Многие современные приборы имеют в качестве главной детали в своей конструкции нагревательный элемент. Он оборудован рядом устройств, которые обеспечивают подвод к нему электрического тока, электроизоляцию элемента и защиту от повреждений механического характера.
Среди всех разновидностей электрических нагревательных элементов самым распространенным является трубчатый. Он активно используется в конструкции приборов низко- и среднетемпературного нагрева. Эти элементы имеют защиту от воздействий внешнего характера, в том числе и от доступа воздуха.
Устройство ТЭНов
Большинство таких элементов состоят из металлической трубки небольшой толщины. В ней размещена спираль, выполненная из проволоки с большой величиной электрического сопротивления. Выводы спирали соединены с контактным стержнем. Посредством наружных выводов стержня осуществляется подключение нагревательного элемента к сети. Материалом трубки чаще всего выступает углеродистая сталь. Из неё изготавливают тены, которые при работе нагреваются не выше 450С. Если нагревательный элемент работает в более высоком температурном режиме или в условиях агрессивной среды, то в этом случае в качестве материала изготовления используется нержавейка.
В конструкции тена главной составляющей является трубка, в которой заключена спираль из нихрома. Другими составляющими конструкции нагревательного элемента являются:
- наполнитель;
- выводная шпилька;
- уплотнительная втулка;
- гайка для крепления;
- выводы.
Для изоляции спирали внутрь трубки засыпают наполнитель, который обладает хорошей теплопроводностью, а наряду с этим имеет высокие свойства в плане электроизоляции. В большинстве ТЭНов в качестве наполнителя выступает периклаз, представляющий собой смесь магния в кристаллической форме. Когда трубка заполнена наполнителем, выполняется её опрессовка. Нагревательный элемент может быть изогнут с целью придания ему необходимой формы. Для изоляции контактных стержней ТЭНов используется специальный материал. Торцы герметизируют кремнийорганическим лаком, который имеет высокую степень защиты от влаги.
Достоинства и недостатки ТЭНов
Для получения более полного представления о ТЭНах, каждому потребителю будет полезно ознакомиться с достоинствами и недостатками этих элементов.
Достоинства
Трубчатые нагревательные элементы, которые чаще всего используются в установках для нагрева воды, имеют определенные преимущества:
- универсальность;
- надежность;
- безопасность обслуживания.
При контакте с газообразными и жидкими средами вполне допустимым является использование этих элементов. Они отличаются стойкостью к ударам и вибрациям. К тому же эти элементы взрывобезопасны. При эксплуатации трубчатых элементов нагрева рабочая температура может доходить до 800С. Эта особенность тенов позволяет использовать их в приборах индуктивного и конвекционного нагрева. Также они могут применяться и в установках ИК-нагрева. В процессе изготовления этих элементов выполняется герметизация спиралей. Это обуславливает высокий ресурс тенов для воды, который может доходить до 10 тыс. часов.
Современные ТЭНы различаются своей конструкцией, что дает возможность выполнять их встраивание в различные приборы обогрева. Они могут использоваться в установках обогрева бытового назначения, а также в промышленном нагревательном оборудовании. В настоящий момент на рынке доступны тены патронного типа, у которых диаметр может варьироваться от 6,5 до 20 мм. Их главная особенность состоит в значительной поверхностной мощности. Кроме них потребителям предлагаются и нагревательные элементы, имеющие развитую теплоотдающую поверхность.
Недостатки
Если говорить о недостатках тенов, то необходимо отметить следующие:
- высокая металлоемкость;
- Значительная стоимость этих элементов по причине использования в их конструкции дорогостоящих материалов — нихрома, нержавейки;
- не слишком большой срок службы;
- отсутствие возможности для их ремонта в случае перегорания спирали.
Как выбрать ТЭН
Выбирая тены для прибора, во внимание необходимо принимать:
- назначение ТЭНа;
- его мощность;
- напряжение,
- условия эксплуатации.
