Нагревательные элементы - определение и типы

В сегодняшней теме рассмотрим различные типы электрических нагревательных элементов и выделим важную информацию, которой должен обладать заказчик при выборе нагревателя. Мы выделим особенности разных вариантов нагревателей, чтобы при дальнейшей их эксплуатации пользователь не нес лишних затрат. В статье приводятся примеры из опыта, а также официальные технические документы компании.

Что такое нагревательный элемент?

Нагревательный элемент — это компонент, состоящий как из электропроводящего, так и из изоляционного материала, предназначенный для нагрева. Давайте разберемся с этим.


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Нагревательный элемент — это больше, чем просто сплав перерабатывающий ток в тепло. Он представляет собой набор деталей, в которые входит корпусная основа, изоляционный материал и соединительные элементы. Например, в случае открытого спирального нагревателя нагревательный сплав обычно удерживается или подвешивается с помощью слюдяных или керамических изоляторов. Клеммы обеспечивают надежное соединение спирали с сетью.

Основным ядром электрического нагревателя является резистивный сплав. Он под воздействием тока превращает электрическую энергию в тепловую. Именно в этой части нагревателя возникает электрическая нагрузка. Преобразование тока в тепло, таким образом, называют резистивный или Джоулев нагрев.

Различные типы нагревателей предназначаются для достижения определенных целей. Выбор нагревателя заключается не только исходя из, того какие материалы внесены в его конструкцию. Немаловажное значение имеет дизайн нагревательного элемента. К греющему элементу, будь то лента или спираль, подбирается самый подходящий тип изолятора для обеспечения качественного функционала. Талант в работе инженера-конструктора имеет большое значение, ведь он должен не только подобрать самые подходящие материалы для нагревателя, но и придать ему нужной и максимально правильной формы.

Типы материалов для электронагревателя

В основу нагревателя могут входить такие элементы как проволока разных сплавов высокого сопротивления, лента, фольгированный материал. Нагреватель также может содержать керамику, пластик или силикон через которые проходит греющий элемент проводящий ток. Выбор лучших материалов для работы включает в себя тщательное понимание свойств материалов, а также знание того, где найти лучшие расходные материалы для конкретного применения.


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Металлическая проволока и ленточные сплавы

Все металлические нагревательные элементы обладают физическими, термическими, электрическими и металлургическими свойствами. Эти свойства материала необходимо учитывать при выборе наилучшего решения для конкретной области применения. Температурно-зависимые различия, такие как электрическое сопротивление и тепловое расширение, будут варьироваться в зависимости от материала. При проектировании нагревателя могут возникать многие проблемы, поскольку свойства различных материалов нагревательных элементов имеют тенденцию изменяться в зависимости от условий окружающей среды и нагрузки.

Нагревательные элементы, используемые в обычных приборах, изготавливаются из металлических сплавов высокого сопротивления, таких как Fe-Cr-Al и Ni-Cr (Fe). У них есть способность создавать температуру, достаточную для того, чтобы элемент раскалился докрасна, в районе 600 °C и выше. Нагреватели, работающие при температурах ниже этого диапазона, могут быть изготовлены из гораздо более широкого диапазона материалов. Использоваться могут такие элементы, как медь, никель, алюминий, молибден, железо и вольфрам, а также сплавы, содержащие комбинации этих элементов.

Сплавы для резистивного нагрева содержат различные пропорции химических элементов в зависимости от заказываемой вами проволоки и того, кто ее делает. Обычно мы используем сплав на основе никеля: 80 Ni, 20 Cr (80% никеля, 20% хрома). Пропорции в его составе отличаются от пропорций 60 Ni, 16 Cr (60% никеля, 16% хрома). Эти два сплава обладают значительными различными свойствами. Умный инженер извлекает выгоду из свойств материала для достижения большей эффективности, надежности, производительности, стоимости и безопасности при эксплуатации нагревателя.

