ТЭНы с оребрением 28 мм: особенности и применение
Гладкая трубка ТЭНа диаметром 10 мм имеет площадь поверхности около 31 см² на 10 см длины. Трубка с оребрением 28 мм на том же участке при шаге рёбер 8 мм даёт около 380 см². В 12 раз больше. Именно поэтому воздушные нагреватели без оребрения практически не строят: тепловой поток с голой трубки в воздух слишком мал, удельная нагрузка приходится занижать, нагреватель растягивается в длину, а КПД падает.
Размер 28 мм здесь означает наружный диаметр дисков-рёбер. Сама трубка ТЭНа внутри оребрения стандартная, от 8 до 14 мм, в зависимости от мощности и исполнения. Это важно понимать при замене: на чертеже или в заявке указывают именно диаметр оребрения, а не диаметр трубки.
Для чего нужно оребрение
Коэффициент теплоотдачи с трубки в воздух в условиях вынужденной конвекции составляет порядка 30-80 Вт/м²·К. Для воды тот же показатель в 50-200 раз выше. Это значит, что водяной ТЭН нормально работает при удельной нагрузке 3-8 Вт/см², а воздушный без оребрения упрётся в предел 0,5-1 Вт/см², иначе трубка перегревается и спираль выгорает.
Оребрение решает задачу принципиально: каждое ребро-диск само по себе работает как радиатор. Площадь теплообмена растёт пропорционально количеству рёбер, а трубка остаётся в допустимом температурном диапазоне даже при нагрузке 1,5-2 Вт/см². Для промышленного воздушного нагревателя это комфортный режим с большим запасом по ресурсу.
Конструкция: что внутри 28 мм
Типичный оребрённый ТЭН для воздуха состоит из трёх частей:
- трубка-оболочка из стали 10 или нержавейки AISI 304 диаметром 8-14 мм;
- спираль из нихрома или фехраля, замурованная в периклазовую засыпку;
- рёбра, напрессованные или приваренные на трубку с заданным шагом.
Рёбра при диаметре 28 мм дают выступ 7-10 мм за трубку с каждой стороны. Это компактный типоразмер: в одну секцию воздухонагревателя можно уложить несколько рядов таких ТЭНов с зазором, обеспечивая равномерный поток воздуха.
Материал рёбер: алюминий или сталь
| Параметр | Алюминиевые рёбра | Стальные рёбра |
|---|---|---|
| Теплопроводность | 230 Вт/м·К | 50 Вт/м·К |
| Максимальная t° | до 200°C | до 600°C |
| Вес | лёгкие | тяжелее в 3 раза |
| Коррозия | пассивирует на воздухе | нужна защита или нержавейка |
| Стоимость | ниже | выше |
| Применение | вентиляция, сушка до 150°C | промышленная термообработка, 200-500°C |
Для большинства задач вентиляции и сушки выбирают алюминиевые рёбра: они дёшевле, и теплопроводность у них в 4,5 раза выше, чем у стали. Там где температура выходного воздуха превышает 180-200°C, переходят на стальные рёбра, и это отдельный разговор с расчётом по мощности.
Шаг оребрения и аэродинамика
| Шаг рёбер | Среда | Применение |
|---|---|---|
| 5-7 мм | Чистый воздух без пыли | Калориферы в жилых и офисных помещениях, рекуператоры |
| 8-10 мм | Воздух с небольшой запылённостью | Сушилки, окрасочные камеры, производственные цеха |
| 12-15 мм | Запылённый или загрязнённый воздух | Деревообработка, зерносушилки, воздух с волокном |
Меньший шаг даёт больше рёбер и большую площадь, но растёт аэродинамическое сопротивление: вентилятор должен быть мощнее. Больший шаг снижает сопротивление и упрощает очистку. При работе в запылённом воздухе с шагом 5 мм рёбра забиваются слоем пыли за недели, эффективность падает на 40-60%, нагреватель начинает перегреваться.
Удельная нагрузка и ресурс
Для воздушных ТЭНов с оребрением 28 мм при нормальной скорости воздуха 3-5 м/с допустимая удельная нагрузка составляет 1-2 Вт/см² от площади поверхности трубки. Это ниже, чем у водяных ТЭНов (3-8 Вт/см²), потому что воздух отводит тепло хуже воды даже с оребрением.
На практике это означает: ТЭН длиной 500 мм с трубкой диаметром 10 мм имеет площадь поверхности трубки около 157 см². При нагрузке 1,5 Вт/см² это 235 Вт. Для большей мощности берут более длинную трубку или устанавливают несколько ТЭНов в секцию.
Перегрев трубки при превышении удельной нагрузки ускоряет деградацию периклазовой засыпки: она теряет электрическое сопротивление, возникает утечка на корпус. Именно поэтому в воздушных нагревателях стараются держать нагрузку с запасом 20-30% от максимальной.
Где применяют ТЭНы с оребрением 28 мм
Этот типоразмер достаточно компактен, чтобы входить в тесные каналы, и при этом даёт достаточную площадь теплообмена для промышленных задач:
- приточные вентиляционные установки (электрический догрев после рекуператора);
- сушильные шкафы и камеры для ЛКМ, дерева, пищевых продуктов;
- воздухозавесы над дверными проёмами производственных цехов;
- нагревательные секции в агрегатах нанесения покрытий;
- малогабаритные теплогенераторы для локального обогрева.
Что указать при заказе
Чтобы рассчитать нагреватель точно, нужны следующие данные:
- расход воздуха в м³/ч;
- температура воздуха на входе и требуемая на выходе;
- напряжение питания (220 В / 380 В / другое);
- состав воздуха (пыль, пары, влажность);
- габариты монтажного проёма или длина трубки;
- количество ТЭНов в секции, если проектируете батарею.
По этим данным рассчитывается мощность, длина трубки, шаг и материал рёбер. Срок изготовления по чертежу или техзаданию от заказчика составляет 7-14 рабочих дней.
Нужен оребрённый ТЭН под вашу установку?
Производим по чертежу, от 1 штуки, срок 7-14 дней
Оставить заявку