Производство трубчатых нагревательных элементов

Запрессованные ТЭНы состоят из 3 компонентов:

• Нить накаливания (спец. проволока с высоким Ω из CrNi, или DSD) в сердцевине.
• Оксид магния для электроизоляции.
• Стальная внешняя трубка (предназначение ТЭНа определяет материал исполнения).

Уплотнение

Нагревательный элемент уплотнён и загерметизирован для того, чтобы оксид магния не впитывал влагу и тем самым не образовывал точку перехода в самом элементе.

В зависимости от Т°, которой подвергается уплотнение, применяются 2 типа герметика:

• Силиконовый: макс. +180°С.
• Полиуретановый: макс. +120°С.

Силикон можно использовать только при непрерывном режиме работы, когда нагревательный элемент не подвергается воздействию влаги. Силикон не является диффузионно-стойким, поэтому возможен перенос влаги. Полиуретан же устойчив к диффузии и хорошо контактирует с металлом.

Холодная зона

Холодная зона на концах трубки может варьироваться от 35 до 1200 мм, в зависимости от типа подключения и материала трубки.

Типы трубок

В таблице указаны возможные варианты материалов, максимальные длины, температурный диапазон и типы подключения.

Последняя проблема часто решается обращением к поставщику химикатов.

Типы стандартных концевиков:

На изображениях показаны типичные концевые заделки нагревательных элементов и картриджей.

Также доступны и другие варианты исполнений.

Болт с резьбой M4 на трубках Ø 8,5 и Ø 10,2 мм.       Болт с резьбой M6 только на трубке Ø 12,7 мм.	Двойная лопатка,  90°.
Простая лопатка 6,3 мм.	Снабжается гибким изолированным, либо многожильным проводом. Возможны исполнения для высоких температур до +400°C.
Простая лопатка с угловым изгибом 45°, или 90°.	Наконечник со сварным кабелем и гибкой термоусадочной изоляцией.
Двойная лопатка, прямая.	Полностью литой наконечник с полиуретановым уплотнителем.

Стандартные фланцы и штуцеры:

Трубчатые нагревательные элементы, припаянные/сваренные со штуцерами (латунь, нерж. сталь). Латунь: ½ ”, ¾”, 1 ”, 1¼”, 1½ ”, 2”, 2½ ”и 3”. Нержавеющая сталь: ½ ", ¾", 1 ", 1½" и 2½ ".	Фланец UF40 для бытовой техники. Может использоваться только для одного трубчатого нагревательного элемента.
Картриджный электронагреватель с овальной коробкой из оцинкованной, или нержавеющей стали IP55 с PG 13.5. 1½” и 2”.	Фланец UF70 для бытовой техники. Может использоваться для одного, или двух трубчатых нагревательных элементов.
Картриджный электронагреватель с прямоугольной коробкой. В зависимости от задач и температур, опционально, возможна установка предохранителя и термостата.	Коробки подключения для картриджных электронагревателей и трубчатых нагревательных элементов. В зависимости от типа, могут быть оснащены термостатами и тепловыми предохранителями.
Нагревательные элементы со штуцером для установки в резервуары. Поставляются с овальной, либо с прямоугольной коробкой подключения. Штуцеры изготавливаются из латуни и нержавеющей стали; размеры - М10, М12, М14 и М16. Также можем предложить размер М14 в оцинкованном исполнении.	Специальные фланцы для картриджных электронагревателей и трубчатых нагревательных элементов. Эти фланцы могут быть припаяны, приварены, либо закреплены на нагревательных элементах.

Существует множество форм и вариантов изгиба:

Трубчатые элементы имеют хорошую гибкость и, в зависимости от поставленной задачи, могут быть подвергнуты необходимой деформации.

Трубки из нержавеющей стали AISI304

Все стандартные трубки Ø 8,5 и 10,2 мм имеют резьбу M4. Базовые трубки Ø 6,25 мм оснащены плоской шпилькой 2,5 мм.

Сталь AISI304 широко используется для изготовления канальных нагревателей, систем вентиляции, кухонных плит, печей, вентиляторов,  картриджных нагревателей масел и т.п.

AISI304 не подходит для воды, и может использоваться только с очень ограниченным спектром химических веществ. Для использования с воздухом и нефтепродуктами удельная мощность должна быть очень низкой, но она может расти в случае контактного нагрева.

Ø 6,25 мм ( AISI 304, холодная длина – 55 мм)

Ø 8,5 мм (AISI 304, холодная длина – 90 мм)

Ø 8,5мм (AISI 304, холодная длина – 55 мм)

Ø 10,2мм (AISI 304, холодная длина – 90 мм)

Трубки из нержавеющей стали AISI316L

В основном этот тип стали используется для применения в канальных нагревателях, частично для изготовления оборудования в морском исполнении, в нефтепереработке и других средах с повышенной влажностью. В ограниченной степени AISI316L используется при работе с некоторыми кислотами и агрессивными газами.

Ø 8,5мм (AISI 316L, холодная длина – 90 мм)

Коррозия и воздействие кислот, трубка INCOLOY 825

Incoloy 825 используется везде, где нагревательные элементы должны выдерживать воздействие агрессивных сред; также возможно использовать для нагрева воды, которая содержит много минералов и окись кальция.

Incoloy 825 является сплавом высоколегированной стали с содержанием молибдена выше, чем у сталей AISI, что делает его пригодным для применения в агрессивных средах.

Incoloy 825 – это замена стали AISI с большим спектром применения.

Ø 8,5мм (Incoloy 825, холодная длина – 90 мм)

Кривые графиков используются для обозначения максимально допустимой поверхностной нагрузки (Вт / кв.см), в зависимости от рабочей / окружающей среды и ее температуры. Эти кривые являются лишь ориентиром. Если нагревательные элементы используются в канальном нагревателе, длина также будет оказывать влияние.

Пример №1:

Мы хотим выяснить максимально допустимую нагрузку на поверхность для данных нагревательных элементов, работающих на основе следующей информации:

• Температура воздуха на входе в канальный нагреватель +20°C;
• Скорость потока воздуха 2 м/с;
• Используется AISI304 (в состоянии выдержать +700...+800°С);
• Максимальная температура поверхности +500°С (выбрана из соображений безопасности).

Пример №2:

Мы хотим выяснить максимально допустимую нагрузку на поверхность для данных нагревательных элементов, работающих на основе следующей информации:

• Используется AISI316L;
• Рабочая температура +350°C;
• Нагревательный элемент находится в неподвижном воздухе, 0 м/сек.

Мы находим кривую +350°C 0 м/с и следуем до AISI 316. Видим, что предельно допустимая нагрузка на поверхность – 4 Вт/см². Если выбран другой тип стали (например Incoloy 800), то нагрузка увеличивается до 6,4 Вт/см².

Какая поверхностная нагрузка необходима для элемента?

Мы выбираем кривую 20°C/2 м/с и следуем по ней вниз до 500 градусов. Максимально допустимая поверхностная нагрузка 3,5 Вт/см². Если этот показатель слишком мал, необходимо выбрать более быстрый поток воздуха, например, 5м/с, это даст нам 5,8 Вт/см². Или же мы можем выбрать менее жесткие требования к температуре безопасности (500 градусов).

При выборе материалов исполнения большую роль играет состав нагреваемой среды. Поверхностная нагрузка Вт/см² - это другой немаловажный фактор. Если она будет слишком высокой, нагревательный элемент перегреется и сгорит. Свойства нагреваемой среды могут вызывать повреждения и коррозию.

Таблица определяет рекомендованную максимальную поверхностную нагрузку для различных вариантов применения: