Блок ТЭН для этиленгликоля 20 кВт: подбор параметров, цена и сроки
91 А - такой ток пойдёт через однофазную линию 220 В на блоке 20 кВт, поэтому в подавляющем большинстве заявок на эту мощность сразу указывают 380 В. На фланце это уже не один ТЭН, а блок из нескольких элементов, и мощность между ними нужно разнести по трём фазам так, чтобы автомат на одной линии не выбивало раньше других. Дальше - конкретная компоновка на 20 кВт, расчёт ваттной нагрузки для гликоля и что меняется в монтаже крупного блока против одиночного ТЭНа.
Почему 20 кВт - это обычно 380 В и блок, а не один ТЭН
Один трубчатый ТЭН физически ограничен по мощности: чем длиннее трубка, тем больше ТЭН, но дальше определённого предела либо не хватает места на баке, либо нагрузка выходит за безопасную ваттную норму для среды. Для 20 кВт конструктивно проще поставить несколько элементов средней мощности на одном фланце, с меньшим риском прогара одной трубки, чем тянуть один гигантский ТЭН.
С напряжением похожая история. Ток считается как I = P/U для однофазной сети: 20 000 Вт / 220 В ≈ 91 А. Такой ток требует кабеля сечением от 25 мм² и автомата на 100 А - это уже не бытовая линия, а отдельный силовой ввод, и большинство щитов на объекте такого не держит. На 380 В трёхфазной звездой нагрузка делится на три линии: по фазному напряжению 220 В каждая несёт свою долю мощности, реальный ток на фазу падает до 30-32 А - обычное сечение и обычный автомат для промышленного щита.
Напряжение, количество ТЭНов и фланец - таблица подбора
| Напряжение | Ток на блок 20 кВт | Элементов в блоке | Фланец |
|---|---|---|---|
| 220 В, однофазное | ≈ 91 А | не применяется - нужен отдельный силовой ввод | - |
| 380 В, трёхфазное, звезда | ≈ 30-32 А на фазу | 9 элементов по ~2,2 кВт, 3 на фазу | крупный, под 9+ посадочных отверстий |
| 380 В, трёхфазное, треугольник | ≈ 17-18 А на фазу | та же раскладка элементов, иная схема соединения спиралей | тот же фланец |
На практике почти все заявки на 20 кВт приходят со схемой «звезда» - она привычнее для электриков и даёт меньший ток на один контакт клеммной коробки. Треугольник применяют реже, когда так исторически собран щит под старое оборудование.
Расчёт ваттной нагрузки для блока 20 кВт в гликоле
Ваттная нагрузка считается не на блок целиком, а на каждый отдельный элемент: q = P / (π·d·L), где P - мощность одного ТЭНа, d и L - диаметр и активная длина трубки. У этиленгликоля ниже теплоёмкость и теплопроводность, чем у воды, поэтому норму берут не 8-12 Вт/см² как для воды, а 2,5-3,5 Вт/см² - тот же диапазон, что и для минерального масла.
| Среда | q, Вт/см² | Почему |
|---|---|---|
| Вода в баке, стоячая | 3-5 | умеренная конвекция, тепло есть куда отводить |
| Этиленгликоль, закрытый контур | 2,5-3,5 | теплоёмкость и теплопроводность ниже, чем у воды |
| Масло минеральное (до 120 °C) | 2,5-3,5 | вязкость выше, теплосъём хуже воды |
| Пар, паровой котёл | 2,0-2,5 | выше - плёночное кипение, прогар оболочки |
Берём компоновку из 9 элементов по 2,2 кВт на диаметре трубки 16 мм и активной длине 1450 мм, проверяем нагрузку одного элемента:
q = P / S = 2200 Вт / 729 см² ≈ 3,02 Вт/см²
3,02 Вт/см² укладывается в коридор 2,5-3,5 - компоновка годится для гликоля. Если фланец позволяет трубку только короче, нагрузку снижают либо увеличением диаметра до 19-22 мм, либо добавлением элементов и снижением мощности каждого, а не держат длину прежней при той же мощности.
Баланс фаз - отдельный расчёт для крупного блока
9 элементов делятся на 3 фазы без остатка: по 3 элемента на фазу, по 6,6 кВт на линию - идеальная симметрия, автомат и кабель выбираются одинаковыми на все три фазы. Проблема начинается, когда число элементов не кратно трём. Например, в компоновке 10 элементов по 2 кВт одну фазу собирают из 4 элементов (8 кВт), а две другие - из 3 (по 6 кВт): перекос против средней нагрузки 6,67 кВт на фазу составляет около 20%.
