Elementi riscaldanti tubolari. Scegliere uno scaldabagno in base al tipo di elemento riscaldante

Molti dispositivi moderni hanno un elemento riscaldante come parte principale del loro design. È dotato di una serie di dispositivi che forniscono alimentazione elettrica, isolamento elettrico dell'elemento e protezione da danni meccanici.

Tra tutti i tipi di elementi riscaldanti elettrici, il più comune è quello tubolare. Viene utilizzato attivamente nella progettazione di dispositivi di riscaldamento a bassa e media temperatura. Questi elementi sono protetti dalle influenze esterne, compreso l'accesso all'aria.

La maggior parte di questi elementi sono costituiti da un tubo metallico piccolo spessore. Contiene una spirale fatta di filo con un grande resistenza elettrica. I cavi a spirale sono collegati all'asta di contatto. L'elemento riscaldante è collegato alla rete tramite i terminali esterni dell'asta. Il materiale del tubo è spesso acciaio al carbonio. Viene utilizzato per realizzare tende che si riscaldano non oltre i 450°C durante il funzionamento. Se l'elemento riscaldante funziona a una velocità superiore condizioni di temperatura o in un ambiente aggressivo, in questo caso come materiale di produzione viene utilizzato l'acciaio inossidabile.

Nella progettazione della tena, il componente principale è il tubo che contiene spirale di nicromo. Altri componenti del design dell'elemento riscaldante sono:

riempitivo;
perno di uscita;
manicotto di tenuta;
dado per il fissaggio;
conclusioni.

Per isolare la spirale, all'interno del tubo viene versato un riempitivo che ha una buona conduttività termica, e allo stesso tempo ha elevate proprietà in termini di isolamento elettrico. Nella maggior parte degli elementi riscaldanti, il riempitivo è il periclasio, che è una miscela di magnesio in forma cristallina. Quando il tubo è pieno di riempitivo, viene crimpato. L'elemento riscaldante può essere piegato per dargli la forma desiderata. Per isolare le aste di contatto degli elementi riscaldanti viene utilizzato un materiale speciale. Le estremità sono sigillate con vernice siliconica che offre un elevato grado di protezione dall'umidità.

Vantaggi e svantaggi degli elementi riscaldanti

Per avere una comprensione più completa degli elementi riscaldanti, sarà utile che ciascun consumatore familiarizzi con i vantaggi e gli svantaggi di questi elementi.

Vantaggi

Elementi riscaldanti tubolari, che vengono spesso utilizzati negli impianti di riscaldamento dell'acqua, presentano alcuni vantaggi:

versatilità;
affidabilità;
sicurezza del servizio.

Quando si contattano mezzi gassosi e liquidi, l'uso di questi elementi è abbastanza accettabile. Sono resistenti agli urti e alle vibrazioni. Inoltre, questi elementi sono a prova di esplosione. Quando si utilizzano elementi riscaldanti tubolari temperatura operativa può raggiungere fino a 800°C. Questa caratteristica dei riscaldatori ne consente l'utilizzo in dispositivi di riscaldamento induttivo e convettivo. Possono essere utilizzati anche negli impianti di riscaldamento IR. Durante il processo di fabbricazione di questi elementi, le spirali vengono sigillate. Ciò determina l'elevata risorsa degli scaldacqua, che può arrivare fino a 10mila ore.

Gli elementi riscaldanti moderni si differenziano per il loro design, che consente di integrarli in vari dispositivi di riscaldamento. Possono essere utilizzati negli impianti di riscaldamento uso domestico, così come nelle apparecchiature di riscaldamento industriale. Attualmente sono disponibili sul mercato decine di tipo a cartuccia, il cui diametro può variare da 6,5 a 20 mm. Loro caratteristica principaleè costituito da uno spessore superficiale significativo. Oltre a questi, ai consumatori vengono offerti anche elementi riscaldanti con una superficie di trasferimento del calore sviluppata.

Screpolatura

Se parliamo degli svantaggi delle ombre, è necessario notare quanto segue:

elevato consumo di metalli;
Il costo significativo di questi elementi è dovuto all'uso di materiali costosi nella loro costruzione: nicromo, acciaio inossidabile;
non troppo a lungo termine servizi;
incapacità di ripararli se la spirale si brucia.

Come scegliere un elemento riscaldante

Quando si scelgono le ombre per il dispositivo, è necessario tenere conto di:

scopo dell'elemento riscaldante;
il suo potere;
voltaggio,
termini di utilizzo.

È possibile rimuovere potenze diverse da un'unità di superficie del tubo. Dipende dalle condizioni in cui viene utilizzato l'elemento riscaldante. Anche il materiale del tubo e del riempitivo è importante. Quando si sceglie un elemento riscaldante, si guida principalmente dalla potenza stimata richiesta per riscaldare l'acqua. Durante il calcolo, utilizzare la seguente formula:

Pcalc = (Kz x Rpol) / rendimento,

dove Кз - fattore di sicurezza (1,1 - 1,3), efficienza - fattore di efficienza, tenendo conto delle perdite di potenza.

