4.1.4. Керамические нагреватели
Стеклокерамический нагревательный элемент (рис. 27) греется не больше, чем до 150 0С. Изготавливают керамическую деталь несколькими способами, но чаще всего следующим: порошок прессуют, а затем обжигают в печи при высокой температуре. В готовой керамической пластине есть большое количество крохотных отверстий, через которые идет воздух, подаваемый вентилятором. Этот воздух нагревается быстрее, чем нихромовой спиралью, ведь площадь пластины из керамики гораздо больше, чем площадь спирали или трубчатого ТЭНа.
Для изготовления нагревательных элементов применяют не только стеклокерамику, но и металлокерамику (рис. 28-29). Они имеют похожую конструкцию и характеристики со спиральными элементами. Отличие в том, что спираль из нихрома находится внутри корпуса не из стекла, а из керамики. Из-за этого пожаробезопасность повышается.
Керамические плоские нагревательные элементы предназначены для использования при высоких температурах свыше 450 °C.
Рис. 27. Керамические нагревательные элементы.
Рис. 28. Устройство керамических нагревательных элементов.
Рис. 29. Керамические нагревательные элементы.
Керамическая панель (рис. 30) нагревается благодаря металлической нити, обладающей высоким сопротивлением. Благодаря эффекту магнитной индукции нить сообщает керамической панели не только температуру, но и импульс для излучения ИК волн.
Обогреватель представляет собой панель-плиту с пластинами из полупроводника (так называемый керамический плоский нагреватель). В целом они отдают тепло точечно и направлено, для его равномерного распределения по комнате используется принудительная вентиляция. Такая панель испускает инфракрасные лучи, что значительно повышает КПД устройства. Практически все современные модели оснащены защитой от перегрева и функционируют по технологии, поддерживающей качественный микроклимат. Обогреватели с керамическими нагревательными элементами считаются безопасными в эксплуатации, часть из них имеет таймер для контроля над рабочим процессом или автоматическое обесточивание при переворачивании.
Рис. 30. Устройство керамических нагревательных панелей.
4.1.4.1. Керамические инфракрасные нагреватели
Представляют собой обычный ТЭН, заключённый в керамическую оболочку – корпус. Теплотой от ТЭНа разогревается керамика, а уже от нее тепловые лучи излучаются во внешнюю среду. Керамическая оболочка имеет площадь в несколько раз превышающую площадь ТЭНа, поэтому теплота отдается более активно.
Внешний вид керамического обогревателя показан на рис. 31. Такие нагреватели часто называют панельными инфракрасными нагревателями. Форма нагревательных панелей самая разнообразная. Нагреватель может быть плоским, вогнутым или, наоборот, выпуклым.
Рис. 31. Внешний вид керамического нагревателя.
На передней поверхности видна конфигурация ТЭНа, на задней поверхности находятся проволочные выводы изолированные керамическими бусами. Рабочая температура керамических нагревателей 700-750 °C, мощность - от нескольких десятков Ватт до нескольких килоВатт. Некоторые типы керамических нагревателей имеют открытую, видимую спираль, например, типа HSR. Рабочая температура нагревателя 900 °C, нагреватель предназначен для быстрого разогрева. Внешний вид нагревателей HSR показан на рис. 32.
Рис. 32. Внешний вид керамических нагревателей типа HSR.
Керамические ИК нагреватели бывают трех типов: объемные (сплошные), полые и нагреватели со встроенной термопарой.
Объемные нагреватели достаточно инерционны, долго разогреваются и медленно остывают. В тех случаях, когда нужно периодическое включение и выключение нагревателя, применяются полые нагреватели. Они менее инерционны, что позволяет применять их в различных технологических процессах, где требуется поддержание точной температуры рабочей среды с помощью периодического включения/выключения излучателя. За счет пониженной массы скорость разогрева пустотелых излучателей на 40 % выше, чем у объемных.
В отличие от объемных излучателей большая часть излучения полых нагревателей направлена вперед. Излучению назад мешает полый тепловой барьер с задней стороны, что обеспечивает щадящий температурный режим для элементов корпусных конструкций, а также повышает коэффициент полезного действия излучателя. По сравнению с объемными нагревателями той же мощности снижение потребления электроэнергии полыми нагревателями достигает 15%.
При использовании объемного излучателя такое распределение теплоты можно получить только с использованием рефлектора. Некоторые типы панельных ИК нагревателей имеют встроенную термопару типа K или J, что позволяет осуществлять точный контроль и регулирование температуры. Это очень удобно в технологических процессах.