Для проверки мощности тэна можно воспользоваться мультиметром. Установите его в режим измерения сопротивления и подключите щупы к контактам тэна. Запишите показание, которое отображается на экране. Используя закон Ома, рассчитайте мощность, применив формулу P = U²/R, где U — номинальное напряжение сети, а R — измеренное сопротивление.
Также можно провести тест с помощью подключения тэна к электрической сети, при этом следует обеспечить безопасность. Измерьте время, за которое тэна нагревает определенный объем воды, и примените формулу для расчета мощности. Однако этот метод требует осторожности и соблюдения всех мер безопасности при работе с электрическими приборами.
Расчет мощности ТЭНов
Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы.
Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы.
При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров.
Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.
Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.
- 625 Вт
- 933 Вт
- 1,25 кВт
- 1,6 кВт
- 1,8 кВт
- 2,5 кВт
Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.
Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.
Рассчитать можно по следующей формуле.
Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.
Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.
Записывается она так: I = P / U.
Где I — сила тока в амперах.
P — мощность в ваттах.
U — напряжение в вольтах.
При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.
1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.
I = 1250Вт / 220 = 5,681 А
Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.
R = U / I, где
R — сопротивление в Омах
U — напряжение в вольтах
I — сила тока в амперах
Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.
R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.
Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов
Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.
Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.
P = U 2 / R где,
P — мощность в ваттах
U 2 — напряжение в квадрате, в вольтах
R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов
P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.
Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.
Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.
| Кол-во ТЭН | Мощность (Вт) | Сопротивление (Ом) | Сила тока (А) |
| 1 | 1250 | 38,8 | 5,7 |
| 2 | 625 | 77,5 | 2,8 |
| 3 | 416 | 116,2 | 1,9 |
| 4 | 312 | 154,9 | 1,4 |
| 5 | 250 | 193,6 | 1,1 |
| 6 | 208 | 232,4 | 0,9 |
| 7 | 178 | 271 | 0,8 |
| 8 | 156 | 309,8 | 0,7 |
Таблица 1.2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.
| Кол-во ТЭН | Мощность (Вт) | Сопротивление (Ом) | Сила тока (А) |
| 2 | 2500 | 19,4 | 11,4 |
| 3 | 3750 | 12,9 | 17 |
| 4 | 5000 | 9,7 | 22,7 |
| 5 | 6250 | 7,7 | 28,4 |
| 6 | 7500 | 6,5 | 34 |
| 7 | 8750 | 5,5 | 39,8 |
| 8 | 10000 | 4,8 | 45,5 |
Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.
Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.
19 авг 07 28 дек 24 394.3K
Источник3: www.avto-elektrika-shema.ru
Электронагреватели (ТЭНы) применяются в быту очень широко. Они есть в водонагревателях, плитах, чайниках, духовках, обогревателях, сушилках и др. При ремонте таких приборов необходимо проверять их на целостность и пробой на корпус. Для таких измерений будем использовать обычный тестер в режиме омметр.
На фото выше показан сдвоенный ТЭН от водонагревателя, это значит там два ТЭНа. Сопротивление первого 55 Ом, а второго 35 Ом (см. фото ниже).
Сопротивление ТЭНа 35 Ом
Чтобы посчитать его мощность нужно применить пару формул. Первая для расчёта тока. I=U/R, где U — напряжение для которого применяется ТЭН, а R — это измеренное сопротивление. Получаем что ток первого ТЭНа будет равен I=220/55=4 А. Теперь вторая формула мощности P=U*I, получаем искомую мощность P=220*4=880 Вт. Для второго ТЭНа мощность получается Р=220*6,3=1386 Вт.
Теперь общая мощность равна Робщ.=880+1386=2266 Вт. На нагревателе пишут округлённые значения, значит оно будет 2200 Вт.
Мощность мы знаем, теперь нужно проверить на отсутствие пробоя на корпус. Для этого тестер переключаем в режим омметра со значением 2000 и один щуп тестера прикладываем к корпусу ТЭНа, а второй поочерёдно к каждому выводу обоих ТЭНов (см. фото ниже). Единица на приборе показывает, что пробоя нет и нагреватель можно использовать.
Пробоя на корпус нет
Теперь проверим аналогично старый сдвоенный ТЭН. Оба из них целые (см. фото ниже):
Сопротивление 74 Ом
Сопротивление 39 Ом
Но вот при проверке на корпус он показывает 1 МОм, это он ещё сухой (см. фото ниже), а если его намочить, то покажет намного меньше. Это говорит о том, что его оболочка пропускает воду от коррозии металла. Такой ТЭН можно уже выкидывать.
