Изготовление керамического нагревательного элемента. Спирали для тандыра — назначение и советы по выбору Особенности нагревательных элементов

В печах сопротивления линейки ООО «ТПП», мы используем нагревательные элементы из двух основных сплавов: фехраля и нихрома.

Конструктивно нагреватели могут быть исполнены:

• В виде зигзагов, с креплением в керамоволокнистой футеровке посредством крюков
• В виде спиралей, навитых на керамические трубки для нагревательного элемента

Материал и конструкция нагревателей подбирается, исходя из требований технического задания (температурных режимов, конструкции футеровки, способа размещения садки в печи и ее массы, требований к равномерности нагрева, удельной тепловой мощности печи и пр.). Электрооборудование печей сопротивления изготавливается только из жаропрочных материалов.

Особенности нагревательных элементов

При технической необходимости использования зигзагообразных нагревателей ООО «ТПП» отдает приоритет нагревательным панелям Фибротал компании «Кантал», являющейся партнером ООО «ТПП». Панели Фибротал представляют собой электрооборудование из керамоволокнистых плит с вмонтированными в них крюками для крепления (установки) нагревателей. Температурный и размерный ряд панелей Фибротал достаточно широк, что позволяет выбрать необходимый типоразмер практически для любой печи сопротивления.

Преимуществом использования зигзагообразных нагревателей в печах сопротивления является их более высокий (почти в 2 раза) коэффициент теплоотдачи, по сравнению со спиральным электрооборудованием. Это позволяет, при прочих равных условиях, разместить большую тепловую мощность на поверхности нагрева.

Виды печного электрооборудования

В большинстве печей, однако, ООО «ТПП» применяет спиральные нагреватели на корундовых трубках. Их применение обосновано следующими преимуществами:

• Компактность и равномерность размещения в рабочем пространстве;
• Простота крепления и надежность монтажа в керамоволокнистой футеровке.

Сравнение нагревателей из фехраля и нихрома обнаруживает как преимущества, так и недостатки обоих сплавов, в зависимости от конкретных условий их эксплуатации в печи.

Преимущества нагревателей из фехраля

• Высокая температура применения (до 1300°С)
• Невысокая стоимость делает это электрооборудование доступным;
• Более высокое по сравнению с нагревателями из нихрома, удельное электрическое сопротивление и более высокие допустимые удельные ваттные нагрузки.

Недостатки и особенности нагревателей из фехраля

• Высокая охрупчиваемость;
• Низкая ремонтопригодность электрооборудования, особенно при циклическом режиме работы в камерных печах сопротивления с периодическими остужениями;
• Значительный коэффициент линейного теплового расширения, ограничивающий свободу их размещения в печи из-за угрозы короткого замыкания;
• Повышенная окисляемость, особенно при контакте с футеровкой с содержанием глинозема менее 50% (предпочтительна футеровка из высокоглиноземистых либо корундовых изделий).

Преимущества нагревателей из нихрома

• Хорошая ремонтопригодность, в том числе в печах периодического действия;
• Малый коэффициент линейного теплового расширения;
• Низкая окисляемость и инертность по отношению к материалу футеровки.

Недостатки нагревателей из нихрома

• Ограниченная температура применения: до 1100°С;
• Высокая стоимость;
• Более низкое, в сравнении с нагревателями из фехраля, удельное электрическое сопротивление и более низкие допустимые удельные ваттные нагрузки.

В нагревателях, используемых в панелях Фибротал, отсутствует большинство недостатков, свойственных нагревателям из фехраля, а именно:

• Высокая степень охрупчиваемости;
• Плохая ремонтопригодность, в т.ч. при циклических нагрузках;
• Повышенное линейное расширение;
• Повышенная окисляемость.

Одним из преимуществ панелей Фибротал, является повышенная температура постоянного применения (до 1350°С). А одним из недостатков панелей Фибротал, является их высокая стоимость.

