ТЭН для нагрева пара: изготовление на заказ по вашим размерам
На 1 кг пара в час уходит 0,628 кВт·ч, это теплота парообразования воды, и от неё считается вся мощность. Когда в заявке пишут «нужен ТЭН для нагрева пара», в 9 случаях из 10 имеют в виду не нагрев паром чего-то другого, а генерацию самого пара: элемент стоит в воде под давлением и испаряет её. Дальше разберём, чем такой ТЭН отличается от обычного водяного, как считать мощность и почему без защиты от сухого хода он выгорает за секунды.
Что на самом деле просят под «ТЭН для нагрева пара»
Формулировка путает два разных процесса. Первый, самый частый, это генерация пара: вода в закрытом баке под давлением, ТЭН испаряет её, пар уходит на технологию (пропарка, стерилизация, увлажнение, паровая баня). Здесь ТЭН и есть источник тепла, и именно про него дальше пойдёт речь.
Второй случай: паром греют что-то другое, продукт в теплообменнике, воду в рубашке аппарата. Тогда сам пар приходит уже готовый от котельной или парогенератора, а ТЭН в контуре не участвует вообще, там стоит теплообменник. Если у вас именно эта задача, пишите прямо в заявке, подбор будет другим.
Ниже расчёт и конструкция именно для парогенератора, когда ТЭН стоит в воде и производит пар сам.
Чем ТЭН парогенератора отличается от обычного водяного
Три пункта решают надёжность узла: давление, ваттная нагрузка и защита от сухого хода.
| Параметр | Водяной ТЭН в баке | ТЭН парогенератора |
|---|---|---|
| Давление | атмосферное | рабочее давление котла, обычно 2–8 бар |
| Ваттная нагрузка q | 3–5 Вт/см² | 2,0–2,5 Вт/см² |
| Защита сухого хода | желательна | обязательна |
| Корпус и фланец | под контакт с водой | рассчитаны на избыточное давление |
| Материал | AISI 304 / 08Х18Н10Т | AISI 304 / 321, чаще усиленная стенка трубки |
Подробно про корпус, толщину стенки и фланец под избыточное давление читайте в статье «ТЭН под давление 250 бар: конструкция и исполнение». Логика та же, что для парогенератора, только цифры давления другие.
Как считать мощность парогенератора
Формула одна: P = m × 0,628, где m это производительность по пару в кг/ч, а 0,628 кВт·ч/кг это теплота парообразования воды (2260 кДж/кг), переведённая в киловатт-часы. Это мощность в установившемся режиме, когда вода уже кипит и нужно только поддерживать кипение.
Пример из заявки: клиенту нужен парогенератор на 5 кг пара в час для пропарки тары.
P = 5 × 0,628 = 3,14 кВт. Столько уходит непосредственно на испарение. К этой цифре добавляют запас 15% на потери через стенки бака и на ускоренный разогрев: 3,14 × 1,15 = 3,61 кВт. На практике берут ближайший стандартный номинал, 4 кВт.
| Пар, кг/ч | Мощность в режиме кипения, кВт | С запасом 15%, кВт |
|---|---|---|
| 1 | 0,63 | 0,8 |
| 3 | 1,88 | 2,2 |
| 5 | 3,14 | 3,6 |
| 10 | 6,28 | 7,2 |
| 20 | 12,56 | 14,5 |
Отдельно считается время разогрева. Бак на 20 литров воды при нагреве с 20 до 100 °C требует Q = 4,187 × 20 × 80 = 6699 кДж = 1,86 кВт·ч. При установленной мощности 4 кВт это около 28 минут до закипания, без учёта тепловых потерь корпуса.
Почему нельзя просто взять короткий ТЭН помощнее
Ваттная нагрузка q = P / (π × d × L) для пара ограничена 2,0–2,5 Вт/см². Для тех же 4 кВт на трубке диаметром 13 мм активная длина должна быть около 4,4 м, свёрнутая в несколько колен внутри компактного фланца. Если ту же мощность впихнуть в короткую прямую трубку, q превысит 3–4 Вт/см², вокруг оболочки начнётся плёночное кипение: пар обволакивает трубку сплошной прослойкой, теплоотдача резко падает, а сама оболочка перегревается и прогорает изнутри за недели, а не за годы.
В воздухе или в обычном баке с водой такой запас по мощности прощается. В паре не прощается. Поэтому короткая замена «на глаз» по мощности без пересчёта длины чаще всего повторяет ту же поломку, из-за которой обратился клиент.
Защита от сухого хода: не опция, а обязательное условие
Пока трубка под водой, тепло уходит в кипящую жидкость и оболочка держит 100–150 °C. Стоит уровню упасть ниже верхней точки ТЭНа, теплоотвод пропадает, а спираль внутри магнезитовой засыпки продолжает греться на полную мощность. За 10–30 секунд оболочка раскаляется докрасна и прогорает или лопается изнутри.
Рабочая защита: реле сухого хода на термостате или электродный датчик уровня, который размыкает цепь ТЭНа раньше, чем вода уйдёт ниже критической отметки. Если в старом парогенераторе такой защиты не было, при заказе замены её стоит добавить. Цена датчика на порядок меньше стоимости повторного выгорания и простоя.
Материал и цена
Для контакта с паром под давлением берём нержавейку AISI 304 или AISI 321 (08Х18Н10Т при агрессивных примесях в воде). Латунь и медные детали в контуре не ставим: окислители в паре и жёсткой воде разрушают медь быстрее, чем нержавейку, а фланец в любом случае должен держать не декоративный контакт с водой, а реальное рабочее давление бака.
Для блок-ТЭНа под парогенератор на 4,5 кВт с фланцем из нержавейки уровень цены «норма» составляет около 10 500 ₽*. Оребрённых ТЭН в калькуляторе нет, для них расчёт делаем по фото или чертежу в день обращения.
* Цена по калькулятору цен ТЭН-Миасс, уровень «норма», при закупке от 10 шт. Точный расчёт делаем по чертежу или параметрам вашего бака.
Что прислать нам для расчёта
- Рабочее давление котла или бака, бар
- Нужная производительность по пару, кг/ч (или готовая мощность, если уже считали)
- Напряжение и допустимый ток по проводке
- Посадочный фланец или резьба: диаметр, шаг, длина под воду
- Материал корпуса бака и характер воды (жёсткая, с примесями, дистиллят)
- Есть ли уже защита сухого хода, нужно ли подобрать
Фото старого сгоревшего ТЭНа или чертёж бака ускоряют расчёт: по маркировке на фланце часто видно посадочные размеры без дополнительных вопросов.
Нужен ТЭН под конкретный парогенератор или паровой котёл?
Посчитаем мощность по вашей производительности, подберём материал под давление и сделаем по посадочным размерам. От 1 шт., срок 7–14 дней.
Оформить заказ