Работа нагревательного элемента: Электрические нагревательные элементы. Виды и устройство

Содержание

Электрические нагревательные элементы. Виды и устройство

Известные большинству пользователей электрические нагревательные элементы относятся к категории устройств, преобразующих энергию тока в тепло. Эти изделия устанавливаются в большинство бытовых нагревательных приборов, а также в обогреватели, используемые на предприятиях общественного питания. Агрегаты, в которые встроены электрические ТЭНы или спирали из нихрома, очень часто применяются и в промышленных целях.

По своей конструкции и функциональным особенностям электрические нагревательные элементы подразделяются на изделия открытого типа или спирали и на закрытые ТЭНы. Первые отдают тепло окружающей среде (воздуху) за счет эффекта конвекции, вызванного тепловым излучением источника. Этот тип нагревателей монтируется на термостойких диэлектрических основаниях в специально обустраиваемых канавках или подвешивается на непроводящих ток кронштейнах. Исходным материалом для изготовления таких оснований чаще всего служит керамика.

Нагреватели закрытого типа изготавливаются в виде законченных и готовых к эксплуатации изделий (ТЭНов), применяемых для нагрева жидких сред.

Полностью герметичные электрические нагревательные элементы закрытого типа в свою очередь подразделяются на трубчатые и ребристые. Обе эти разновидности имеют одинаковое устройство с той лишь разницей, что у ребристых изделий или РЭНов рабочая поверхность значительно больше, чем у трубчатых.

При производстве РЭНов величина их тепловой отдачи задается путем изменения площади наружной поверхности нагревательного элемента. Количество ребер в них варьируется в зависимости от требуемой эффективности обогрева. Низкий показатель удельной мощности этих устройств позволяет применять их для нагрева жидких сред путем конвекции без опасности перегрева и перегорания рабочей спирали.

Устройство и принцип работы нагревателей

Электрические нагревательные элементы закрытого типа состоят из следующих основных частей:

Теплопроводящая трубчатая оболочка (электрически изолированный кожух).
Токопроводящая спираль из материалов с низким показателем электропроводности (нихром).
Проводники, подводящие к нагревателю сетевое электропитание 220 В.

Теплопроводящая оболочка изделия, как правило, делается из чистой меди или латуни. Иногда для ее изготовления используются сталь или алюминий с нанесенным поверх них защитным покрытием.

При производстве спиралей обычно используются сплавы никеля с хромом, в которые иногда добавляются железо с алюминием. Концы проволоки навиваются на контактные стержни из малоуглеродистой или нержавеющей стали. Чтобы исключить возможность попадания влаги во внутренние полости трубки – ее торцевые части тщательно герметизируются. К этой категории устройств относятся и известные всем кипятильники, широко применяемые в быту.

Принцип работы приборов закрытого типа (ТЭНов) предельно прост. При протекании тока по спирали, изготовленной из проводящего материала с высоким удельным сопротивлением, она раскаляется. За счет эффекта теплопередачи спиралеобразный проводник нагревает защитную оболочку устройства. Последняя при контакте с жидкостями передает ей энергию тепла, обеспечивая прогрев до нужной температуры.

Электрические нагреватели открытого типа обеспечивают обогрев воздушной среды за счет конвекции в близлежащие слои. При передаче тепла от одной воздушной прослойки к другой происходит постепенный нагрев всего окружающего пространства.

Области применения

Электрические нагревательные элементы, входящие в состав обогревателей открытого и закрытого типа, широко применяются в быту (в электропечах, в ТЭНах и в кипятильниках). Они устанавливаются в стиральных и посудомоечных машинах, а также в бойлерах различного типа и мощности (например, в проточных и накопительных агрегатах). Большим спросом пользуются эти приборы и на предприятиях общественного питания: в столовых, кафе и ресторанах.

На промышленных производствах устройства открытого типа востребованы при необходимости обогрева замкнутых воздушных пространств и при изготовлении специальных печей и тепловых пушек. Закрытые нагревательные элементы часто используются в бойлерах и в ТЭНах промышленного назначения. Специальные образцы электрических нагревателей применяются в жарочных шкафах, в электрических плитах и духовках, а также в кофеварках, чайниках и в отопительных приборах различной конструкции.