Пробой на корпус
Еще бывает пробой на корпус ТЭНов например в электроплитах, там при внутреннем не полном обрыве спирали возникает плохой контакт и местный перегрев спирали. Между нихромовой спиралью и металлическим корпусом находится изоляция, напоминающая керамический песок, ток вот в этом месте он запекается и со временем этот нагар начинает проводить электричество и возникает пробой на корпус. Пример такого пробоя можно увидеть на фото ниже:
ТЭН от электроплиты столовой
Пробой на корпус
Изоляция между нихромовой спиралью и корпусом
Источник4: www.avto-elektrika-shema.ru
Источник5: rosnagrev.ru
Как подобрать мощность тэна, калькулятор тэн
В этой статье, попробуем разобрать какую же мощность надо выбирать для различного типа задач, будь то нагрев воздуха в камере покраски или нагрев воды для садового душа.
Для этого можете воспользоваться нашим калькулятором на сайте www.rosnagrev.ru, расчет тэнов будет куда легче, ниже будет инструкция по использованию калькулятора.
Расчет мощности ТЭНа для среды – Вода
Обозначение ТЭНов для работы в среде «вода» используются латинские буквы P и J, Р – обычная сталь, J – нержавеющая сталь.
Максимально допустимая ваттная нагрузка на такой ТЭН будь он из обычно стали или нержавеющей, не может превышать 15Вт/см2, т.е. простыми словами если ТЭН будет длиной 50 сантиметров, то для воды нельзя его будет сделать на 6кВт мощности, такой ТЭН просто сгорит или же требуемая для такой мощности спираль не влезет в трубку нагревателя.
Перед выбором и эксплуатацией ТЭНов, надо соблюдать важные правила:
- При эксплуатации ТЭНа необходимо принимать все меры для предотвращения образования на его поверхности «накипи» – это отложения на трубке ТЭНа различных примесей, присутствующих в жидкости. Примеси присутствуют, например, в грязной или жесткой воде, они обволакивают трубку ТЭНа в виде пленки разной толщины. Чем толще такая пленка, тем хуже теплопередача от ТЭНа к жидкости, и в какой-то момент ТЭН может перегреться и выйти из строя. Особенно опасна в этом смысле вода, добываемая из артезианских скважин. Поэтому с самого начала эксплуатации ТЭНов необходимо позаботиться об установке всевозможных фильтров и умягчителей жидкости, а также провести профилактическую очистку ТЭНов и баков.
- Активная часть ТЭНа должна быть полностью погружена в жидкость. Напомним, что активная длина ТЭНа равна полной его длине за минусом длины «на нагреваемой части» ТЭНа (это величина, на которую контактная шпилька с торца входит внутрь ТЭНа). Большинство водяных ТЭНов имеют зоны непрогрева А=40 мм, и В=65 мм, поэтому такие ТЭНы должны быть погружены в жидкость практически полностью. В случае применения ТЭНов с другими зонами непрогрева (С=100 мм; D=125 мм; Е=160 мм; F=250 мм; G=400 мм и т.д.) уровень жидкости должен быть выше зоны непрогрева на 20 – 30 мм.
- Иногда по технологическим причинам нагретую жидкость необходимо периодически сливать из бака. При этом ТЭНы оголены и переходят из водной среды в воздух, т.е. работают в режиме средообмена «вода-воздух» (разумеется, при сливе жидкости ТЭНы отключаются). В таких случаях не рекомендуется использовать нагревательные элементы из черной стали, так как при нагреве, охлаждении и смене среды черная сталь начинает интенсивно ржаветь и быстро разрушаться. Такие условия не оказывают вредного воздействия на нержавеющую сталь.
- Для установки ТЭНа в бак и его герметизации (прокладки) на концах ТЭНа крепятся штуцеры — резьбовые втулки с разным диаметром и материалом стали, такие крепления могут выдержать давление до 2.5 бар, что часто применяется в различных водонагревателях. Помимо креплений «штуцер», есть еще крепление «фланец» (применяется на Блок ТЭНах) и прижимной фланец, что часто используется в бойлерах. Если давление в баке превышает 4 атм. (например, в парогенераторах) напорная муфта больше не обеспечивает достаточную герметичность, и муфту необходимо либо припаять, либо приварить к трубке нагревательного элемента. Имейте это в виду при заказе ТЭНа, иначе светильник будет «пропускать жидкость» через трубку ТЭНа, что в итоге приведет к его отключению.
В итоге выбор ТЭНа не должен вызвать проблемы, если вы примените калькулятор расчета тэна для нагрева воды на нашем сайте.