Отправить заявку

Доставка:

1. Самовывоз продукции осуществляется ТОЛЬКО с нашего склада, расположенного по адресу: Московская обл., Чеховский р-он, с. Новый Быт, ул. НАТИ, д. 13 (схему проезда можно распечатать в разделе «Контакты »). Обращаем Ваше внимание, что отгрузка из московского офиса НЕ ПРОИЗВОДИТСЯ.
2. Возможна отправка продукции следующими транспортными компаниями:

• ТК «Деловые Линии»;
• ТК «ПЭК».

При этом обращаем Ваше внимание на следующие нюансы при отгрузке продукции транспортными компаниями:

• отправка груза транспортной компанией осуществляется только в том случае, если это было оговорено в Вашей заявке при заказе продукции. При этом необходимо указать до терминала или до адреса необходимо осуществить доставку, город назначения, контактное лицо и его контакты. Забор груза транспортной компанией осуществляется на следующий день после получения оплаты по счёту;
• забор груза осуществляется с адреса нашего склада по соответствующим расценкам транспортной компании;
• при отгрузке хрупкой продукции (плиты, клей, керамические трубки и изделия) мы ОБЯЗАТЕЛЬНО заказываем дополнительную обрешетку нашей коробки.

Возможна отправка продукции любыми другими транспортными компаниями, но при таком варианте Вы заказываете доставку самостоятельно.

Оплата:

Мы работаем ТОЛЬКО с юридическими лицами. Основанием для оплаты является выставленный счёт.

Делятся на открытые и закрытые. Первые представлены спиралями, которые состоят из основы (керамической или миканитовой) с намотанной сверху проволокой из специального материала с хорошими электроизоляционными свойствами.

Компания «Элемаг» в качестве основы спирали предлагает именно миканитовые пластины, поскольку миканит имеет ряд преимуществ:

• Надежная электроизоляция;
• Высокая прочность на изгиб и механическая устойчивость кромок к крошению;
• Отсутствие расслаивания и потери механических свойств при нагреве;
• Низкие показатели абсорбции воды, позволяющие с успехом использовать миканит даже в среде с высокой влажностью.

К материалу проволоки в нагревательной спирали выдвигается несколько требований. Это низкая окисляемость, тугоплавкость и большое удельное сопротивление. Такими свойствами обладает множество материалов, например, медь. Однако по сравнению с другими металлами и их сплавами, меди для изготовления спирали понадобится в несколько раз больше (иногда до 10).

Поэтому обычно используются такие материалы:

• Нихром
• Фехраль
• Многокомпонентные сплавы на основе фехрали с лигирующими элементами (еврофехраль, суперфехраль и т.д.)

Нихромовые спирали

Появившись в начале века, она сразу завоевали широкую популярность благодаря высокому удельному сопротивлению, жаростойкости и низкой цене. К сожалению, из-за стремления сэкономить, процентное содержание никеля постепенно снижалось, его заменяли железом, в результате чего проволоки стали менее пластичными, ломкими и подверженным коррозии, а длительность эксплуатации снизилась (при нормальном содержании он составляет 5-6 месяцев).

Фехралевые спирали

Используются в электропечах при температуре до 1400°C. В отличие от нихромовых, они стоят в 3 раза меньше, служат около 2 лет, имеют большую удельную поверхностную площадь и меньшую плотность.

Многокомпонентные сплавы

Компания «Элемаг» в оборудовании для обогрева использует спирали из многокомпонентных сплавов. Это ведущие производители, такие как Kanthal, Rescal, а также Aluchrom. Надежные и выносливые спирали французской фирмы Рескал применяются в промышленных печах и нагревателях, которые предназначены для эксплуатации в тяжелых условиях при температуре до 1200°С. А жаропрочной проволоке от бренда Кантал (Швеция), который является мировым лидером по производству нагревательных систем, по качеству значительно уступают любые другие резистивные элементы.

Многокомпонентные сплавы типа Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y характеризуются следующими преимуществами по сравнению с нихромом и обычным фехралем:

• Больший срок эксплуатации (например, для Кантала он составляет 10 лет и более) при умеренной цене;
• Меньшая плотность материала, позволяющая сэкономить до 17% веса;
• Более высокие показатели удельного сопротивления (1,39-1,45);
• Однородность структуры, лучшее качество поверхности и высокая пластичность (в 2 раза больше, чем у обычных фехралей);
• Превосходная стойкость к воздуху, вакууму, аргону, водяному пару;
• Хороший предел ползучести, предотвращающий провисание элементов;
• Низкие и стабильные показатели ТКЭС;
• Отличная «свариваемость» сплава.

