Трубчатый электронагреватель

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — универсальное устройство, которое используется в различных бытовых приборах. Впервые такая конструкция была предложена американским изобретателем Симпсоном в 1859 году. Промышленное производство ТЭНов в исполнении, которое позволяет изгибать изделие под требуемым углом, было налажено фирмой General Electric в 1918 году. Конструкция этого устройства обеспечивает эффективный нагрев.

Принцип работы

В трубчатых электронагревателях происходит преобразование электроэнергии в тепловую. При этом рабочая среда нагревается конвекцией, излучением или за счет теплопроводности. Простота конструкции и надежность делает возможным использование устройства в бытовых приборах для нагрева различных рабочих сред. Его уникальность заключается в возможности использования при непосредственном контакте с нагреваемой средой в условиях атмосферного и повышенного давления. Трубчатые электронагреватели обладают устойчивостью к ударам и вибрациям.

Водонагревательные устройства

Трубчатый электронагреватель — основной элемент конструкции бойлеров, благодаря которому обеспечивается нагрев воды в баке. В его работе использован общий для подобных устройств принцип — при прохождении электрического тока по нагревательному элементу выделяется тепло, которое передается рабочей среде.

Особенности конструкции

Трубчатые электронагреватели подразделяются на «мокрые», которые имеют контакт с рабочей средой, и «сухие», не соприкасающиеся с ней.

Первый вариант исполнения называется открытым и предусматривает в своей конструкции стальную или медную трубку, которая заполнена веществом с высокой теплопроводностью. Во внутренней части находится нихромовая спираль, обладающая отличными электротехническими свойствами.

Второй вариант — закрытый. В нем используется специальная колба с особыми свойствами. Она изготавливается из магниевого силиката или стеатита. В этом случае передача тепла рабочей среде осуществляется посредством этого кожуха, который имеет с ней непосредственный контакт.

Мокрые ТЭНы

Трубчатые электронагреватели этого типа различаются имеют различную конфигурацию и отличаются мощностью. В зависимости от конструкции они предусматривают гаечное или фланцевое крепление. Производители бойлеров могут использовать фланцы путем литья или штамповки.

Некоторые модели предусматривают крепление для анода. В более простых конструкциях анод не используется. Тип бака бойлера определяет форму трубчатого электронагревателя. ТЭН может быть прямым или гнутым под определенным углом. Материалом нагревательного элемента, как правило, служит сталь или медь.

Сухие ТЭНы

Конструкция представляет собой стержень определенной длины и диаметра. Это менее универсальные устройства, так как изготавливаются для определенной модели водонагревателя. Они обеспечивают быстрый нагрев воды и бесперебойной водоснабжение при возрастании водозабора.

Сравнение «мокрой» и «сухой» конструкций

При фланцевой установке контакт трубчатого электронагревателя с жидкостью неизбежен. В процессе эксплуатации на нем образуется накипь и ржавчина, что приводит к снижению эффективности работы прибора и увеличению потребления электроэнергии. Кроме того, нарушается теплоотвод от поверхности ТЭНа, что приводит к отклонению от нормы термических показателей. Совокупность этих факторов обуславливает быстрый износ устройства. Для увеличения срока службы выполняют мероприятия по сервисному обслуживанию, которые связаны с определенными трудностями, и требуют слива воды из бака.

Фланец и колба «сухого» ТЭНа представляет собой единую конструкцию. Благодаря специальному покрытию внутренней части фланца, обеспечивается надежная защита от развития коррозии и не допускается появление отложений. Для заполнения пространства между элементами устройства используется масло или песок. Масляный вариант обеспечивает высокую скорость нагрева воды в баке за счет большей теплопроводности масла по сравнению с воздухом. За счет этого снижаются затраты электроэнергии. Модели, в которых используется песок, облегчают конструкцию без снижения ее эффективности.

Безопасность эксплуатации «мокрых» трубчатых электронагревателей снижается по мере увеличения слоя отложений на нем. Накипь может стать причиной пробоя, вследствие которого возникает вероятность электрического удара. Закрытые модели исключают возникновение подобного явления. Керамика или стеклокерамика, используемая для изготовления колб, не создает условий для скопления отложений и не допускает перегрева устройства. При этом упрощается сервисное обслуживание ТЭНа, так как нет необходимости удалять воду из бака при выполнении этой операции.

Изделия сухого типа — компактные, поэтому имеется возможность установки в один бойлер двух нагревательных элементов. Это способствует увеличению надежности и срока эксплуатации водонагревателя, который составляет около 15 лет. При использовании «мокрых» нагревательных элементов срок службы не превышает 5 лет.