С единицы поверхности трубки можно снять разную мощность. Она зависит от условий, в которых эксплуатируется нагревательный элемент. Значение также имеет материал трубки и наполнителя. При выборе ТЭНа ориентируются главным образом на расчетную мощность, которая требуется для нагрева воды. При расчетах пользуются следующей формулой:
Pрасч = (Кз х Рпол) / кпд,
где Кз — коэффициент запаса (1,1 — 1,3), кпд — КПД, учитывающий потери мощности.
Эксплуатация ТЭНов
Главная причина отказа ТЭНа заключается в нарушении герметичности выводных концов. Еще одной распространенной причиной потери элементом работоспособности является коррозия на поверхности оболочки. Перегрев тена для воды, в результате которого возникает разрыв спирали, также приводит к отказу элемента. Эти причины возникают главным образом по причине значительных усилий на контактные стержни, возникающих при подключении проводов к ТЭНам.
Ресурс ТЭНов для воды можно увеличить, если следовать нижеприведенным рекомендациям:
- не стоит прикладывать к гайкам контактных стержней значительные усилия. В противном случае вводные концы будут разгерметизированы;
- должны быть исключены ситуации работы ТЭНов без воды;
- в процессе использования тенов в установках необходимо с периодичность 1 раз в 3 месяца удалять с поверхности нагревательного элемента накипь. Нужно избегать отложений толщиной более 2 мм.
Как правильно пользоваться тэном?
Чаще всего трубчатые ТЭНы утрачивают свою работоспособность по следующим причинам:
- оболочка нагревателя разгерметизирована;
- по причине перенесенного перегрева произошел разрыв трубки тена;
- ржавчина, возникшая из-за неправильного хранения;
- незнание правил использования нагревательного элемента и техники безопасности.
Чтобы избежать подобных проблем и продлить ресурс нагревательного элемента в процессе его эксплуатации, необходимо следовать советам специалистов:
- выполняя подключение проводов к тэнам для воды, необходимо не зажимать сильно гайками контактные стержни. В этом случае концы нагревательного элемента не лопнут;
- запрещается включать тэн, не поместив его в воду. Если человек сначала включит трубчатый нагревательный элемент, а потом будет наливать воду, то это может привести к взрыву, последствием которого могут стать травмы;
- необходимо регулярно,1 раз в три месяца выполнять очистку нагревательного элемента от накипи.
Соблюдение этих рекомендаций обеспечит продолжительную эксплуатацию тена для воды.
Полезная информация
Для трубчатых нагревательных элементов, используемых в конструкции стиральных машин, особую опасность представляет жесткая вода. В своем составе она содержит соли кальция и магния, которые во время работы тена оседают на поверхности трубки. В результате образуется корка белого цвета. Если не удалять её с поверхности нагревательного элемента, то это может привести к поломке техники. Для предотвращения нежелательных последствий контакта с ТЭНом жесткой воды рекомендуется использовать один из нижеследующих способов:
Антинакипин. Это средство перед использованием стиральной машины засыпается внутрь неё. В воде этот состав благодаря своим активным элементам обеспечивает эффективное растворение накипи, которая образовалась на стенках деталей. Специалисты рекомендуют выполнять эту процедуру с периодичностью один раз в месяц со строгим соблюдением дозировки. Не следует пытаться использовать дешевые составы. Это может негативным образом сказаться на сроке службы машины. В старых стиральных машинах, в которых имеются следы поражения стенок бака, применять антинакипин следует с особой осторожностью.- Калгон. Ряд специалистов рекомендуют добавлять к порошку такую добавку, как Калгон для удаления с деталей техники накипи. Однако многие эксперты называют этот способ избавления от накипи довольно сомнительным в плане своей эффективности. Если владелец выбрал Калгон или другую подобную добавку, то его затраты на использование стиральной машины несколько возрастут – на добавку каждый месяц придется тратить 2 тыс. рублей.
Заключение
ТЭН – важная деталь во многих приборах. Имея в своем доме стиральную машину или активно используя водонагреватель, особое внимание следует уделить поддержанию нагревательного элемента в рабочем состоянии. Самая главная процедура – регулярное удаление накипи с поверхности нагревательного элемента. Это залог длительной и беспроблемной эксплуатации трубчатого элемента. А ведь именно этого хочет каждый владелец приборов, оснащенных ТЭНами.
