Изучение устройства и принципа действия трубчатых электронагревателей и их основных технических данных

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Энерготехнологический факультет

Кафедра системоэнергетики

Лаборатория электротехнологии (0-01)

ТРУБЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ (ТЭН)

Лабораторная работа

                                                                 Выполнил: студент гр. ЭТ-___

                                                                 __________________________

                                                                 Принял: преподаватель

                                                                 Колмаков Ю.В.

Красноярск 200_

Цель работы

Изучить устройство и принцип действия трубчатых электронагревателей, а также их основные технические данные,  электрические схемы подключения,  правила монтажа  и  эксплуатации ТЭНов.

Программа работы

1.  Ознакомиться с теоретическими сведениями.

2.  Изучить и выполнить методику работы.

3.  Составить и защитить отчёт.

Общие теоретические сведения

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) являются одними из самых распространенных видов технологического оборудования, применяемого в различных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и быту.

Трубчатые электронагреватели применяют в качестве комплектующих изделий в водонагревателях, калориферах, инфракрасных облучателях, бытовых и других нагревательных приборах.

ТЭН представляет собой металлическую трубку (рис.1.1), внутри которой в наполнителе находится нихромовая спираль. Также нагревательный  элемент может быть выполнен   из листа резистивного материала по форме внутренней поверхности корпуса.  Нихромовая спираль (нагревательный элемент) находится в кварцевом кожухе, при этом кварцевый кожух  установлен в металлическом кожухе, а пространство между ними заполнено наполнителем с низкой поглощательной способностью теплового излучения нагревательного элемента.  Концы спирали приварены к выводным шпилькам, предназначенным для подключения нагревателя к сети. ТЭН может представлять собой нагревательный элемент, выполненный в виде толстоплёночного резистора на металлической подложке, а наполнителем является трансформаторное масло.

По конфигурации, конструктивному исполнению и назначению ТЭНы отличаются большим многообразием. Отечественная промышленность выпускает более тысячи типоразмеров ТЭНов. Большое разнообразие таких нагревателей объясняется широким диапазоном их параметров: по рабочему напряжению от 12 до 660 В (специального исполнения – до нескольких тысяч вольт); по мощности от десятков ватт до десятков киловатт; по длине от нескольких сантиметров до 6,3 м.

Трубчатые нагреватели выпускают также в виде блоков, состоящих из двух и более ТЭНов, концы которых закреплены на общем фланце, а контактные выводы электрически соединены в одно нагревательное устройство.

По назначению и способности работать в различных средах ТЭНы  отличаются большим разнообразием: рабочая температура на их оболочке колеблется от десятков градусов (при нагреве воды и других жидких сред) до 750 °С (при нагреве газовых сред), а специальные исполнения ТЭНов допускают их применение и при более высоких температурах.

В зависимости от рабочей температуры и рода нагреваемой среды трубки электронагревателей изготовляют из углеродистой или нержавеющей стали. Для увеличения поверхности теплоотдачи и снижения температуры поверхности ТЭНов, устанавливаемых в отопительных электрокалориферах, на трубку наматывают алюминиевую ленту, поскольку при температуре воздуха свыше    180 °С происходит сухая возгонка пыли и воздух загрязняется продуктами сгорания.

В зависимости от материала оболочки (алюминий, медь, углеродистая и нержавеющая стали) и наличия специальных покрытий  ТЭНы способны работать в самых разнообразных средах, включая агрессивные, в том числе растворы щелочей, кислот и т.д.

Для различных условий работы (рабочей температуры, агрессивной среды и др.) и назначения срок службы ТЭНов меняется от 3 до 11 тысяч часов.

Наполнитель должен обладать высокими диэлектрическими свойствами при рабочей температуре спирали и хорошей теплопроводностью для передачи теплоты от спирали к трубке. Такими свойствами характеризуется периклаз (окись магния, графитовый порошок и сажа). Для ТЭНов с температурой поверхности до 150 ⁰С допускается применение в качестве наполнителя других изоляционных материалов (корунд, кварцевый песок). При изготовлении ТЭНов после установки спирали и засыпки наполнителя, трубку под большим давлением спрессовывают, в результате чего периклаз превращается в твёрдый монолит и надёжно фиксирует спираль внутри трубки.

 Торцы трубки уплотняют огнеупорным кремнием – органическим герметиком и изолирующими втулками. Поскольку опрессовка трубки и её герметизация возможны только в заводских условиях, то при эксплуатации доработка ТЭНов (разгибание, изгибание с новым радиусом, приварка и припайка крепежной