Передача тепла в нагревательных спиралях осуществляется конвекцией и излучением. Их основные достоинства - это простота конструкции, умеренная стоимость, быстрый нагрев, а также легкость ремонта. Спирали с проволокой Кантал и Рескал широко применяются в промышленности:

• В составе

Всевозможные электроприборы для нагрева широко применяются в быту почти в каждом доме. Главным компонентом подобных устройств являются электрические нагревательные элементы (ТЕН)(Спираль).

Разновидности

Выделяют всего два типа нагревателей:

1. Открытые электрические нагревательные элементы:
К нагревателям открытого типа относятся спирали. Спиральные нагревательные элементы отдают тепло за счёт конвекции и излучения. Они в основном подвешиваются на кронштейне из электрически изоляционного материала. Ещё есть спирали, положенные в изоляционных канавках.
2. Закрытые электрические нагревательные элементы:
— герметичные. К герметичным нагревателям относятся трубчатые нагревательные элементы. Электрические нагревательные элементы работают на основе конвекции, излучения и теплопроводности, преобразовывая электроэнергию в тепловую энергию;
— негерметичные. Это спирали и ленты в защитной оболочке, выполненной из электроизоляционного материала. В качестве защиты могут применяться чешуйчатые бусы из керамики, надевающиеся прямо на спираль.

Особенности нагревательных спиралей

Для изготовления нагревательных спиралей применяют нихром или фехраль. Некоторые фирмы выпускают спирали из еврофехрали. Разные производители выпускают нагревательные элементы в зигзагообразной или круглой форме. Встречаются спирали, оборудованные по концам резьбовыми шпильками (винтами).

Свойства нихромовых спиралей:

• Сохраняют пластичность после остывания.
• Большое удельное сопротивление.
• Не накаляются при нагревании.
• Не потребляют кислород.
• Превосходные механические свойства.
• Сберегают свойства при длительной эксплуатации.

Нихромовые спирали с керамической основой можно неоднократно снимать, при необходимости поправлять и изменять их форму, подгоняя под нужные размеры. Эксплуатируют подобные нагреватели в быту, промышленности и прочих приборах.

Свойства фехралевых спиралей:

• Высочайшая жароустойчивость.
• Значительное удельное сопротивление.
• Стойкость к воздействиям агрессивной среды.
• Отсутствие окалины.
• Механическая устойчивость.
• Прочность на изгиб.
• Большой срок службы.

Применяются эти спирали в электропечах почти во всех отраслях промышленности и в других электроприборах (калориферах, электроплитках). Эти нагревательные элементы имеют меньшую плотность, служат дольше и стоят дешевле от нихромовых спиралей.

Свойства фехралевых и спиралей из прочих многокомпонентных сплавов:

• Высокое удельное сопротивление.
• Однородность структуры.
• Превосходная стойкость к воздействию разной среды (вакууму, воздуху, аргону и т.п.).
• Высокая пластичность.\
• Хороший предел ползучести.
• Большой срок эксплуатации.

Подобные спирали служат дольше, имеют меньшую плотность, большую пластичность и лучшее качество поверхности от нихромовых и фехралевых. Они считаются более надёжными и выносливыми, поэтому используются в приборах, предназначенных для работы при высоких температурах (1200Со).

Преимущества и недостатки спиралей

Преимущества нагревателей открытого типа:

• Простая конструкция.
• Быстрый нагрев.
• Лёгкость в ремонте.
• Невысокая стоимость.

Недостатки:

• Низкая электробезопасность.
• Риск замыканий витков спирали.
• Вероятность появления механических повреждений.