Funzionamento degli elementi riscaldanti

Il motivo principale del guasto dell'elemento riscaldante è una violazione della tenuta delle estremità di uscita. Un altro motivo comune per cui un elemento perde la sua funzionalità è la corrosione sulla superficie del guscio. Surriscaldamento dello scaldabagno, che provoca la rottura della spirale, porta anche al cedimento dell'elemento. Questi motivi sono dovuti principalmente alle forze significative che si verificano sulle aste di contatto quando si collegano i fili agli elementi riscaldanti.

La risorsa di elementi riscaldanti per l'acqua può essere aumentata se si seguono le raccomandazioni seguenti:

Non applicare una forza significativa ai dadi dell'asta di contatto. Altrimenti, le estremità di ingresso verranno depressurizzate;
dovrebbero essere escluse le situazioni in cui gli elementi riscaldanti funzionano senza acqua;
Quando si utilizzano riscaldatori negli impianti, è necessario rimuovere il calcare dalla superficie dell'elemento riscaldante una volta ogni 3 mesi. Evitare depositi di spessore superiore a 2 mm.

Come utilizzare correttamente l'elemento riscaldante?

Molto spesso elementi riscaldanti tubolari perdere la capacità di lavorare per i seguenti motivi:

il guscio del riscaldatore è depressurizzato;
a causa del surriscaldamento, il tubo tena si è rotto;
ruggine causata da stoccaggio improprio;
ignoranza delle regole per l'utilizzo dell'elemento riscaldante e delle precauzioni di sicurezza.

Per evitare tali problemi e prolungare la durata dell'elemento riscaldante durante il suo funzionamento, è necessario segui i consigli degli esperti:

Quando si collegano i fili agli elementi riscaldanti dell'acqua, è necessario non serrare saldamente le aste di contatto con i dadi. In questo caso le estremità dell'elemento riscaldante non scoppieranno;
È vietato accendere l'elemento riscaldante senza metterlo in acqua. Se una persona accende prima l'elemento riscaldante tubolare e poi versa acqua, ciò potrebbe provocare un'esplosione con conseguenti lesioni;
È necessario pulire regolarmente l'elemento riscaldante dalle incrostazioni, una volta ogni tre mesi.

Informazioni utili

Per resistenze tubolari utilizzate nella costruzione di lavatrici, speciali l'acqua dura è pericolosa. Contiene sali di calcio e magnesio che si depositano sulla superficie del tubo durante il funzionamento. Di conseguenza, si forma una crosta bianco. Se non lo si rimuove dalla superficie dell'elemento riscaldante, ciò può causare guasti all'apparecchiatura. Per evitare conseguenze indesiderate del contatto con elementi riscaldanti dell'acqua dura, si consiglia di utilizzare uno dei seguenti metodi:

Conclusione

L'elemento riscaldante è una parte importante in molti dispositivi. Avere a casa tua lavatrice o utilizzando attivamente uno scaldabagno, particolare attenzioneÈ necessario prestare attenzione per mantenere l'elemento riscaldante in condizioni di lavoro. La procedura più importante è decalcificazione regolare dalla superficie dell'elemento riscaldante. Questa è la chiave per un funzionamento a lungo termine e senza problemi dell'elemento tubolare. Ma questo è esattamente ciò che desidera ogni proprietario di dispositivi dotati di elementi riscaldanti.

Il cuore di un dispositivo elettrico per il riscaldamento dell'acqua è chiamato elemento riscaldante. A causa del passaggio di corrente elettrica attraverso l'elemento riscaldante con il suo riscaldamento, il liquido nel dispositivo di riscaldamento dell'acqua viene riscaldato.

Gli elementi riscaldanti possono essere suddivisi in:

“bagnati”, che sono a diretto contatto con l'acqua;
“secco”, non a contatto con il liquido.

Oggi ci sono due riscaldatori termoelettrici completamente diversi in termini di caratteristiche di design, presentati:

Riscaldatori elettrici tubolari (riscaldatori);
Elementi riscaldanti in soapite.

Caratteristiche di progettazione degli elementi riscaldanti

Per determinare quale elemento riscaldante è migliore, è necessario comprenderne le differenze di progettazione.
Il nome dell'elemento riscaldante “umido” è dovuto al suo contatto diretto con il liquido riscaldato al suo interno serbatoio per il riscaldamento dell'acqua. Inoltre, tale elemento riscaldante è chiamato aperto. Il design di questo riscaldatore termoelettrico è caratterizzato dalla presenza di un tubo cavo di acciaio o rame riempito con una sostanza altamente termoconduttiva sotto forma di ossido di magnesio o sabbia di quarzo. L'”interno” della struttura è rappresentato da una spirale di filo di nicromo.

