Сухие керамические ТЭН для нагрева воздуха: устройство, температура, подбор

Если калорифер или подовая печь стали греть слабо, а старый элемент рассыпается на керамические шайбы, значит внутри стоит сухой ТЭН. Это отдельный тип нагревателя, и подбирают его не так, как привычный трубчатый. Разберём, как он устроен, на какую температуру рассчитан и что прислать, чтобы повторить изделие под ваше оборудование.

Как устроен сухой ТЭН

Основа сухого ТЭН это набор керамических изоляторов с продольными каналами. В каналы уложена спираль из проволоки высокого сопротивления, чаще всего нихрома или фехраля. Спираль ничем не засыпана и открыта воздуху, отсюда и название «сухой»: в отличие от трубчатого ТЭН, здесь нет ни трубки, ни наполнителя из периклаза.

Керамика решает две задачи сразу. Она держит спираль на расстоянии от корпуса, чтобы не было замыкания, и не даёт виткам сойтись между собой. Типовые диаметры сборки: 56 мм и 46 мм с двенадцатью каналами, либо 36 мм с восемью каналами. Длину набирают изоляторами под нужный размер, поэтому один и тот же принцип закрывает и короткий элемент на 200 мм, и метровую сборку.

Температура и удельная мощность

Открытая спираль греется сильнее, чем закрытая в трубке. По поверхности сухой воздушный ТЭН выходит на 400-600 градусов, кратковременный максимум держится около 600. Это и есть его смысл: там, где трубчатый упрётся в свой предел, сухой элемент даёт жёсткий высокотемпературный нагрев.

Расплата за это одна: спираль нельзя перегружать. Удельную мощность на поверхности держат до 9 Вт на квадратный сантиметр. Если поставить выше и оставить без обдува, витки перегреются в точке застоя воздуха и перегорят. Поэтому сухой ТЭН почти всегда работает в паре с вентилятором или в потоке газов, а не в стоячем воздухе.

Размерный ряд сухих керамических ТЭН

Стандартных «складских» типоразмеров у сухого ТЭН нет, каждый собирают под задачу. Но диаметр набора керамических изоляторов и число каналов под спираль укладываются в понятный ряд. От этого ряда и отталкиваются при расчёте.

Дальше идут параметры, которые задаёте вы под своё посадочное место:

• Длина активной части: от 130 мм и выше, набором изоляторов до нужного размера
• Холодная зона на выводах: от 20 мм, там где вывод идёт через стенку печи
• Удельная мощность: до 9 Вт на квадратный сантиметр поверхности спирали
• Напряжение: 220/230 В или 380 В, для 380 В схема звезда или треугольник
• Число каналов задаёт диаметр: 8 у Ø36 мм, 12 у Ø46 и Ø56 мм

Чтобы стало нагляднее, вот типовые рабочие точки, которые заказывают чаще всего: сухой ТЭН Ø56 мм 2,4 кВт на 380 В, элемент 2 кВт и 3 кВт на 380 В под печи, компактный ТЭН 1000 Вт на 230 В длиной 300 мм под сушилку. Любую из этих точек двигаем по мощности, длине и диаметру под ваш чертёж.

Где применяют

Главная область это высокотемпературный нагрев воздуха и газов в промышленности. Несколько типичных мест:

• Подовые печи и хлебопекарное оборудование, где нужен равномерный прогрев камеры под выпечку
• Тепловые пушки, калориферы, сушильные и предварительного нагрева камеры
• Газовые и воздушные установки горячего дутья
• Косвенный нагрев жидкости через колбу: бойлеры, подогрев мёда, химическое никелирование, варка пива

Диаметры 46 и 36 мм чаще идут в сушильные камеры и компактные калориферы, где сборка на 56 мм просто не влезет. Крупный диаметр берут туда, где нужна большая мощность на одном элементе.

Подключение на 380 вольт: звезда или треугольник

Мощные сухие ТЭН делают трёхфазными. Схема соединения меняет мощность на том же элементе почти втрое, поэтому её задают заранее. Для диаметра 46 мм доступны обе схемы, звезда и треугольник, у других типоразмеров вариант зависит от конструкции. Разницу между схемами и как не ошибиться при подключении разобрали отдельно в статье про соединение ТЭН звездой и треугольником.

Холодная зона и монтаж

На выводах спираль можно не греть. Участок без активной намотки называют холодной зоной, у сухих ТЭН её делают от 20 мм. Холодная зона нужна там, где вывод проходит через стенку печи или через изоляцию: сам проход не раскаляется, клеммы остаются в разумной температуре.

Отдельно про положение. Сухие керамические ТЭН ставят горизонтально. При вертикальном монтаже горячая спираль провисает, изоляторы смещаются, витки сближаются и элемент выходит из строя в точке касания. Если по конструкции без вертикали никак, это закладывают в чертёж заранее: усиленные опоры керамики и заниженная удельная мощность.

Сухой или трубчатый: что выбрать

Вывод простой. Нужен горячий воздух с быстрым выходом на температуру и есть поток, берите сухой. Нужен нагрев жидкости напрямую или установка в любом положении, ставьте трубчатый. Оба варианта мы изготавливаем под ваши размеры.

Что прислать для расчёта

Чтобы посчитать цену и повторить сухой ТЭН точно, хватит нескольких данных:

1. Диаметр сборки: 56, 46 или 36 мм
2. Общая длина и длина активной зоны, мм
3. Мощность в кВт и напряжение: 220 или 380 В
4. Для 380 В: схема подключения, звезда или треугольник
5. Нужна ли холодная зона и какой длины
6. Фото старого элемента с линейкой, если он есть

Если части данных нет, снимите размеры со сгоревшего элемента или пришлите фото посадочного места. Остальное уточним в переписке и подберём сами.

Автор: Руслан Садыкбаев, производство ТЭН с 2017 года.