Стиральные машины

Для выполнения своей функции стиральной машине требуется только холодная вода, так как конструкция агрегата предусматривает в своем составе трубчатый электронагреватель. Нагрев воды до требуемой температуры осуществляется благодаря ТЭНу, встроенному в бак.

Как правило, для нагревательного элемента отводится место в нижней части аппарата, которое защищено передней или задней крышкой. В некоторых моделях ТЭН устанавливается сбоку и закрыт стенкой стиральной машины.

Принцип действия

Внутри нагревательного элемента находится проводник, который обладает высоким электрическим сопротивлением, и способен нагреваться до высокой температуры. Он имеет оболочку из диэлектрика с высокой теплопроводностью, который предназначен для передачи тепла в рабочую среду. Нагревательная спираль имеет на концах контакты, которые соединяются с электрической сетью, и подают напряжение. Для определения температуры нагрева воды рядом установлен термодатчик.

Одновременно с запуском определенной программы стирки управляющий блок стиральной машины подает команду на трубчатый электронагреватель, которая обеспечивает поступление тока на устройство. При прохождении тока ТЭН нагревается и отдает тепло воде в баке. При достижении температуры, заданной программой, с датчика поступает сигнал на управляющий блок, и он прекращает подачу электроэнергии на ТЭН.

Основные характеристики

Основной параметр трубчатого электронагревателя — это его мощность, которая может достигать величины в 2,2 кВт. Скорость нагрева воды в баке стиральной машины напрямую зависит от этой характеристики. Электрическое сопротивление элемент находится в диапазоне 20-40 Ом. Непродолжительные изменения напряжения в сети не оказывает влияния на работу прибора, так как он обладает большим сопротивлением и инерционностью.

Причины выхода из строя

Заводской брак — редкая, но вероятная причина поломки трубчатого электронагревателя. Для устранения неисправности необходимо заменить элемент на новый с подходящими параметрами.

Основная проблема, возникающая при эксплуатации стиральной машины, связана с образованием накипи на поверхности ТЭНа. Присутствие отложений на поверхности устройства приводит к снижению его эффективности. Кроме этого, накипь обеспечивает условия для развития коррозионных процессов, которые становятся причиной разгерметизации металлического корпуса и короткого замыкания.

В обоих случаях ТЭН не подлежит ремонту, а требует замены.

Особенности конструкции

Конфигурация ТЭНа зависит от модели стиральной машины. Чаще всего, эта деталь принимает W- и U-образную форму. Кроме того, существуют варианты исполнения в виде спирали.

Для крепления трубчатого электронагревателя используются различные способы, а для соединения с электросетью используются клеммы разной высоты. Нередко для фиксации устройства применяется штуцер, диаметр фланца которого зависит от модели аппарата.

В конструкцию могут входить предохранители, которые защищают от перегрева, и температурный датчик.

При замене трубчатого электронагревателя следует обратить внимание на мощность новой детали. При несоответствии этого параметра правильность выполнения программы стирки, требуемая скорость и степень нагрева не гарантируются.

Холодильники

Казалось бы, что может быть общего у холодильников и нагревательных элементов, ведь они выполняют противоположные функции. Однако трубчатые электронагреватели играют важную роль в холодильном оборудовании. Они имеют специфическую конструкцию и обладают гибкостью, и выполняют несколько функций.

Назначение

Вода способна конденсироваться на охлажденных поверхностях, что в полной мере проявляется при работе холодильника. Рабочее пространство агрегата имеет значительно меньшую температуру, чем температура помещения, в котором он установлен. При открывании двери холодильника более теплый воздух проникает во внутреннее пространство холодильника и приводит к образованию конденсата.

В современных холодильниках используется система NO FROST, для реализации которой используется трубчатый электронагреватель. Это устройство рассчитано на режим работы, учитывающий условия эксплуатации агрегата, и предназначено для удаления конденсата, образующегося в испарителе.

Система NO FROST

В морозильных камерах холодильников с системой NO FROST отсутствует статический испаритель, что принципиально отличает их от устройств, в которых предусмотрено статическое охлаждение. Система состоит из таких элементов как испаритель, трубчатый электронагреватель, тепловое реле, таймер, вентилятор и слив воды.

Работа системы построена по следующему принципу. Испаритель находится под управлением электронного блока, который оборудован таймером. Он производит отключение компрессора и подает напряжение на ТЭН с определенным интервалом, что позволяет осуществлять оттаивание испарителя. Подача тока на нагревательный элемент прекращается при срабатывании термодатчика при достижении определенной температуры.

Трубчатый электронагреватель холодильника отличается надежностью, но при перепадах напряжения в сети возможен его выход из строя. Ремонт этого устройства нецелесообразен, поэтому производят его замену.