In un elemento riscaldante chiuso, il dispositivo di riscaldamento è isolato con uno speciale pallone in ceramica ad alta resistenza. Per realizzare la fiaschetta utilizzano silicato di magnesio, steatite e non metallo. A causa di questa differenza strutturale, il trasferimento di calore dall'elemento riscaldante al liquido avviene attraverso un involucro a contatto con l'acqua.

Quando si parla di quali elementi riscaldanti siano migliori, vale la pena tenere presente che gli elementi riscaldanti tendono a differire per caratteristiche di configurazione e potenza. Gli elementi riscaldanti "umidi" sono caratterizzati da differenze nel tipo di fissaggio, presenza di una presa anodica, forma e materiale. Pertanto, l'elemento riscaldante può essere dado e flangia. A seconda del produttore della caldaia, le flange possono essere realizzate come elementi fusi o stampati. A seconda della presenza di elementi di fissaggio per l'anodo sul dado o sulla flangia, gli elementi riscaldanti possono essere senza fissaggio dell'anodo o avere elementi di fissaggio sotto forma di filettatura. La forma del riscaldatore termoelettrico è determinata dal tipo di bollitore. Secondo questa caratteristica gli elementi riscaldanti possono essere realizzati sotto forma di elementi diritti o piegati in diverse direzioni. La produzione più comune sono gli elementi riscaldanti in rame o acciaio inossidabile.

Gli elementi riscaldanti “a secco” sono caratterizzati dalla presenza di un'asta di varie lunghezze e diametri. Il guscio di questi dispositivi di riscaldamento è principalmente realizzato acciaio inossidabile. Gli elementi riscaldanti Soaptite non sono universali: la loro produzione è specifica per ciascun modello di scaldabagno.

Quale elemento riscaldante preferire?

Per determinare quale scaldabagno con quale elemento riscaldante è meglio acquistare, è necessario considerare le caratteristiche operative degli scaldacqua termoelettrici.

Gli scaldacqua convenzionali sono caratterizzati dall'installazione flangiata degli elementi riscaldanti, che ne facilita il contatto con il liquido. Tale fissaggio contribuisce alla comparsa di incrostazioni e corrosione elettrolitica sul riscaldatore termoelettrico, il che aiuta a ridurre il trasferimento di calore dalla superficie riscaldante all'acqua. Ciò, a sua volta, porta ad un aumento del tempo di riscaldamento del liquido e al consumo di energia. A causa dell'insufficiente rimozione del calore dalla superficie dell'elemento riscaldante, il suo normale indicatore termico di funzionamento viene superato. Nonostante l'uso di soluzioni progettuali aggiuntive che impediscono i depositi di calcare, i riscaldatori tradizionali sono caratterizzati da un rapido guasto. Inoltre, il loro servizio è complicato.

Negli elementi riscaldanti “a secco”, la flangia e il bulbo si presentano come un corpo unico. Il riscaldatore è caratterizzato dall'isolamento con un tubo, attraverso la cui superficie il calore viene trasferito all'acqua. Il rivestimento della flangia stessa e della superficie interna del serbatoio è realizzato in smalto, che ha proprietà repellenti, grazie alle quali si verifica la protezione anticorrosione e si prevengono i depositi di calcare. Un design ad aria così semplice ha un costo accessibile, in base al quale è possibile una certa varietà di elementi riscaldanti "a secco":

A base di olio, in cui lo spazio tra i tubi protettivi e l'elemento riscaldante è riempito d'olio. A differenza dell’aria, l’olio ha una maggiore conduttività termica. Grazie a questa proprietà, il consumo energetico per il riscaldamento del liquido viene ridotto più volte.
Sabbia, caratterizzata dalla presenza di sabbia nello spazio interelemento. In un tale elemento riscaldante, la sostituzione dell'elemento riscaldante ha un'opzione leggera.

Oltre al fatto che durante il funzionamento dei riscaldatori termoelettrici “umidi” si “sporcano” di incrostazioni, in caso di guasto è possibile una scossa elettrica. Al contrario, i riscaldatori chiusi hanno una durata maggiore e una quasi totale assenza di possibili scosse elettriche. I tubi stessi sono realizzati in ceramica e vetroceramica, il che aiuta a ridurre la formazione di calcare all'interno del dispositivo, oltre a prevenire il surriscaldamento della superficie dell'elemento riscaldante. La produzione di questo tipo di riscaldatori termoelettrici ne riduce il numero servizio, tuttavia, non ne esclude la periodica sostituzione.