Ещё существуют спирали закрытого типа, они помещены в металлической оболочке, пространство которой заполнено порошком в качестве изоляции. Эти элементы разогреваются намного дольше, но они надёжнее и безопаснее в эксплуатации, самое распространённое применение таких элементов это электрические конфорки, для электрических плит.

Особенности ТЭНов: конструкция и принцип работы

ТЭНы (трубчатые электрические нагревательные элементы) представляют трубку, внутри которой посередине расположена токопроводящая нить или спираль. Трубка обычно изготовлена из металла, но есть приборы со стеклянной или керамической трубкой. ТЭНы с металлическими трубками предназначены для нагрева практически не агрессивных сред.

Стекло применяют для ТЭНов в промышленных установках, т.е. для химически сильноагрессивных сред. Керамические или из других благородных металлов трубки встречаются очень редко, изготавливаются они для особых случаев. Трубки бывают разного диаметра от 6 мм до 24 мм.

Нить из термоэлектрического сплава, может быть нихромовая или фехралевая. Эта деталь, хорошо запрессованная в сердцевине, имеет отменное сопротивление, поэтому сильно разогревается при прохождении электротока, но не плавиться.

Спираль (нить) исполняет роль нагревателя. Пространство между ней и трубкой наполнено теплоизолятором с хорошей теплопроводностью. В качестве него используют перикласт (кристаллическую окись магния MgO). MgO согласно ГОСТ 13236–83, обладает высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к высоким температурам. Изоляционный слой предотвращает контакт диэлектрика с трубкой и передаёт максимально эффективно тепловую энергию на поверхность.

Перед тем, как попасть в окружающую среду, тепловая энергия сначала проходит через диэлектрик, а потом через нержавеющие стенки трубки, нагревая воду или воздух.

Трубчатые электрические нагревательные элементы могут работать в следующих рабочих условиях:

• Жидких.
• Твёрдых.
• Газообразных.

ТЭН оснащён группой контактных устройств, предназначенных для его включения. В качестве контактов обычно применяют проводящие клеммы, которые располагают на изолирующих вставках.

Основные детали ТЭНа:

• Трубка.
• Нагревательный элемент — спираль или нить.
• Наполнитель.
• Изолирующий слой.
• Контактные устройства.

Подобная конструкция способна выдерживать длительную штатную нагрузку. При этом скачки напряжения кратковременные перегрузки сильно не влияют на работу нагревательного элемента. Некоторые группы ТЭНов оборудуются дополнительными деталями, к примеру, термопредохранителями или магниевыми анодными стержнями для продления срока работы.

Отличия нагревателей касаются не только материала исполнения, но также конструкции и их назначения. ТЭНы бывают разной длины и диаметра, выполняются из стали или титана, а также имеют разные электротехнические параметры.

Виды ТЭНов

• Оребрённые ТЭНы (ТЭНР) . Эти нагреватели предназначены для нагрева воздуха, поэтому их называют воздушными. Материалом их выполнения является нержавеющая и конструкционная сталь. ТЭНР оребряют лентой, а также наборными шайбами.

• ТЭНы патронного типа (ТЭНП) . Используются для нагревания пресс-форм, поэтому эксплуатируются в промышленных установках. Изготовлены из шлифованной нержавеющей трубы, имеют контактные выводы на одной стороне. Некоторые ТЭНП оснащены термоэлектрическим преобразователем. Иногда их применяют для нагревания газовых и жидких сред.
• Блок электронагревателей (ТЭНБ) . Блоки обеспечивают повышенной мощностью обогрев сыпучих и жидких веществ, поэтому их часто называют водяными ТЭНБ. Производятся из разного материала и различной мощности. Крепления фланцев бывают резьбовыми и болтовыми.

• ТЭНы с терморегулятором . Эти электроустройства применяют для нагрева воды в любой ёмкости подходящего объёма с возможностью поддержания конкретно заданной температуры (электрокотлы и пр. оборудование).

• Кольцевые электрические нагревательные элементы (КНП) . Эти устройства необходимы для обогрева литниковых втулок, прожекторов и т.п. Для производства оболочки используется нержавеющая сталь. КНП могут поставляться с оборудованной термопарой.

