ТЭН должен влезть в трубу 35 мм с зазором — расчёт витков
Труба 35 мм по внутреннему диаметру. Задача: вставить туда спиральный (кольцевой) ТЭН так, чтобы он не тёр стенки и оставался извлекаемым. Это типовая задача при проектировании картриджных нагревателей, блоков нагрева пресс-форм и трубчатых теплообменников.
Логика здесь простая: наружный диаметр ТЭН = внутренний диаметр трубы минус два зазора. Зазор с каждой стороны — минимум 2-3 мм. Итого наружный диаметр витка: 35 - 2x3 = 29 мм. Или 35 - 2x2 = 31 мм, если допускается более плотная посадка.
Таблица: труба — максимальный наружный диаметр витка ТЭН
| Внутр. диаметр трубы, мм | Зазор с каждой стороны, мм | Макс. наружн. диаметр витка, мм | Рекоменд. диаметр трубки ТЭН, мм |
|---|---|---|---|
| 25 | 2 | 21 | 6 |
| 30 | 2 | 26 | 6 или 8 |
| 35 | 3 | 29 | 8 |
| 40 | 3 | 34 | 8 или 10 |
| 50 | 3 | 44 | 10 |
| 60 | 4 | 52 | 10 |
Для трубы 35 мм целевой диаметр спирали 28-30 мм. Трубка ТЭН 8 мм при этом укладывается без проблем: радиус изгиба 14-15 мм превышает минимально допустимый для трубки 8 мм (около 12 мм), значит трещин в оболочке не будет.
Как считать количество витков
Здесь нужны три исходных параметра: активная длина нагревательной секции, шаг намотки и диаметр трубки ТЭН.
Шаг намотки выбирают так, чтобы витки не касались друг друга: шаг = диаметр трубки + 2-4 мм. Для трубки 8 мм шаг 10-12 мм.
- Количество витков = активная длина / шаг
- Активная длина 100 мм, шаг 10 мм: 10 витков
- Активная длина 150 мм, шаг 10 мм: 15 витков
- Активная длина 200 мм, шаг 12 мм: около 17 витков
Длина проволоки в одном витке при наружном диаметре 29 мм: примерно 91 мм (число пи умножить на 29). На 15 витков получается 1365 мм активной части. Плюс холодные концы.
Мощность под размер
Мощность ТЭН определяется погонной нагрузкой (Вт/см активной длины) и общей длиной нагревательного элемента. Для нагрева воздуха погонная нагрузка не должна превышать 3-4 Вт/см, для масла 5-6 Вт/см, для воды 8-12 Вт/см.
Пример: 15 витков при наружном диаметре 29 мм. Активная длина проволоки около 136,5 см. При нагрузке 8 Вт/см получаем около 1100 Вт. Округляем до стандартного ряда: 1000 или 1200 Вт.
Что указать при заказе
Чтобы рассчитать и изготовить ТЭН под трубу 35 мм, нам нужно получить следующие параметры:
- Диаметр трубки ТЭН — 6, 8 или 10 мм
- Наружный диаметр спирали — например, 29 мм
- Количество витков или активная длина намотки
- Мощность, Вт
- Напряжение — 220 В или 380 В
- Материал оболочки: сталь 10 (воздух, масло) или AISI 304 (вода, пар)
- Длина холодных концов (невидимые выводы, не греют)
Если диаметр трубы отличается от 35 мм, пересчёт занимает несколько минут. Схему или эскиз прислать можно в WhatsApp или на почту.
Материал: что выбрать
Сталь 10 — для воздуха, масла, сухих сред. Дешевле, чуть мягче при изгибе. AISI 304 (08Х18Н10) — для воды и пара. Держит влажную среду без коррозии. 12Х18Н10Т — для пищевых производств или агрессивных сред. Если нагрев идёт в кислотной среде или в контакте с хлоридами, разговор уже про 316L или титан, но это отдельная задача.
Для большинства задач в трубе 35 мм (нагрев воды, гликоля, масла) AISI 304 покрывает 90% случаев.
Частые ошибки при заказе
- Забывают про зазор и указывают наружный диаметр, равный диаметру трубы. Спираль не лезет.
- Не учитывают тепловое расширение. При нагреве до 200 градусов стальная труба 35 мм расширится примерно на 0,2 мм по диаметру, ТЭН тоже увеличится. Зазор 1 мм может стать нулевым.
- Путают наружный диаметр спирали с диаметром трубки ТЭН. Это разные вещи: трубка 8 мм, спираль 29 мм.
- Не уточняют длину холодных концов. Если вывод должен выходить за пределы трубы на 100 мм, это надо указать явно.
Если размеры есть, но есть сомнения в расчёте — пришлите данные, проверим перед запуском в производство.