Преимущества и недостатки

К преимуществам нагревательных элементов, работающих за счет электрической энергии, относят:

Эффективность используемого оборудования (высокий КПД).
Возможность автоматизации процесса обогрева и регулировки температуры в широких пределах.
Экологическая чистота.
Устойчивость к вибрациям, к механическим воздействиям и климатическим факторам (к резким перепадам температур и колебаниям давления, в частности).
Простота обслуживания и ремонта.
Надежность и защищенность от случайного возгорания.

Существенный недостаток электрических нагревателей открытого типа – непосредственный контакт материала спиралей с окружающим воздухом и возможность его окисления.

Поскольку этот процесс происходит при высоких температурах – сроки эксплуатации таких приборов строго ограничены. Этим и объясняется то, что гораздо чаще на практике используются герметичные электронагреватели закрытого типа: ТЭНы или РЭНы. Минусом последних считаются проблемы с изготовлением нагревателей сложной конфигурации, что существенно сокращает ассортимент выпускаемых изделий и повышает их стоимость.

Какими показателями характеризуются электрические нагревательные элементы

Одна из важнейших характеристик закрытых ТЭНов – конфигурация трубчатого кожуха, выбираемая из множества вариантов. Она зависит от условий эксплуатации конкретного изделия и от объемов обогреваемой жидкости.

К другой характеристике этих элементов относят состав изолятора, заполняющего пространство между спиралью и корпусом трубки. Его функцию выполняют либо периклазовый порошок, засыпаемый в трубку при производстве изделия, либо кварцевый песок или шамот.

Все перечисленные изоляционные материалы отличаются следующими свойствами:

Большое удельное сопротивление и низкое влагопоглощение.
Высокий показатель теплопроводности.
Инертность (они не вступают в химические реакции с материалом спирали).
Механическая прочность.

Периклаз – это особый кристаллический порошок, получаемый путем расплава окиси магния с содержанием до 96%. Он получается в результате плавления увлажненной магнезии в электродуговых печах специальной конструкции.

В отличие от периклаза кварцевый песок – это практически чистая окись кремния (98-99%) с минимальным содержанием добавок. Шамот представляет собой огнеупорную глину, хорошо прокаленную и измельченную до порошкообразного состояния. К техническим показателям можно отнести и вид теплового оборудования, в котором используются нагревательные элементы.

Так, устройства типа «ТЭН» устанавливаются в следующие виды нагревательного оборудования:

Электрические котлы с промежуточным обогревом.
Проточные и накопительные водонагреватели.
Бытовые кипятильники.
Жарочные и пекарные шкафы, а также фритюрницы и подобные им агрегаты.

Электрические нагревательные элементы изготавливаются из материалов, которые выбираются в зависимости от температуры и химических свойств обогреваемой среды. От этих показателей зависят и такие характеристики, как диаметр трубки, удельная мощность прибора и сроки его эксплуатации. Один из основных параметров, характеризующих работу таких нагревательных элементов – удельная поверхностная мощность, измеряемая в ваттах на метр квадратный.

Изменять этот показатель можно двумя способами. Первый реализуется путем повышения скорости прогона воздуха через обогреватель, а второй – за счет изменения рабочей температуры ТЭНа, достигающей значений порядка 450-650°C. При таком показателе на наружной поверхности нагревательного элемента начинает проявляться эффект, называемый «лучистым теплообменом». За счет этого мощность обогрева резко возрастает. При оценке электрических показателей таких приборов следует отметить, что они рассчитаны на напряжение 220 В и питаются переменным током частотой 50 Герц.

Методика расчета спирали нагревателей

Расчет рабочих характеристик спирали нагревателей чаще всего производится с помощью таблиц токовых нагрузок. При желании получить более точные результаты прибегают к формулам, в основу которых заложен показатель удельной мощности (ее величина, приходящаяся на единицу площади). Соответственно определению этот параметр измеряется в ваттах на сантиметр квадратный. При проведении расчетов обязательно учитывается температура поверхности самого излучателя и скорость отведения тепла.