Способы установки нагревателей

Фиксация греющих элементов осуществляется при помощи электроизоляционных материалов. Гофрированные, спиральные или прямые элементы нагрева из проволоки обычно классифицируют зависимо от типа их контакта с окружающей средой. Они могут устанавливаться с помощью подпорок, встраиваться в предварительно подготовленное отверстие или монтироваться в каналы открытого типа. Способ фиксации определяет то, как устроен обогреватель и как может передаваться тепло.

Подпорки

В качестве подпорок обычно используются керамические изоляторы. Фиксация происходит в нескольких точках. С одной стороны, мы можем стремиться ограничить количество точек контакта, чтобы снизить сложности в установке, сэкономить материалы и производственные затраты. С другой стороны, мы можем попытаться добавить точки соприкосновения, чтобы поддерживать воздушный поток и минимизировать провисание элемента. Подвесные элементы передают тепло за счет конвекции и излучения. Не проводимостью.

Встроенный

Во встроенном нагревательном элементе провод заключен в изоляционный материал. Поскольку он находится в полном контакте с окружающей средой, элемент может передавать тепло только путем теплопроводности. Примером этого является патронный нагреватель. Спираль нагревательного элемента закреплена внутри корпусной трубки и окружена изоляционным материалом MgO. Тепло передается непосредственно от катушки с проволокой к MgO и к внешней оболочке, которая передает тепло нагреваемому объекту.

Канальный монтаж

Этот тип интеграции находится где-то между подвесным и встроенным типом фиксации. Большая часть нагревательного элемента будет хорошо поддерживаться во многих точках контакта. На самом деле это может быть спираль, лежащая в канале. Она не заделан изоляционным материалом. Проводимость, конвекция и излучение — все это формы передачи тепла от элемента нагрева установленного в каналы.


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Микроэлементы в составе сплава

Сплав с определенным сопротивлением от одного производителя нагревательных элементов не обязательно будет демонстрировать одинаковые свойства при поставке от другого производителя. Казалось бы, абсолютно похожие материалы даже от разных производителей должны обладать одними и теми же свойствами. Но, в их состав могут входить разные микроэлементы, как дополнение одноименных элементов, что и меняет общие свойства конечного материала.

Микроэлементы бывают двух видов: загрязняющие и улучшающие. Загрязнения имеют нежелательный эффект, например более короткий срок службы и ограниченный температурный диапазон. Используют их с целью экономии, т.к. затраты на них невелики. Применение улучшающих элементов повышает адгезию оксидного слоя, увеличивают способность сохранять форму и обеспечиваю более длительный срок службы проволоки при более высоких температурах.

Опытный инженер-конструктор сравнит свойства сплава, отфильтрует компромиссы и выберет лучший сплав нагревательного элемента и размеры материала для работы. Затем он будет работать с производством, чтобы придать материалу размерную форму и ориентацию, которые обеспечат наилучший результат для вашего приложения. Хороший магазин нестандартных нагревателей поймет, как складываются производители проволоки и ленточных сплавов. Они следят за рынком, хорошими отношениями с поставщиками и выгодными ценами на материалы.

Нагреватели технологического воздуха

Нагреватели технологического воздуха — это компоненты горячего воздуха, используемые в промышленных и коммерческих процессах. Каждый из них предназначен для работы в определенном диапазоне температур, воздушных потоков и давления воздуха. В основном их используют при сушке, отверждении, плавлении, резке, выпечке, термоусадке, распайке, металлизации, стерилизации, очистке воздухом, ламинировании, активации клея.

Открытая спираль

Открытый спиральный элемент нагрева с керамическими изоляторами обычно изготавливают из NiCr или FeCrAl. Фиксируют их с помощью изоляторов.


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Они предназначены для прямого теплового воздействия от нагревательного элемента на воздушный поток. Форма спирального нагревателя позволяет уложить его в пазы так, чтобы большая площадь нагревателя имела максимальное воздействие на среду, которую необходимо нагреть. Данные нагреватель проектируют так, чтобы максимально исключить риски провисания и обеспечить равномерную температурную подачу.

Гибкие нагреватели

Гибкие нагреватели — это нагреватели греющие контактные поверхности и легко поддаются сгибанию, чтобы соответствовать нагреваемой поверхности. В процессе производства и перед первым включением им можно придать форму, соответствующую сложной геометрии. Гибкие нагреватели обладают хорошей диалектической силой и устойчивы ко многим химическим веществам.

Силиконовые нагреватели

Электронагреватели из силиконовой резины содержат один или несколько нагревательных элементов, зажатых внутри двух частей вулканизированной силиконовой резины. Силикон является отличным электроизолятором и теплопроводником. Нагреватели из силиконовой резины — это долговечные и универсальные тепловые проводники. Им можно придать любую форму. Благодаря отличной способности изгиба силиконовые нагреватели можно использовать для различных приложений включая изогнутые поверхности и поверхности необычной формы.


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Встраиваемые нагревательные элементы

У данного типа нагревателей электропроводник, генерирующий тепло, заделан внутри электроизоляционного, но теплопроводящего материала.

Патронные нагреватели

Патронный нагреватель содержит электрическую резистивную спираль, окруженную изолирующим порошком (обычно оксид магния) и упакованную в оболочку конической формы. Выводы прикреплены с одного конца. Этот тип нагревателя обычно вставляется в цилиндрическое отверстие. Чрезвычайно важны размер и форма отверстия, а также размер и форма нагревательного элемента. 


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Перед тем, как подключить нагреватель к сети следует убедиться, что он плотно усажен, это обеспечит безопасную и эффективную передачу тепла. Но, в то же время нагреватель должен устанавливаться не сильно туго, иначе при его замене вытянуть патронник будет очень сложно. В некоторых случаях патронный нагреватель используется для нагрева жидкости и для увеличения площади поверхности его можно оснастить ребрами.

Плоский нагреватель

В основном изготавливается плоский нагреватель в прямоугольной форме. В качестве изолятора часто может использоваться слюда. Резистивный элемент наматывается на миканит и зажимается двумя кусками слюды и затем заключен в металлическую оболочку. В некоторых случаях может использоваться без металлической оболочки.


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Ленточные нагреватели могут быть оснащены ребрами, а также могут быть изготовлены специально для экстремальных условий окружающей среды. Для этого нагревателя существует множество стилей клемм. Возможны вырезы и другие модификации формы.

Кольцевые нагреватели


Нагревательные элементы - определение и типы нагревательных элементов от ТЭН 24


Элементы, входящие в конструкцию кольцевого ТЭНа идентичны плоским нагревателям. Главным отличием является форма. Кольцевые нагреватели используются для нагрева жидкостей и для плавления твердых тел. Последний вид применения очень распространен в индустрии переработки пластмасс, где пластиковые гранулы необходимо нагреть до достаточной температуры. Такой нагрев сам по себе не плавит пластик, а подготавливает материал к механическому процессу обработки. Устанавливают кольцевой ТЭН на цилиндрическую поверхность оборудования, внутри которой работает шнек.

Трубчатые нагреватели

Трубчатые нагреватели имеют резистивную спираль, окруженную изолирующим порошком, заключенную в металлическую оболочку. Клеммы выходят из обоих концов нагревателя. Этот тип нагревателя обычно имеет круглое поперечное сечение, хотя может быть изготовлен и другой формы, например, квадратной или треугольной. Трубчатые нагреватели часто изготавливаются с изгибами и закруглениями для наилучшей поддержки заданной температуры.

Оставляйте заявку на сайте «ТЭН24» и мы сами свяжемся с вами, чтобы помочь подобрать самый подходящий тип нагревателя со всеми комплектующими. Стандартные изделия отправляются заказчику в день оформления заявки. Сроки изготовления нестандартных нагревателей зависят от сложности заказа, обычно это занимает 3—5 рабочих дня.





Возврат к списку


.

Задать вопрос

Логотип ТЭН 24
Для того, чтобы купить нагреватели или задать вопрос специалисту заполните форму или просто позвоните по телефонам