ТЭНов была методом проб и ошибок приведена к оптимальным пропорциям и параметрам сплавов, размеров, соотношений всех элементов;
- безопасность обслуживания;
- низкая взрывоопасность;
- не боятся вибраций, ударов, перепадов температур и давления;
- доступность и широкий ассортимент .
- при использовании в качестве материала спирали и трубки сплавов никеля, меди, других дорогостоящих металлов, повышается цена ТЭНа;
- невозможность ремонта в случае выхода из строя. Принцип работы электрического ТЭНа подразумевает, что после серьезных поломок конструкцию проще заменить, чем чинить;
- склонность к образованию налёта;
- ограниченный срок службы.
Методика расчета спирали нагревателя ТЭНа
Самый простой способ расчета спирали — по таблице токовых нагрузок. Если такой способ по каким-либо причинам не может быть использован, то следует обратиться к формуле допустимой удельной мощности, которая является соотношением мощности нагрева спирали в Вт к площади поверхности спирали. Расчет выполняется в зависимости от температуры поверхности нагревателя и скорости отведения от нее тепла.
В большинстве случаев мощность спирали ТЭНа закладывается производителями в диапазоне от 0,01 до 12 КВт.
Максимально возможноя мощность подбирается в зависимости от следующих показателей:
- Диаметр оболочки тэн.
- Материал оболочки тэн.
- Среда эксплуатации.
- Развернутая длина трубки тэн.
- Длина греющей части.
Нарушения удельной мощности ТЭНа
Для того чтобы ТЭН работал в рамках эксплуатационных параметров необходимо, чтобы удельная мощность соответствовала допустимым нормам. Значительное превышение или снижение удельной мощности может привести к сбоям в работе элемента. Если при снижении мощностей ТЭН не сможет обеспечить необходимую теплоотдачу, то в случае значительного увеличения мощности он может перегореть и потребуется его замена.
Источник4: elektroteni.ru
Источник5: magsbt.com
Трубчатый электронагреватель
Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — универсальное устройство, которое используется в различных бытовых приборах. Впервые такая конструкция была предложена американским изобретателем Симпсоном в 1859 году. Промышленное производство ТЭНов в исполнении, которое позволяет изгибать изделие под требуемым углом, было налажено фирмой General Electric в 1918 году. Конструкция этого устройства обеспечивает эффективный нагрев.
Принцип работы
В трубчатых электронагревателях происходит преобразование электроэнергии в тепловую. При этом рабочая среда нагревается конвекцией, излучением или за счет теплопроводности. Простота конструкции и надежность делает возможным использование устройства в бытовых приборах для нагрева различных рабочих сред. Его уникальность заключается в возможности использования при непосредственном контакте с нагреваемой средой в условиях атмосферного и повышенного давления. Трубчатые электронагреватели обладают устойчивостью к ударам и вибрациям.
Водонагревательные устройства
Трубчатый электронагреватель — основной элемент конструкции бойлеров , благодаря которому обеспечивается нагрев воды в баке. В его работе использован общий для подобных устройств принцип — при прохождении электрического тока по нагревательному элементу выделяется тепло, которое передается рабочей среде.
Особенности конструкции
Трубчатые электронагреватели подразделяются на «мокрые», которые имеют контакт с рабочей средой, и «сухие», не соприкасающиеся с ней. Первый вариант исполнения называется открытым и предусматривает в своей конструкции стальную или медную трубку, которая заполнена веществом с высокой теплопроводностью.
Во внутренней части находится нихромовая спираль, обладающая отличными электротехническими свойствами. Второй вариант — закрытый. В нем используется специальная колба с особыми свойствами. Она изготавливается из магниевого силиката или стеатита. В этом случае передача тепла рабочей среде осуществляется посредством этого кожуха, который имеет с ней непосредственный контакт.
Мокрые ТЭНы
Трубчатые электронагреватели этого типа различаются имеют различную конфигурацию и отличаются мощностью. В зависимости от конструкции они предусматривают гаечное или фланцевое крепление. Производители бойлеров могут использовать фланцы путем литья или штамповки. Некоторые модели предусматривают крепление для анода. В более простых конструкциях анод не используется.
Тип бака бойлера определяет форму трубчатого электронагревателя. ТЭН может быть прямым или гнутым под определенным углом. Материалом нагревательного элемента, как правило, служит сталь или медь.
Сухие ТЭНы
Конструкция представляет собой стержень определенной длины и диаметра. Это менее универсальные устройства, так как изготавливаются для определенной модели водонагревателя. Они обеспечивают быстрый нагрев воды и бесперебойной водоснабжение при возрастании водозабора.
Сравнение «мокрой» и «сухой» конструкций
При фланцевой установке контакт трубчатого электронагревателя с жидкостью неизбежен. В процессе эксплуатации на нем образуется накипь и ржавчина, что приводит к снижению эффективности работы прибора и увеличению потребления электроэнергии. Нарушается теплоотвод от поверхности ТЭНа, что приводит к отклонению от нормы термических показателей.
Совокупность этих факторов обуславливает быстрый износ устройства. Для увеличения срока службы выполняют мероприятия по сервисному обслуживанию, которые связаны с определенными трудностями, и требуют слива воды из бака. Фланец и колба «сухого» ТЭНа представляет собой единую конструкцию.
Благодаря специальному покрытию внутренней части фланца, обеспечивается надежная защита от развития коррозии и не допускается появление отложений. Для заполнения пространства между элементами устройства используется масло или песок. Масляный вариант обеспечивает высокую скорость нагрева воды в баке за счет большей теплопроводности масла по сравнению с воздухом.
