6.7. Електронагрівачі

Електронагрівач - ВЕ автоматики, що перетворює електричну енергію в теплову. Якщо сила струму та сама на всьому протязі електричного ланцюга, то в будь-якій обраній ділянці буде виділяти тепла тим більше, чим вище опір даного ділянки. За рахунок свідомого збільшення опору ділянки ланцюги можна добитися локалізованого виділення тепла в цій ділянці. По цьому принципу працюють електронагрівальні прилади. У них використовується нагрівальний елемент — провідник з високим опором. Підвищення опору досягається (спільно або окремо) вибором сплаву з високим питомим опором (ніхром, константан), збільшенням довжини провідника й зменшенням його поперечного перерізу.

При проектуванні електронагрівників використовують закон Джуля-Ленца фізичний закон, що дає кількісну оцінку теплової дії електричного струму.

Кількість теплоти, виділюване в одиницю часу в розглянутій ділянці ланцюга, пропорційно добутку квадрата сили струму на цій ділянці й опору ділянки:

де dq — кількість теплоти, виділюване за проміжок часу dt, I — сила струму, R — опір, Q — повна кількість теплоти, виділене за проміжок часу від t₁ до t₂.

У випадку постійних сили струму й опору:

Також застосовуються закони поширення тепла в об'єкті нагрівання з урахуванням форми нагрівача й властивостей середовища.

Найпоширеніші електронагрівники трубчасті (електронагрівники 10-ти форм). Трубчастий електронагрівник (ТЕН) — електронагрівальний прилад у вигляді металевої трубки, заповненої теплопровідним електричним ізолятором. Точно по центру ізолятору прокладено провідник певного опору для передачі необхідної питомої потужності на поверхню ТЕН.

Види ТЕН. Трубчасті електронагрівники можуть мати різні діаметри в діапазоні від 6 до 19 мм. Залежно від конкретного застосування, при виробництві ТЕНов використовуються електричні ізолятори (діелектрики) різної якості, які повинні зберігати свої діелектричні властивості при низьких, високих і надвисоких температурах.

По конфігурації ТЕНи поділяють на двокінцеві (контактні виводи розташовані із двох сторін) і однокінцеві — з контактними виводами, розташованими по одну сторону нагрівача. В електричних казанах, як правило, використовують однокінцеві ТЕНи, або, як їх ще називають, «патронні».

Існує більш 10000 видів трубчастих електронагрівників води й повітря. Потужність серійного трубчастого електронагрівника: від 0,2 до 10 кВт. середовище, що нагрівається: спокійне повітря, що й рухається, вода масло, ливарні форми. Матеріал оболонки електронагрівників: ст.10, неіржавіюча сталь, мідь.