Маркировка ТЭНов

Пример; ТЭН 100 А 13 О 220 Ф2 R30 G1/2

Обозначения позиций в маркировке:

1- Трубчатый электронагреватель.
2- Развёрнутая длина 100 мм.
3- Длина контактного стержня А=40 мм,
(А=40, В= 65, С=100, D=125, E=160, F=250 (мм)).
4- Диаметр 13 мм, бывают следующие диаметры: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22.
5- Потребительская мощность.
6- Устройство предназначено для обогрева подвижного воздуха (О).

Обозначение нагреваемой среды:

P — Вода, оболочка из черной стали.
J — Вода, оболочка из нержавейки.
S — Неподвижный воздух, оболочка из черной стали.
T — Неподвижный воздух, оболочка из нержавейки.
O — Движущийся воздух, оболочка из черной стали.
K — Движущийся воздух, из нержавеющей стали оболочка.
Z — Масло.
L — Литейные формы.
7 — Номинальное напряжение равно 220В.
8 — Форма ТЭНа Ф2 (формы см. на рис.1).
9 — Радиус гибки равен 30 мм.
10 — Наличие резьбовых штуцеров G1/2.

Преимущества и недостатки ТЭНов

ТЭНы эксплуатируются в промышленных печах и почти в любой обогревательной технике. Водонагреватели, переносные радиаторы отопления, стиральные машинки и прочие приборы, в функциях которых есть нагрев, работают на основе ТЭНов.

Преимущества ТЭНов следующие:

• Универсальность и безопасность.
• Надёжность работы.
• Можно использовать в установках инфракрасного нагрева.
• Можно помещать в любую жидкость.
• Могут работать при различных ударных нагрузках.
• Надёжная герметизация спиралей.
• Разнообразие форм.

Трубчатые электрические нагревательные элементы обладают высокой стабильностью и прочностью, поэтому имеют длительный срок службы, но у них всё же есть и недостатки:

• Высокая металлоемкость.
• ТЭН с перегоревшей спиралью невозможно отремонтировать.

Эти устройства имеют более высокую стоимость от обычных открытых нагревательных спиралей. Но при эксплуатации подобных приборов лучше выбирать более безопасные варианты, не смотря на цену.

Спиральные нагревательные элементы применяются для нагрева горячеканальных сопел, пресс-форм, инжекторов, стержней, форсунок распределения и т.д. В зависимости от размера сечения делятся на HCf и MCf. Витковые нагреватели для горячеканальных систем (ГКС) поставляются в выпрямленном виде или в готовом навитом состоянии с необходимым диаметром и распределением на необходимую длину.

Спиральные ТЭНы наилучшим образом подходят для обогрева цилиндрических форм и соединений. Несмотря на небольшой диаметр, они обладают нагревом большой мощности, обеспечивая равномерный нагрев до 750°С. Нагревательный провод наивысшего качества помещен внутрь корпуса из нержавеющей стали. Составляющие части нагревательного элемента проходят обжимку, что повышает срок службы нагревательного элемента и позволяет выдерживать высокие температуры. Катушечные нагреватели полностью герметичны, что предотвращает попадание твердых предметов, влаги, жидкости.

Преимущества: есть возможность изготовления любых нестандартных размеров или нестандартных мощностей спиралевидных нагревателей под заказ. Если необходимо, осуществляем навивку по техзаданию (скачать ).

При правильной эксплуатации срок службы нагревателей не ограничен.

Строение спирального нагревательного элемента

Основные характеристики стандартных складских позиций спиральных нагревательных элементов

На заказ возможно изготовление спиральных нагревателей со следующими характеристиками

Сечение нагревателя	Мощность при 230 В	Общая длина в распрямлённом виде (включая необогреваемую длину)	Необореваемая длина	Минимальный диаметр навития
1,8 х 3,2 мм	150 - 700 Вт	200 -1000 мм	40 мм	8 мм
	150 - 1600 Вт	265 -2015 мм	65 мм	8 мм
	150 - 1600 Вт	265 -2015 мм	65 мм	8 мм
	175 - 400 Вт	365 -765 мм	65 мм	6 мм