За счет этого снижаются затраты электроэнергии. Модели, в которых используется песок, облегчают конструкцию без снижения ее эффективности. Безопасность эксплуатации «мокрых» трубчатых электронагревателей снижается по мере увеличения слоя отложений на нем. Накипь может стать причиной пробоя, вследствие которого возникает вероятность электрического удара.
Закрытые модели исключают возникновение подобного явления. Керамика или стеклокерамика, используемая для изготовления колб, не создает условий для скопления отложений и не допускает перегрева устройства. При этом упрощается сервисное обслуживание ТЭНа, так как нет необходимости удалять воду из бака при выполнении этой операции.
Изделия сухого типа — компактные, поэтому имеется возможность установки в один бойлер двух нагревательных элементов. Это способствует увеличению надежности и срока эксплуатации водонагревателя, который составляет около 15 лет. При использовании «мокрых» нагревательных элементов срок службы не превышает 5 лет.
Стиральные машины
Для выполнения своей функции стиральной машине требуется только холодная вода, так как конструкция агрегата предусматривает в своем составе трубчатый электронагреватель. Нагрев воды до требуемой температуры осуществляется благодаря ТЭНу, встроенному в бак. Как правило, для нагревательного элемента отводится место в нижней части аппарата, которое защищено передней или задней крышкой. В некоторых моделях ТЭН устанавливается сбоку и закрыт стенкой стиральной машины.
Принцип действия
Внутри нагревательного элемента находится проводник, который обладает высоким электрическим сопротивлением, и способен нагреваться до высокой температуры. Он имеет оболочку из диэлектрика с высокой теплопроводностью, который предназначен для передачи тепла в рабочую среду.
Нагревательная спираль имеет на концах контакты, которые соединяются с электрической сетью, и подают напряжение. Для определения температуры нагрева воды рядом установлен термодатчик. Одновременно с запуском определенной программы стирки управляющий блок стиральной машины подает команду на трубчатый электронагреватель, которая обеспечивает поступление тока на устройство. При прохождении тока ТЭН нагревается и отдает тепло воде в баке. При достижении температуры, заданной программой, с датчика поступает сигнал на управляющий блок, и он прекращает подачу электроэнергии на ТЭН.
Основные характеристики
Основной параметр трубчатого электронагревателя — это его мощность, которая может достигать величины в 2,2 кВт. Скорость нагрева воды в баке стиральной машины напрямую зависит от этой характеристики. Электрическое сопротивление элемент находится в диапазоне 20-40 Ом. Непродолжительные изменения напряжения в сети не оказывает влияния на работу прибора, так как он обладает большим сопротивлением и инерционностью.
Причины выхода из строя
Заводской брак — редкая, но вероятная причина поломки трубчатого электронагревателя. Для устранения неисправности необходимо заменить элемент на новый с подходящими параметрами. Основная проблема, возникающая при эксплуатации стиральной машины, связана с образованием накипи на поверхности ТЭНа.
Присутствие отложений на поверхности устройства приводит к снижению его эффективности. Кроме этого, накипь обеспечивает условия для развития коррозионных процессов, которые становятся причиной разгерметизации металлического корпуса и короткого замыкания. В обоих случаях ТЭН не подлежит ремонту, а требует замены.
Особенности конструкции
Конфигурация ТЭНа зависит от модели стиральной машины. Чаще всего, эта деталь принимает W- и U-образную форму. Кроме того, существуют варианты исполнения в виде спирали. Для крепления трубчатого электронагревателя используются различные способы, а для соединения с электросетью используются клеммы разной высоты.
Нередко для фиксации устройства применяется штуцер, диаметр фланца которого зависит от модели аппарата. В конструкцию могут входить предохранители, которые защищают от перегрева, и температурный датчик. При замене трубчатого электронагревателя следует обратить внимание на мощность новой детали. При несоответствии этого параметра правильность выполнения программы стирки, требуемая скорость и степень нагрева не гарантируются.
Холодильники
Казалось бы, что может быть общего у холодильников и нагревательных элементов, ведь они выполняют противоположные функции. Однако трубчатые электронагреватели играют важную роль в холодильном оборудовании . Они имеют специфическую конструкцию и обладают гибкостью, и выполняют несколько функций.
Назначение
Вода способна конденсироваться на охлажденных поверхностях, что в полной мере проявляется при работе холодильника. Рабочее пространство агрегата имеет значительно меньшую температуру, чем температура помещения, в котором он установлен. При открывании двери холодильника более теплый воздух проникает во внутреннее пространство холодильника и приводит к образованию конденсата. В современных холодильниках используется система NO FROST, для реализации которой используется трубчатый электронагреватель. Это устройство рассчитано на режим работы, учитывающий условия эксплуатации агрегата, и предназначено для удаления конденсата, образующегося в испарителе.
Система NO FROST
В морозильных камерах холодильников с системой NO FROST отсутствует статический испаритель, что принципиально отличает их от устройств, в которых предусмотрено статическое охлаждение. Система состоит из таких элементов как испаритель, трубчатый электронагреватель, тепловое реле, таймер, вентилятор и слив воды. Работа системы построена по следующему принципу.
Испаритель находится под управлением электронного блока, который оборудован таймером. Он производит отключение компрессора и подает напряжение на ТЭН с определенным интервалом, что позволяет осуществлять оттаивание испарителя. Подача тока на нагревательный элемент прекращается при срабатывании термодатчика при достижении определенной температуры. Трубчатый электронагреватель холодильника отличается надежностью, но при перепадах напряжения в сети возможен его выход из строя. Ремонт этого устройства нецелесообразен, поэтому производят его замену.
- Комментарии и вопросы
Источник6: magsbt.com