Перекос фаз - это не теория. Перегруженная фаза греет провод сильнее, автомат на ней срабатывает раньше остальных при любой дополнительной нагрузке в щите, а трёхфазный электродвигатель насоса контура на несимметричном питании быстрее выгорает. Поэтому при заказе блока на нечётную под три фазы мощность стоит либо подбирать число элементов, кратное 3 (9, 12, 15, 18), либо заранее закладывать запас по автомату именно на перегруженную фазу.
Монтаж крупного блока - чем отличается от одиночного ТЭНа
Блок на 20 кВт с фланцем под 9 отверстий и уплотнением по всей окружности весит заметно больше одиночного ТЭНа - установка его в одиночку руками на вертикальный патрубок обычно неудобна, нужны минимум двое или таль. Прокладку под крупный фланец подбирают по химической стойкости к гликолю отдельно, то же резиновое уплотнение, что стоит на воде, на гликоле со временем дубеет и течёт быстрее.
Второй момент - расположение элементов на фланце относительно друг друга. Если трубки собраны слишком плотно, между ними образуется зона с замедленной циркуляцией гликоля, и локальный перегрев там всё равно возможен даже при правильно рассчитанной ваттной нагрузке на каждый элемент отдельно. На фланец с 9 элементами закладывают шаг между трубками не меньше 1,5-2 диаметров - это держим на чертеже компоновки, а не оставляем на монтаж по месту.
Симптом → причина → что менять в заказе
| Симптом | Причина | Что менять |
|---|---|---|
| Автомат на одной фазе выбивает чаще других | Число элементов не кратно 3, фаза перегружена против средней | Пересчитать раскладку или число элементов, запас по автомату на эту фазу |
| Гликоль темнеет возле части трубок на блоке, а не везде | Элементы собраны слишком плотно, застойная зона между ними | Увеличить шаг между трубками на фланце компоновки |
| Контур 20 кВт не успевает прогреться за смену | Мощность рассчитана без теплопотерь крупного объёма/цеха | Пересчитать мощность по объёму контура и теплопотерям помещения |
| Течь на крупном фланце через месяцы работы | Уплотнение выбрано как для воды, гликоль разъедает резину быстрее | Прокладка, стойкая к гликолю, под конкретный фланец |
Что прислать для расчёта
- Напряжение сети - 220 или 380 В, и если 380 - звезда или треугольник
- Концентрацию этиленгликоля, если он разбавлен водой: от неё зависит рабочая температура контура
- Объём контура или бака, чтобы проверить, достаточно ли 20 кВт для нужного времени прогрева
- Чертёж фланца или фото старого блока с линейкой, если это замена на крупной установке
- Посадку и число отверстий ответного фланца, если блок ставится на новый теплообменник
- Нужны ли паспорт и сертификат для приёмки на объекте
Частые ошибки при заказе блока на 20 кВт
Главная ошибка - заказывать блок под гликоль с той же ваттной нагрузкой, что для воды, просто пересчитав мощность на 20 кВт. На бумаге 8-12 Вт/см² выглядит как запас, а на практике это локальный перегрев оболочки и разложение гликоля у трубки за первый сезон, независимо от того, что общая мощность блока подобрана верно.
Вторая ошибка - присылают мощность и напряжение, но не число элементов и не схему фланца. На 20 кВт это уже не один параметр «диаметр и длина», а компоновка из нескольких ТЭНов, где от числа элементов зависит и баланс фаз, и шаг между трубками, и итоговая цена.
Сколько стоит блок ТЭН на 20 кВт
Готовый расчёт по уровню «норма» на сайте доступен до блока на 18 кВт - 3510-21700 ₽ за 1 шт. в зависимости от мощности и материала фланца. На 20 кВт цена уже выше верхней границы этого диапазона: считаем её отдельно по вашему фланцу, числу элементов и материалу оболочки - это занимает один день с момента получения чертежа или фото.
Нужен блок ТЭН на 20 кВт под гликолевый контур?
Посчитаем компоновку, баланс фаз и ваттную нагрузку по вашему фланцу. От 1 шт., нержавейка AISI 321, отгрузка 7-14 дней.
Оформить заказЧастые вопросы
Похожие темы: блок ТЭН для этиленгликоля 30 кВт из нержавейки, блок ТЭН 20 кВт для бойлера, как подобрать блок ТЭН на фланце.
← Назад в блог