Электрические нагревательные элементы выпускаются в исполнениях, с удельными мощностями в диапазоне от 0,01 до 12,0 КВт. Максимально возможное значение зависит от следующих данных:

Диаметр трубчатой греющей части нагревателя (ТЭНа) и ее длина.
Материал защитной оболочки.
Среда, в которой предполагается эксплуатировать агрегат.
Номинальная величина удельной мощности.

Электрические нагревательные элементы способны обеспечить нужную тепловую отдачу лишь в том случае, если последний показатель будет соответствовать номинальному значению. Существенные отклонения от него приведут к нежелательным последствиям. При снижении этого показателя невозможно обеспечить требуемую теплоотдачу, а при его увеличении ТЭН может просто перегореть.

информационная статья компании Полимернагрев на сайте tvoy-nagrev.ru

Огонь был одним из самых ранних и величайших открытий человечества — примерно один или два миллиона лет назад. В наш современный век реактивных двигателей, космических ракет, стальных небоскребов и синтетических пластмасс дым и пламя могут показаться доисторическими. Но все четыре из этих изобретений — и десятки других — в той или иной степени полагаются на огонь.

Иногда на то, чтобы разжечь огонь, уходит много времени: например, угольные паровозы нужно разжечь за несколько часов до того, как они потянут поезда. В других случаях пожар вспыхивает тогда, когда вы меньше всего этого ожидаете, угрожая жизни, зданиям и всему, что вам дорого. Разве не было бы замечательно, если бы огонь можно было контролировать так же легко, как электричество, чтобы вы могли включать и выключать его в любой момент? Это основная идея нагревательных элементов

. Они — «огонь» внутри таких вещей, как электрические обогреватели, душевые , тостеры , плиты, фены, сушилки для одежды, паяльники и всякая другая бытовая техника. Нагревательные элементы дают нам силу огня с удобством электричества. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как они работают!

На фото: электрический нагреватель с открытой спиралью. При нагревании спираль начинает светиться красным.

Производство тепла из электричества

В школе мы узнаем, что одни материалы хорошо переносят электричество, другие — плохо. Хорошие носители электричества называются проводниками, а плохие носители — изоляторами. Проводники и изоляторы часто лучше описывать, говоря о том, какое сопротивление они оказывают, когда через них протекает электрический ток. Таким образом, проводники имеют низкое сопротивление (через них легко проходит электричество), в то время как изоляторы имеют гораздо более высокое сопротивление (это настоящая борьба за прохождение электричества). В электрической или электронной схеме мы можем использовать устройства, называемые резисторами, для контроля протекания тока; используя циферблат, чтобы увеличить сопротивление и снизить ток. В схеме громкоговорителя, например, это способ уменьшения громкости.

На фото: крупный план скрученной вольфрамовой нити в лампе накаливания, которая излучает свет, выделяя большое количество тепла. Количество света, излучаемого нитью накала, напрямую зависит от ее длины: чем длиннее нить, тем больше света она излучает. Вот почему он скручен: катушка помещает больше длины (и света) в то же пространство.

Резисторы работают путем преобразования электрической энергии в тепловую; другими словами, они нагреваются, когда через них проходит электричество. Но это делают не только резисторы. Даже тонкий кусок проволоки нагреется, если вы пропустите через него достаточное количество электричества. Это основная идея ламп накаливания (старомодных ламп в форме лампочек). Внутри стеклянной колбы находится очень тонкий моток проволоки, называемый нитью накала. Когда через него проходит достаточно электричества, он становится раскаленным добела, очень ярко — так что он действительно излучает свет, выделяя тепло.

Около 95 процентов энергии, потребляемой такой лампой, превращается в тепло и полностью расходуется (при использовании энергосберегающей люминесцентной лампы намного более эффективен, потому что большая часть потребляемой лампой электроэнергии преобразуется в свет без потери тепла).