Давайте рассмотрим расчет тэн для нагрева воды онлайн в нашем калькуляторе:
Выбираем «расчет нагревателя», далее «калькулятор мощности, кВт»
Выбираем среду работы «Вода», далее вводим исходные данные типа «начальная температура» это та температура которая будет до включенных нагревателей. «Конечная температура» – та до которой надо прогреть воду и «Расход» — это кол-во воды, на сколько мы знаем 1 литр воды = 1кг, соответственно если у нас 100л то и ставим 100кг, получаем среднее значение мощности для нагрева 100л воды за 1 час. Такой расчет тэна для воды взят с погрешностью, в нем не заложены такие факторы как нахождение емкости на улице где минус 57 градусов или толщина стенки или утепление, значение берутся из условности окружающей среды в среднем 20 градусов и обычная толщина стенки из металла в 3-5мм. Довольно простой и понятный калькулятор тэна для нагрева воды.
Расчет мощности ТЭН для среды – Воздух
ТЭНы для нагрева воздуха подразделяются на 2 типа, для спокойного воздуха с обозначением букв S – обычная сталь, T – нержавеющая сталь. Удельная ваттная нагрузка для таких ТЭНов должна быть не выше 2.2Вт/см2 и 4.0Вт/см2, и максимальная температура до 450 градусов на поверхности ТЭНа. И ТЭНы для подвижного воздуха (более 6м/с) с обозначением букв О – обычная сталь и К – нержавеющая сталь. Так же ТЭНы могут быть оребренные для более лучшего теплосъёма и соответственно с повышенной ваттной нагрузкой.
Когда речь идет об отоплении обычных помещений, в которых температура воздуха должна быть повышена до уровня 20-25 градусов, выбор ТЭНов не представляет сложности: подбирается ТЭН необходимой температуры. подбираются размеры, мощность и напряжение, количество нагревательных элементов определяется общей необходимой мощностью из расчета (в среднем) 1 кВт на 10м². м жилой площади при стандартной высоте потолков 3 м и общепринятой теплоизоляции здания. При этом немного повышается температура ТЭНа, то есть это собственная температура ТЭНа плюс 20-30 градусов.
Иначе обстоит дело, когда температуру воздуха нужно поднять до 150, 200 и даже 250 градусов. Это происходит в сушилках, печах, пекарнях, покрасочных камерах. В этом случае общая температура нагревательного элемента будет очень высокой: естественная температура нагревательного элемента плюс 250 градусов окружающего воздуха. Такая температура может негативно сказаться на продолжительности работы ТЭНа — он может выйти из строя от перегрева.
Рассмотрим конкретный пример. Допустим, в камере для порошковой окраски изделий необходимо создать температуру +200 градусов. Не обращая внимания на детали расчетов, используем для этой цели нагреватель 120 А 12/2,0 Т 220 (труба длиной 120 см, диаметром 12 мм, 2,0 кВт, нержавеющая сталь).
Этот нагревательный элемент имеет удельную мощность примерно 4,74 Вт/м2. см, а его собственная температура составляет около 550 градусов. В рабочем режиме температура ТЭНа достигает 550+200=750 градусов, что превышает максимально допустимую температуру ТЭНа. А если учесть «допустимые» пики напряжения (+10%), допустимое отклонение мощности ТЭНа (+5%), то общая температура ТЭНа может быть еще выше. Долговечность такого нагревательного элемента становится под вопросом.
Возьмем ТЭН 120 А 12/1.0 T 220 (такой же, как и предыдущий, только мощностью ниже -1,0 кВт вместо 2,0 кВт). Этот нагревательный элемент имеет удельную мощность 2,37 Вт/кв. см, собственная температура около 430 градусов, общая температура нагревательного элемента около 630 градусов, что не так критично.
Очевидно, что первый ТЭН, как более мощный, будет быстрее нагревать камеру, количество этих ТЭНов, исходя из общей мощности, необходимой для нагрева камеры до нужной температуры, будет меньше. Но в конечном итоге эти «достоинства» могут наложиться на «недостатки»: более мощные, но перегретые ТЭНы чаще выходят из строя и для этого потребуется более частое отключение покрасочной камеры и сборка-разборка ТЭНов. И при такой температуре никогда не стоит забывать физику 8го класса что при нагревании объекты расширяются, простой пример это ТЭН 200см из нержавеющей стали и максимальной температуре на поверхности около 500 градусов, имеет линейное расширение порядка 2х сантиметров. В таком случае лучше использовать крепление ТЭНа с одной стороны в виде штуцера и планку с отверстием с другой, что бы ТЭН мог свободно двигаться при расширении.
Источник6: rosnagrev.ru