Оребрённый тэн для конвекторов без обдува: как снять 1,5 кВт с трубки 200 мм

Фото из каталога ТЭН-Миасс. Изготовление по образцу или чертежу.

Неделю назад звонил знакомый сервисник: конвектор без вентилятора, требуется нагрев воздуха до 80 °C, а обычный гладкий тэн греет корпус, а не воздух. Температура на трубке - 300 °C, а на выходе из конвектора - едва 40 °C. Типичная ситуация, когда без оребрения не обойтись. Оребрённый тэн, для конвекторов без обдува, позволяет увеличить теплоотдачу в 3-5 раз при той же электрической мощности, не повышая температуру поверхности трубки. Разберём, как это работает и какие параметры ставить в расчёт.

Оребрённый тэн, для конвекторов без обдува: конструкция и физика

В конвекторе без принудительного обдува воздух движется только за счёт естественной конвекции - нагретый воздух поднимается вверх, холодный поступает снизу. Скорость такого потока редко превышает 0,5 м/с. Гладкий тэн диаметром 8,5 мм при температуре стенки 200 °C отдаёт в неподвижный воздух около 20-30 Вт/м. Чтобы получить 1,5 кВт, потребуется трубка длиной 50-75 метров - абсурд для компактного конвектора.

Оребрение решает проблему кардинально. На трубку насаживаются алюминиевые или медные рёбра высотой 10-20 мм с шагом 4-7 мм. Площадь теплообмена увеличивается в 5-10 раз. Например, трубка длиной 200 мм с оребрением получает эффективную площадь около 0,15-0,2 м². При естественной конвекции такой оребрённый тэн способен снять 1,2-1,8 кВт при температуре стенки 180-200 °C. Ресурс - не менее 10 000 часов.

Расчёт мощности: сколько рёбер нужно для 2 кВт

Для конвектора без обдува расчёт ведётся по эмпирической формуле: мощность = 10-15 Вт на каждые 100 мм² площади оребрения. Точное значение зависит от высоты ребра и шага. Пример: трубка из нержавейки AISI 304 диаметром 8,5 мм, алюминиевое оребрение толщиной 0,5 мм, высота ребра 15 мм, шаг 5 мм. На метровую длину получается 200 рёбер, общая площадь - 0,85 м². При естественной конвекции такой тэн выдаёт 1,1-1,3 кВт. Для 2 кВт понадобится длина 1,5-1,8 м, или два параллельных тэна по 1 кВт.

Важно: при увеличении шага оребрения свыше 7 мм теплоотдача падает на 20-30 %. При шаге менее 3 мм воздух застревает между рёбрами, начинается перегрев внутренней части трубки. Оптимальный шаг для конвекторов без обдува - 5 мм.

Материалы и сроки изготовления

Трубка - нержавеющая сталь AISI 304 или 321, реже - углеродистая сталь. Для агрессивных сред (влажные помещения, бассейны) - AISI 316. Оребрение - алюминий (теплопроводность 200 Вт/(м·К)) или медь (380 Вт/(м·К)). Медь дороже, но даёт выигрыш в мощности 10-15 % при той же геометрии.

Срок изготовления партии до 100 штук - 5-7 рабочих дней. Минимальный заказ - 10 штук. Возможны нестандартные длины: от 150 мм до 3000 мм, мощность от 0,3 кВт до 6 кВт. Напряжение - 220 В или 380 В (трёхфазные схемы). Контактные группы - шпильки М4 или клеммные колодки.

Типичные ошибки при подборе

Первая - ставят слишком большое оребрение (высота ребра 25 мм и шаг 2 мм). В естественной конвекции воздух не пробивает такой лабиринт, тэн перегревается и выходит из строя за 500-800 часов. Вторая - забывают про зазор между рёбрами и корпусом конвектора. Минимальный зазор - 10 мм, иначе конвекция блокируется. Третья - используют алюминиевое оребрение на стальной трубке без гальванической развязки. При конденсате возникает гальваническая пара, алюминий разрушается за 2-3 сезона. Решение - никелированное оребрение или медная лента.

FAQ

Вывод вперёд

Правильно рассчитанный оребрённый тэн для конвекторов без обдува даёт мощность 1-2 кВт с компактной трубки длиной 200-300 мм. Главное - не переборщить с высотой и шагом рёбер, иначе естественная конвекция не справится. На ten-miass.ru можно заказать оребрённые ТЭНы любых типоразмеров с алюминиевым или медным оребрением, срок изготовления - от 5 дней.