А теперь забудьте о свете — что, если бы нас действительно интересовало тепло? Внезапно мы обнаруживаем, что наша расточительная лампа накаливания на самом деле очень эффективна, потому что она преобразует 95 процентов энергии, которую мы в нее подаем, в тепло. Фантастика! Только вот проблема. Если вы когда-либо приближались к лампе накаливания, вы знаете, что она становится достаточно горячей, чтобы обжечь вас, если вы дотронетесь до нее (не поддавайтесь соблазну попробовать). Но если вы встанете даже на метр или около того, тепло от чего-то вроде 100-ваттной лампы будет слишком слабым, чтобы достичь вас.

Итак, что, если бы мы хотели создать электрический обогреватель по той же схеме, что и электрическую лампу? Нам понадобится что-то вроде увеличенной в масштабе нити накала лампы — может быть, в 20–30 раз мощнее, чтобы мы действительно могли чувствовать тепло. Нам понадобится довольно прочный материал (тот, который не плавится и прослужит долгое время при многократном нагревании и охлаждении), и он нам понадобится, чтобы выделять много тепла при разумной температуре.

Здесь мы говорим о сути нагревательного элемента: прочного электрического компонента, предназначенного для отвода тепла, когда через него протекает большой электрический ток.

Что такое нагревательный элемент?

На фото: нагревательный элемент, скрытый внутри керамической варочной панели. Это один непрерывный элемент, начинающийся с синей точки и изгибающийся в форме лабиринта, пока не достигнет красной точки. Нет никакого смысла в том, чтобы этот элемент имел другую форму или размер: он должен концентрировать тепло именно под сковородой — и это наиболее эффективный способ добиться этого.

Типичный нагревательный элемент обычно представляет собой катушку, ленту (прямую или гофрированную) или полоску проволоки, которая излучает тепло, как нить накала лампы. Когда через него протекает электрический ток, он накаляется докрасна и преобразует проходящую через него электрическую энергию в тепло, которое излучается во всех направлениях.

Нагревательные элементы обычно изготавливаются на основе никеля или железа. Сплавы на основе никеля обычно представляют собой нихром, сплав, состоящий примерно из 80 процентов никеля и 20 процентов хрома (доступны другие составы нихрома, но смесь 80–20 является наиболее предпочтительной). Нихром является наиболее популярным материалом для нагревательных элементов по разным причинам:

он имеет высокую температуру плавления (около 1400 ° C),
не окисляется (даже при высоких температурах),
не слишком расширяется при нагревании,
имеет разумное (не слишком низкое, не слишком высокое и достаточно постоянное) сопротивление (оно увеличивается только примерно на 10 процентов между комнатной температурой и максимальной рабочей температурой).

Сплав на основе железа называется фехраль. Это железо-хромо-алюминиевый сплав с незначительным включением никеля (примерно 0,6%). Он также часто используется в нагревательных элементах, потому как имеет ряд преимуществ перед нихромом:

Низкая стоимость (в несколько раз ниже, чем у нихрома)
Высокая температура плавления (около 1500° C)
Высокая жаростойкость

Однако у фехрали есть и недостатки:

Типы нагревательных элементов

Есть много разных видов нагревательных элементов. Иногда спирали из нихрома или фехрали используется как таковой; в других случаях спирали встроены в керамический материал, чтобы сделать его более прочным и долговечным (керамика отлично справляется с высокими температурами и не боится большого нагрева и охлаждения), или изолированы в миканите и помещены в металлический корпус (к примеру, кольцевые и плоские нагреватели для экструдеров).

