Лк. 9.

Пз. 7.

Электронагревательные приборы

1. Общие сведения

Электрический нагрев по сравнению с другими видами на­грева (при помощи газа, жидкого или твердого топлива) имеет ряд существенных преимуществ:

1. отсутствие вред­ных выделений, при открытом горе­нии природного газа выделяются продукты неполного сгорания (углекислый газ, вода, оксид углерода, смолистые вещества и др.),

2. электроприборы взрывобезопасны,

3. нагревательные электроприборы имеют коэффициент полезного действия (КПД) 55...95%, у нагревательных приборов, работающих на твердом топливе, КПД равен 12...20%, на жидком топливе - 20 40%, на газообразном - 50...60%.

4. у электроприборов можно регулиро­вать степень нагрева до определенной температуры.

Электронагреватели бытовых приборов — это устройства преобразующие электрическую энергию в тепловую.

Тепло от нагревательного элемента к нагреваемому телу может передаваться путем теплопроводности, конвекции или излучения.

Передача тепла непосредственно от более нагретого тела к менее нагретому телу (или от более нагретых частей тела к менее нагретым) называется теплопроводностью (например, в элект­роутюгах).

Распространение тепла путем передвижения самих нагретых частиц вещества называется конвекцией.

Например: при нагревании воды снизу нижние нагретые более легкие слои поднимаются вверх, а более тяжелые холодные слои опускаются вниз. Возникают так называемые конвекционные потоки, температура воды повышается.

Возможна передача тепла излучением от более нагретого тела, к менее нагретому телу (например, от электрокаминов).

В электронагревательных приборах передача тепла нагре­ваемому телу основана на одном из этих принципов или на их со­вокупности.

Электронагревательные приборы состоят из:

• корпуса,

• на­гревательного элемента,

• включающих и регулирующих уст­ройств,

• контактных штифтов,

• электроизоляционных и теплоизо­лирующих материалов.

Сплавы, из которых изготовляют проволоку или ленту для нагревательных элементов, должны обладать высоким удельным сопротивлением для обеспечении компактности конструкции и малой зависимости от окружающей среды.

Кроме этого, они должны длительно выдержи­вать высокую температуру, не расплавляясь и не окисляясь.

Больше всего удовлетворяют этим требованиям специальные сплавы — константан, нихром и фехраль.

Константан — выпускается в виде проволоки или ленты диаметром или толщиной от 0,003 мм и более.

Из-за относительно низкой рабочей температуры в основном применяется для изготовления нагревательных элементов кипятильников.

Нихром — выпускается в виде проволоки диаметром 0,2... 10 мм, и ленты толщиной 0,2...3 мм при ширине 6...30 мм.

Достоинством этого сплава является высокая допустимая рабочая температура (до 1100°С). Нагревательные элементы, изготовленные из нихромовой проволоки или ленты, применяются в элект­рических плитках, утюгах, чайниках и других бытовых приборах.

Фехраль — выпускается в виде проволоки диаметром 0,2...6 мм. Его достоинством является относительно низкая стои­мость (содержание железа 80%), а недостатком — сравнительно низкая допустимая рабочая температура (до 850°С). Нагреватель­ные элементы, изготовленные из фехралевой проволоки, приме­няются также в электрических плитках, чайниках, утюгах и др.

Во всех нагревательных элементах токопроводящую про­волоку и ленту тщательно изолируют от корпуса. От этого зави­сят качество и надежность электронагревательных приборов, а также их электробезопасность.

Обычно для изоляции применяют материалы с высокими электро- и теплоизоляционными свойствами, а также высокой механической прочностью, так как они должны выдерживать ча­стые колебания температуры и при нагревании расширяться в такой же степени, как и проводники.

Лучшими изоляционными материалами для нагрева-­ тельных электроприборов с температурой нагрева не выше 600°С считаются фарфор, натуральная слюда и жароупорный миканит (кусочки слюды, склеенные жидким стеклом или борной кислотой).

Для приборов с температурой нагрева 700. ..900°С применяют алунд - почти чистый оксид алюминия, жженую магнезию - порошок оксида магния.

Для приборов с более высокой температурой нагрева (свыше 900°С) применяют шамот (огнеупорную глину), кварцевый песок (SiO₂) и периклаз (MgO).

Для компактности прибора при изготовлении нагревательных элементов проволоку диаметром 0,3...0,6 мм свивают в спираль, а ленту наматывают на плоское электроизоляционное основание.