Тру́бчастий електронагрівни́к (ТЕН) — електричний нагрівник опору, що складається з нагрівального елементу з контактними стрижнями на кінцях, найчастіше запресованого разом з електроізоляційним наповнювачем в металеву оболонку.[1][2]
Трубчастий електронагрівник, зазвичай, виготовляється у вигляді металевої трубки, заповненої теплопровідним електричним ізолятором (наповнювачем). Точно по центру ізолятора розташовано нагрівальний елемент у вигляді струмопровідної ніхромової нитки певного електричного опору, для перетворення електричної енергії на теплову, яка передається на поверхню нагрівача.
У продажу наявні також трубчасті електронагрівники з керамічними оболонками, наприклад для інфрачервоних саун, та з трубками із кварцового скла, тощо.
Терміни та визначення
Спіральний трубчастий електронагрівник від електричного тостера. Нагрівальний елемент поміщено у кварцову трубку без наповнювача.
Нагрівальний елемент — металевий провідник зі сплаву, з високим питомим опором.
Наповнювач — ущільнений ізолювальний матеріал, що оточує електронагрівний елемент.
Герметизація торців — заповнення торців ТЕНа матеріалом, котрий забезпечує захист наповнювача від впливу на нього вологи.
Контактний стрижень — струмопровідна металева деталь, яка слугує для приєднання ТЕН-а до мережі живлення.
Активна довжина — частина ТЕНа, у якій розташовується нагрівальний елемент.
Активна поверхня — поверхня ТЕНа на його активній довжині.
Розгорнута довжина — сума довжин прямолінійних та вигнутих ділянок ТЕНа.
Питома поверхнева потужність ТЕН — потужність, що припадає на 1 см² активної поверхні.
Опір ізоляції ТЕН — електричний опір ізоляційного матеріалу, виміряний між струмопровідними частинами і металевою оболонкою.
Робоча температура — температура на активній частині оболонки ТЕНа, яка виникає при експлуатації в умовах нормальної тепловіддачі за нормальних напруг.
Холодний стан ТЕН — термічний стан, при якому температура довільної частини ТЕНа відрізняється не більше ніж на 3° від температури навколишнього середовища.
Гарячий (робочий) стан ТЕН — стан ТЕНа при встановленому режимі в умовах нормальної тепловіддачі.
Номінальна потужність споживання ТЕН — потужність, що споживається ТЕНом в умовах нормальної тепловіддачі при робочій температурі, що вказана виробником на виробі.
Використання
ТЕНи використовуються як комплектуючі у промислових та побутових приладах та установках і служать для нагрівання:
повітря та інших газів та їх сумішей;Позначення на схемах нагрівального елемента
Трубчасті електронагрівачі, порівняно з іншими типами нагрівачів, вирізняються:
можливістю їх застосовувати при безпосередньому дотику з середовищами нагрівання газоподібними та рідкими при тиску до 9,8·105 Па, а також твердими;
надійністю при вібраціях та значних ударних навантаженнях;
різноманітною геометричною конфігурацією;
відсутністю електричної напруги на оболонці ТЕНа (за винятком одно-кінцевих ТЕНів з напругою 36 В, що мають струмопровідну оболонку).
Експлуатація ТЕНів у тому чи іншому середовищі обмежується хімічною стійкістю оболонки і гранично допустимою температурою. ТЕНи не призначені для роботи у вакуумі і не є вибухобезпечними. Вибухобезпечність устаткування з використанням ТЕНів забезпечується конструкцією самої установки (системи) і визначається проектними організаціями, які несуть відповідальність за безпеку запроектованих установок.
Технічні показники трубчастих наповнених електронагрівників
Основні параметри промислових трубчастих електронагрівників промислового призначення[2].
Оболонками слугують електрозварні або суцільнотягнуті трубки зі сталі марок сталь 10 і 12Х18Н10Т, труби з міді, латуні та алюмінієвих сплавів.
Діаметр оболонки обирають з ряду 6,5; 8; 8,5; 9,5; 10; 13 або 16 мм
Одинична потужність може становити від 0,1 до 25 кВт
Напруга живлення може бути 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220 або 380 В
Максимальна температура нагрівання 750°С
Найбільша розгорнута довжина 250…6300 мм
Технічні характеристики ТЕН побутового призначення регламентуються ГОСТ 19108-81.
Структура умовного позначення
ТЕН загальнопромислового призначення маркується за шаблоном: ТЕН-XXX/XXX УХЛ4 ГОСТ 13268-88:
ТЕН — трубчастий електронагрівник;
Х — розгорнута довжина ТЕНа по оболонці L, см;
Х — довжина контактного стрижня Lк, мм або умовна познака, наприклад, A (для 40 мм), B (для 60 мм) і т. д. аж до H (для 630 мм);
Х — номінальний діаметр ТЕНа, мм;
/ — роздільник;
Х — номінальна потужність, кВт;
Х — середовище нагрівання і матеріал оболонки ТЕНа (за ГОСТ 13268);
Х — номінальна напруга, В;
УХЛ4 — кліматичне виконання і категорія розташування за ГОСТ 15150-69.
Приклад:
ТЕН-100A13/3,5J220 УХЛ4 ГОСТ 13268-88
означає ТЕН з розгорнутою довжиною 1000 мм, з контактним стрижнем завдовжки 40 мм, діаметром 13 мм, номінальною потужністю 3,5 кВт, для води, на номінальну напругу 220 В.
Характерні випадки застосування ТЕН і питомі поверхневі потужності залежно від умов експлуатації та матеріал оболонки наведені у таблиці:
Умовні познаки середовища нагрівання за ГОСТ 12368-88
Умовна познака середовища нагрівання
Середовище нагрівання
Характер нагрівання
Питома потужність Вт/см², не більше
Матеріал оболонки ТЕН
X
Вода, слабкий розчин лугів та кислот (pH від 5 до 9)
Нагрівання, кип'ятіння з максимальною температурою на оболонці 100°С
9,0
Мідь та латунь (з покриттями)
J
Вода, слабкий розчин лугів та кислот (pH від 5 до 7)
Те ж
15,0
Нержавка жаростійка сталь
P
Вода, слабкий розчин лугів та кислот(pH від 7 до 9)
опір ізоляції (у разі його зниження нижче від 0,5 МОм або збільшення струму витоку понад 0,75 мА/кВт ТЕН слід просушити за температури 120…150°С протягом 4—6 годин);
захист струмопровідних частин від випадкового дотику до них та потрапляння бризок (для сухих ТЕН-ів); усі монтажні і ремонтні роботи слід проводить за відсутності електричної напруги;
Під час використання ТЕНів:
необхідно стежити за станом контактних стрижнів струмопровідних провідників, не допускаючи ослаблення електричних з'єднань;
коли підтягують контактні гайки, не допускається прокручування контактних стрижнів в корпусі ТЕНа;
активна частина ТЕНа повинна бути розташована повністю у робочому середовищі;
при нагріванні твердих тіл (деталей штампів, прес-форм, ливарних форм) треба забезпечити надійний тепловий контакт оболонки із середовищем нагрівання;
у разі послідовного з'єднання ТЕНів, їхня загальна електрична потужність зменшується в таку кількість разів, скільки сполучається нагрівників, і навпаки — коли з'єднання паралельне, спільна потужність ТЕНів збільшується;
не допускається застосування кварцових трубчастих електронагрівників, у вертикальному положенні (щодо подібних керамічних нагрівників, існують різновиди як для горизонтального, так і вертикального використання — відрізняються позначеннями).