Размер и форма нагревательного элемента в значительной степени определяется размерами прибора, внутри которого он должен помещаться, и площадью, на которой он должен производить тепло. Щипцы для завивки волос имеют короткие спиральные элементы, потому что они должны выделять тепло через тонкую трубку, вокруг которой можно обернуть волосы. Электрические радиаторы имеют длинные стержневые элементы, потому что они должны рассеивать тепло через большую площадь комнаты. Электрические плиты имеют спиральные нагревательные элементы, подходящие по размеру для нагрева кастрюль и сковородок (часто элементы плиты покрыты металлическими, стеклянными или керамическими пластинами, чтобы их было легче чистить). Нагреватели нефтепродуктов для больших емкостей или цистерн представляют собой огромные металлические трубы с керамическими нагревательными элементами, потому что они должны производить мягкий нагрев на большой площади соприкосновения с легко воспламеняемыми жидкостями.

На фото: два вида нагревательных элементов. 1) Светящиеся нихромовые ленты внутри инфракрасного кварцевого нагревателя для сушки. 2) Вы можете четко видеть спиральный электрический ТЭН внизу чайника. Он никогда не накаляется докрасна так же, как провода ик обогревателя, потому что обычно он недостаточно нагревается. Однако, если вы достаточно глупы, чтобы включить чайник без воды внутри (как я однажды случайно сделал), вы обнаружите, что элемент чайника вполне может раскалиться докрасна. Этот опасный и катастрофический эпизод навсегда повредил мой чайник и мог поджечь мою кухню.

В некоторых приборах нагревательные элементы хорошо видны: в электрическом тостере легко заметить ленты из нихрома, встроенные в стенки тостера, потому что они раскалены докрасна. Электрические радиаторы выделяют тепло с помощью светящихся красных полос (по сути, просто спиральные, проволочные нагревательные элементы, которые выделяют тепло за счет излучения), в то время как электрические конвекторные нагреватели обычно имеют концентрические круглые нагревательные элементы, расположенные перед электрическими вентиляторами (поэтому они быстрее переносят тепло за счет конвекции).

У некоторых приборов есть видимые элементы, которые работают при более низких температурах и не светятся; электрические чайники, которым никогда не нужно работать выше точки кипения воды (100 ° C), являются хорошим примером. В других приборах нагревательные элементы полностью скрыты, как правило, из соображений безопасности. Электрический душ и щипцы для завивки волос имеют скрытые элементы, поэтому (надеюсь) нет риска поражения электрическим током.

Проектирование нагревательных элементов

Все это делает нагревательные элементы очень простыми и понятными, но на самом деле существует множество различных факторов, которые инженеры-электрики должны учитывать при их проектировании. В своей превосходной книге по этому вопросу Тор Хегбом перечисляет примерно 20–30 различных факторов, которые влияют на работу типичного нагревательного элемента, включая такие очевидные вещи, как напряжение и ток, длина и диаметр элемента, тип материала и рабочая температура. Есть также определенные факторы, которые необходимо учитывать для каждого типа элемента. Например, для витого элемента из круглой проволоки диаметр проволоки и форма витков (диаметр, длина, шаг, растяжение и т. д.) являются одними из факторов, которые критически влияют на производительность. С элементом ленты толщина и ширина ленты.

И это только часть истории, потому что нагревательный элемент не работает изолированно: вы должны учитывать, как он впишется в более крупный прибор и как он будет вести себя во время использования (когда он используется или неправильно используется по-разному) . Как, например, ваш элемент будет поддерживаться внутри устройства изоляторами? Насколько большими и толстыми они должны быть, и повлияет ли это на размер производимого вами прибора? Например, подумайте о различных типах нагревательных элементов, которые вам понадобятся в паяльнике, размере ручки и большом нагревателе конвектора. Если у вас есть элемент, «задрапированный» между опорными изоляторами, что произойдет с нагревательным элементом при сильном нагреве? Не будет ли он слишком сильно провисать, и это вызовет проблемы? Вам нужно больше изоляторов, чтобы это не произошло, или вам нужно изменить материал или элемент? размеры?

Если вы разрабатываете что-то вроде электрического камина с несколькими близко расположенными нагревательными элементами, что произойдет, когда они будут использоваться по отдельности или в комбинации? Если вы разрабатываете нагревательный элемент, через который проходит воздух (например, конвекторный обогреватель или фен), сможете ли вы создать достаточный поток воздуха, чтобы остановить его перегрев и значительно увеличить срок его службы? Все эти факторы должны быть сбалансированы, чтобы сделать продукт эффективным, экономичным, долговечным и безопасным.