Parlando di quale elemento riscaldante sia migliore, vale la pena notare che i riscaldatori "a secco" hanno dimensioni più compatte rispetto alle loro controparti aperte. Grazie a questa caratteristica dimensionale, è possibile utilizzare contemporaneamente due elementi riscaldanti in uno scaldabagno, il che contribuisce ad aumentare la durata e l'affidabilità della caldaia.

Con una tensione stabile e condizioni operative adeguate, la durata di un elemento riscaldante “umido” è di circa 5 anni, i riscaldatori “a secco” dureranno circa 15 anni. Va ricordato che con il tempo qualsiasi elemento riscaldante tende a esaurire la sua durata. In questa situazione un elemento riscaldante chiuso presenta un innegabile vantaggio, ovvero la possibilità di sostituirlo senza scaricare l'acqua dalla caldaia. L'elemento riscaldante in tali dispositivi viene semplicemente svitato dalla flangia.
Il costo degli elementi riscaldanti aperti è inferiore e la loro manutenzione è più pratica. Se non è prevista la manutenzione della caldaia, la scelta migliore sarà la scelta di uno scaldabagno con elemento riscaldante chiuso.

L'elemento riscaldante converte l'elettricità in calore attraverso un processo resistivo o riscaldamento Joule. Corrente elettrica passando attraverso l'elemento riscaldante incontra una resistenza, a seguito della quale lo riscalda. A differenza dell'effetto termoelettrico, questo processo non dipende dalla direzione del flusso di corrente.

Nicromo: la stragrande maggioranza è costituita da nicromo 79/21 (79% nichel, 21% cromo), ad esempio gli elementi riscaldanti Fastov, sono prodotti sotto forma di filo, nastro o striscia. È un materiale di prima classe perché ha una resistenza relativamente elevata e forma uno strato di ossido di cromo quando viene riscaldato per la prima volta. Il materiale sotto questo strato non si ossida ed è protetto dalla distruzione e dalla combustione.
Resistenza ai metalli: La resistenza metallica degli elementi riscaldanti può essere sotto forma di filo o nastro, diritta o a spirale. Sono utilizzati in dispositivi di riscaldamento generali come elementi riscaldanti, tostapane, asciugacapelli, forni per riscaldamento industriale, riscaldamento a pavimento, riscaldamento a tetto (per evitare la formazione di ghiaccioli), riscaldamento a valle (per sciogliere neve e ghiaccio), essiccatori, ecc.

I materiali più comuni utilizzati per la produzione di elementi riscaldanti a Fastov presso Elektronagrevatel ODO:

Nicromo - fili e strisce;
Cupronichel (rame-nichel) - leghe per il riscaldamento a basse temperature.

Elementi riscaldanti in ceramica

Materiali refrattari ceramici e hanno bassa densità, temperatura lo scioglimento è 2030°C. Ad alte temperature formano biossido di silicio, proteggendo il metallo da ulteriore ossidazione. Regione applicazione di elementi riscaldanti include:

bicchiere industria e fare ceramica;
forni per trattamenti termici;
produzione di circuiti a semiconduttore.

Elementi riscaldanti compositi

Elementi riscaldanti tubolari

Gli elementi tubolari sono generalmente costituiti da una sottile bobina di nicromo o da un filo di lega resistente al calore contenuto in un tubo metallico (leghe inossidabili come Incoloy o rame) e isolato con polvere (ossido di magnesio).

Per mantenere un'umidità costante nell'isolante igroscopico, le estremità sono dotate di materiale isolante, come ceramica o gomma siliconica o una combinazione di entrambi. Il tubo viene fatto passare attraverso uno stampo per comprimere la polvere e massimizzare il trasferimento di calore. Possono essere diritti (come in un tostapane) o curvi per coprire lo spazio riscaldato (ad esempio, in forni elettrici e caffettiera).

Elementi riscaldanti in polimero

I riscaldatori a resistenza possono essere realizzati con materiali PTC in gomma conduttiva, dove la resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura. Un tale riscaldatore genererà un'elevata potenza per riscaldare l'acqua quando fa freddo e manterrà costantemente la temperatura desiderata.

A causa della diminuzione resistività riscaldatore, un tale elemento riscaldante non sarà mai in grado di produrre più calore del necessario. Se riscaldati a una determinata temperatura, i materiali PTC agiscono come isolante elettrico e non consentono il passaggio della corrente, dopodiché smettono naturalmente di riscaldarsi. La temperatura può essere selezionata durante il processo di produzione, con temperature tipiche comprese tra 0 e 80 °C (32 e 176 °F).

Pertanto, l'elemento riscaldante è costituito da materiali polimerici si autoregolamenta. Ciò significa che mantiene autonomamente una temperatura costante senza bisogno di regolazione elettronica. Autolimitazione significa che il riscaldatore non è in grado di superare una determinata temperatura e non richiede l'uso di una protezione contro il surriscaldamento.