Нужно ли нагревательному элементу высокое или низкое сопротивление?

Вы можете подумать, что нагревательный элемент должен иметь действительно высокое сопротивление — в конце концов, именно сопротивление позволяет материалу выделять тепло. Но на самом деле это не так. Тепло генерирует ток, протекающий через элемент, а не сопротивление, которое он испытывает. Получение максимального тока, протекающего через нагревательный элемент, намного важнее, чем проталкивание этого тока через большое сопротивление. Это может показаться запутанным и нелогичным, но довольно легко понять, почему это (и должно быть) истина, как интуитивно, так и математически.

Интуитивно …

Предположим, вы сделали сопротивление вашего нагревательного элемента настолько большим, насколько это возможно — фактически бесконечно большим. Тогда закон Ома (напряжение = ток ∙ сопротивление или V = I ∙ R) говорит нам, что ток, протекающий через ваш элемент, должен быть бесконечно малым (если I = V / R, I приближается к нулю, когда R приближается к бесконечности). У вас будет колоссальное сопротивление, отсутствие тока и, следовательно, отсутствие тепла. Итак, что, если мы впадем в противоположную крайность и сделаем сопротивление бесконечно маленьким. Тогда у нас была бы другая проблема. Хотя ток I может быть огромным, R будет практически равным нулю, поэтому ток будет проходить через элемент, как скоростной поезд, даже не останавливаясь, не производя тепла вообще.

Поэтому в нагревательном элементе нам нужен баланс между двумя крайностями: сопротивление, достаточное для выработки тепла, но не такое, чтобы оно слишком сильно уменьшало ток. Нихром и фехраль — отличный выбор. Сопротивление нихромовой проволоки (примерно) в 100 раз выше, чем у проволоки того же диаметра, сделанной из меди (отличный проводник), но только на четверть меньше, чем у графитового стержня аналогичного размера (довольно хороший изолятор) и может быть, только в миллионную триллионную часть меньше действительно хорошего изолятора, такого как стекло. Цифры говорят сами за себя: нихром — это средний проводник с умеренным сопротивлением, и никак не изолятор!

Математически.

Мы можем прийти к точно такому же выводу с помощью математики. Мощность, производимая или потребляемая потоком электричества, равна напряжению, умноженному на ток (ватты = вольт∙ ампер или P = V ∙ I). Мы также знаем из закона Ома, что V = IR. Исключите V из этих уравнений, и мы обнаружим, что мощность, рассеиваемая в нашем элементе, равна I² R. Другими словами, тепло пропорционально сопротивлению, но также пропорционально квадрату тока. Таким образом, ток оказывает гораздо большее влияние на выделяемое тепло, чем сопротивление. Удвойте сопротивление, и вы удвоите мощность (отлично!), Но удвоите ток, и вы увеличите мощность в четыре раза (фантастически!). Так что ток — вот что действительно важно.

Несложно подсчитать, что сопротивление нити накаливания типичной лампы накаливания составляет несколько сотен Ом.

Нагреватели сопротивления?

Мы часто называем электрический нагрев — то, что делают нагревательные элементы — «джоулевым нагревом» или «резистивным нагревом», как будто сопротивление является единственным фактором, который имеет значение. Но на самом деле, как я объяснил выше, существует множество взаимосвязанных факторов, которые следует учитывать при разработке нагревательного элемента, который эффективно работает в конкретном приборе. Сопротивление не всегда является тем, что вы контролируете и определяете: оно часто определяется для вас вашим выбором материала, размерами нагревательного элемента и т. д.

Как работают нагревательные элементы в электропечи? | Главная Руководства

Автор Danielle Smyth Обновлено 15 марта 2022 г.

Если вы ищете новую электрическую печь, имеет смысл понять, как работает нагревательный элемент печи. Family Handyman объясняет, что электрические печи представляют собой устройства с принудительной подачей воздуха, управляемые термостатом, которые включаются для обогрева, когда их термостаты обнаруживают, что температура упала ниже определенного заданного значения. Они живут внутри металлического ящика внутри топки и нагревают проходящий через них воздух, но как это работает?

Наконечник

Нагревательные элементы электрических печей используют полосы из электростойких металлов для производства тепла, а затем вентилятор нагнетает воздух в воздуховоды в здании. Когда температура окружающей среды достигает установленного вами значения, нагревательный элемент и вентилятор выключаются.

Что такое нагревательный элемент печи?

Нагревательные элементы для электрических печей состоят из толстых проволок или лент из электростойких металлов, таких как хром и никель. Каждый раз, когда они сталкиваются с электричеством, это сопротивление производит тепло. Когда термостат печи определяет, что слишком холодно, нагревательный элемент и вентилятор включаются автоматически. Вентилятор обдувает элемент воздухом, нагревается и затем распределяется по воздуховодам в здание. При достижении заданной температуры нагревательный элемент и вентилятор отключаются.

Вентилятор печи может быть включен и без нагревательного элемента, но в этом случае он предназначен для циркуляции воздуха; эта циркуляция может поддерживать более постоянную температуру. Сами печи не так уж и дороги, но могут стоить в три раза дороже, чем газовые печи. Тем не менее, многие люди предпочитают их, потому что считают, что электрические более экологичны, чем газовые и масляные печи, не предполагают горения и не создают выбросов.

Покупка электропечей

Эксперты утверждают, что цена электрической печи обычно колеблется от 685 до 1100 долларов плюс дополнительные 1000-2000 долларов за установку в зависимости от того, где вы живете. На самом деле вы можете ожидать, что заплатите больше; HVAC.com сообщает, что средняя цена на материалы и установку составляет около 4500 долларов. При сравнении электрических печей вам понадобится высокоэнергоэффективная, поскольку их работа обходится дорого; ищите рейтинг энергоэффективности устройства. Стандартные печи обычно имеют КПД 80%, а высокоэффективные – 9%.0 и выше.

Вам также нужно будет выбрать правильный размер электрической печи для вашего дома. Корпорация Entek сообщает, что вы можете понять это, определив, в какой климатической зоне вы живете, и проверив рекомендуемый диапазон БТЕ. Затем возьмите квадратные метры вашего дома и умножьте его на число в этом диапазоне. Например, кто-то, живущий в зоне 4 с БТЕ 45 с домом площадью 2000 квадратных футов, умножит 2000 на 45 и ему потребуется электрическая печь на 90 000 БТЕ.

Марки электрических печей

Не все бренды электрических печей имеют безупречную репутацию, поэтому перед тем, как принять окончательное решение о покупке, вам следует провести исследование и прочитать много отзывов. Одними из самых уважаемых являются American Standard, Carrier, Daikin, Goodman, Lennox и Trane. Если вы полны решимости найти лучшую электрическую печь с принудительной подачей воздуха, начните с поиска этих компаний. Электрические печи American Standard известны своим качественным оборудованием, долговечностью и высокими стандартами производства. Печи Carrier славятся своей ценностью и энергоэффективностью, в то время как Daikin существует уже долгое время и отличается превосходным обслуживанием клиентов и ценностью.

Есть также Goodman, который может быть более доступным, чем другие марки печей, и предлагает хорошее соотношение цены и качества. Lennox — еще одна хорошо зарекомендовавшая себя компания, которая продает широкий ассортимент товаров по разным ценам; известно, что его системы HVAC работают хорошо и тихо. Trane — еще один широко известный бренд HVAC, выпускающий превосходную продукцию, но ее устройства могут быть более дорогими по стоимости.

Каталожные номера

Семейный мастер на все руки: Руководство по покупке электропечи
HVAC.com: Электрические печи: Обзоры и руководство по покупке
Корпорация Entek: 5 советов по выбору лучшей электрической печи для дома

Автор биографии

Даниэль Смит — писатель и специалист по контент-маркетингу из северной части штата Нью-Йорк. Она имеет степень магистра наук в области издательского дела Университета Пейс. Она владеет собственным агентством контент-маркетинга Wordsmyth Creative Content Marketing, и ей нравится писать статьи и блоги для клиентов из различных смежных отраслей. Она также ведет собственный блог о стиле жизни Sweet Frivolity.

Керамические нагревательные элементы: принципы работы

Спустя тысячелетия после того, как они были впервые обнаружены, человечество по-прежнему одержимо огнём. Мы полагаемся на топливо для сжигания в бесчисленных промышленных и повседневных процессах, от бытового отопления до термической обработки. Тем не менее, это может быть неудобным методом производства тепла, особенно на промышленных рынках. Печи, работающие на природном газе, по-прежнему широко используются на рынках термообработки, но производители чаще полагаются на сравнительно сложный метод получения тепла из электричества.

Металлические и керамические нагревательные элементы работают по принципу нагрева электрическим сопротивлением, который определяется как тепло, выделяемое материалом с высоким электрическим сопротивлением при прохождении через него тока. Когда ток протекает через металлические или керамические нагревательные элементы, материал сопротивляется потоку электричества и выделяет тепло. Это основное объяснение сложной концепции, но этот принцип в целом справедлив для обычных металлических и керамических нагревательных элементов в промышленных печах.

В этом сообщении блога Thermcraft более подробно исследует основные принципы работы керамических нагревательных элементов.

Керамические нагревательные элементы и резистивный нагрев

Несмотря на то, что проектировщикам печей доступно множество типов нагревательных элементов, керамические нагреватели обычно делятся на две группы: открытые керамические стержни; или катушки, ленты и провода из сплава, встроенные в пластину керамической изоляции. На самом простом уровне эти типы нагревательных элементов работают по одному и тому же принципу.

Коэффициент электрического сопротивления материала определяет его способность выделять тепло, пропорциональное величине тока, протекающего через него. Таким образом, тепловая мощность керамического нагревательного элемента определяется его электрической нагрузкой и собственными резистивными свойствами. В идеальных условиях элемент будет сопротивляться потоку тока и выделять тепло, которое будет излучаться наружу, в камеру термообработки. Основным преимуществом этого по сравнению со сжиганием является значительно повышенная эффективность, поскольку 100% подаваемой электроэнергии теоретически преобразуется в тепло.

Тем не менее существует множество взаимосвязанных факторов, которые могут повлиять на эти два основных свойства. Состав сплава, размеры элементов, ваттная нагрузка, напряжение и архитектура устройства — это лишь некоторые из этих фундаментально важных свойств.

Например, типичным материалом открытого керамического нагревательного элемента является карбид кремния высокой чистоты (SiC), который может быть расположен в стержневых, многостержневых и спиральных нагревателях. Длина и диаметр этих элементов могут быть адаптированы к конкретным размерам печи, а выдающаяся термомеханическая стабильность материала означает, что он всегда сохраняет свою жесткость. Это упрощает установку нагревателя, так как его не нужно ни монтировать, ни встраивать в стену печи. Это снижает риск распространения выделяемого тепла через печь и повреждения чувствительного оборудования. Керамические нагревательные элементы из карбида кремния также обладают улучшенной электрической эффективностью, преобразуя 100% всей подаваемой электроэнергии в тепло с небольшим падением потребляемой мощности.

Недостаток открытых керамических нагревательных элементов, состоящих из карбида кремния, заключается в том, что материал не полностью уплотнен, что делает его восприимчивым к перекрестной реакции с атмосферными газами при повышенных температурах. Эти реакции могут влиять на токопроводящее сечение элемента, что со временем вызывает постепенное увеличение электрического сопротивления. Фактически, сопротивление керамического нагревательного элемента из карбида кремния может увеличиться до 300% до окончания срока его службы.

Керамические нагревательные элементы от Thermcraft

Производительность промышленных нагревательных элементов значительно различается не только в зависимости от архитектуры устройства, но и в зависимости от условий эксплуатации самой печи.