Воздушный ТЭН для воздуха 4 кВт: производство по чертежу заказчика
Ваттная нагрузка 6 Вт/см² у оребрённого ТЭНа 4 кВт с трубкой Ø13 мм и развёрткой 1,6 м при принудительном обдуве. Без оребрения та же мощность на гладкой трубке такой длины перегрела бы оболочку в два раза: воздух снимает тепло хуже воды, и без увеличенной площади ребра трубка должна быть либо длиннее втрое, либо толще. Дальше: расчёт, выбор фланца, материала и что прислать, чтобы получить чертёж на согласование.
Зачем воздуху нужно оребрение
У воды коэффициент теплоотдачи в десятки раз выше, чем у воздуха. Трубчатый ТЭН в баке с водой снимает с 1 см² оболочки 8-12 Вт без перегрева, тот же ТЭН в спокойном воздухе выдержит только 2-3 Вт/см², иначе металл раскалится, наполнитель-периклаз начнёт деградировать, а нихромовая спираль пережжётся раньше срока.
Оребрение решает это не «добавлением тепла», а увеличением площади, с которой это тепло снимается воздухом. Стальная или алюминиевая лента накатывается на трубку спирально с шагом 8-12 мм и высотой ребра 6-8 мм, суммарная площадь контакта с воздухом растёт в 10-16 раз против гладкой трубки того же диаметра и длины. Поэтому компактный узел держит нужный киловатт при безопасной температуре оболочки.
Ваттная нагрузка: спокойный воздух и принудительный обдув дают разные цифры
Это главная ошибка при подборе: путают норму для спокойного воздуха и для обдуваемого. Разница в 2-2,5 раза.
| Условие работы | q, Вт/см² | Где встречается |
|---|---|---|
| Воздух спокойный, естественная конвекция | 2,0-3,0 | Открытый конвектор, гараж без вентилятора |
| Воздух движущийся, принудительный обдув | 5,0-7,0 | Тепловая пушка, калорифер, воздухонагреватель с вентилятором |
| Закрытый объём, малая циркуляция | 1,5-2,2 | Сушильный шкаф, термокамера |
Для тепловых пушек и калориферов вентилятор обязателен не только для раздачи тёплого воздуха потребителю: без него сам ТЭН работает на пределе и выгорает за недели.
Расчёт для ТЭНа 4 кВт на 220 В
Сопротивление считаем по закону Ома для мощности: R = U² / P = 220² / 4000 = 12,1 Ом. По ГОСТ 13268-88 допуск мощности +5/−10 % даёт коридор сопротивления 11,5-13,4 Ом, проверяется мультиметром на холодном ТЭНе.
Ваттную нагрузку считаем через площадь активной части: q = P / (π·d·L). Для трубки Ø13 мм и развёртки 1630 мм:
S = π × 1,3 см × 163 см = 666 см²
q = 4000 Вт / 666 см² = 6,01 Вт/см²
6,01 попадает в коридор 5-7 Вт/см² для принудительного обдува, это норма. Для спокойного воздуха такая же трубка перегружена вдвое: пришлось бы тянуть развёртку свыше 3,2 м или разбивать 4 кВт на два ТЭНа по 2 кВт.
Развёртку такой длины не делают прямой: трубку изгибают в U- или W-форму и укладывают в компактный корпус 300-500 мм, с двух или с одной стороны выводя контакты.
Крепление: фланец воздуховода
Воздушный ТЭН крепится не резьбовым штуцером в стенку бака, как водяной, а фланцем на посадочное место воздуховода или корпуса калорифера. Три варианта встречаются чаще других:
- Круглый фланец под диаметр патрубка воздуховода, болтовое крепление по периметру, уплотнение прокладкой
- Прямоугольный/квадратный фланец для прямоугольных коробов приточной вентиляции
- Резьбовой штуцер для компактных калориферов и тепловых пушек, где корпус уже готов под стандартную резьбу
Диаметр посадочного отверстия, шаг и число крепёжных отверстий снимаем с вашего воздуховода или готового корпуса: унифицированного стандарта под все модели калориферов нет, каждый производитель делает свой фланец.
Материал оболочки: сталь или нержавейка
Выбор зависит от температуры и состава воздуха, не от мощности:
- Углеродистая сталь: сухой чистый воздух до 450°C, тепловые пушки, калориферы приточной вентиляции, отопление помещений
- Нержавейка AISI 304 / 08Х18Н10Т: влажный воздух, сушильные камеры после мойки, покрасочные камеры с парами растворителя, температуры выше 450°C
Для агрессивной химии в воздушном потоке (кислотные пары, гальваника) материал подбираем отдельно, пишите состав среды в заявке.
Что прислать для расчёта и чертежа
- Диаметр и посадочную длину воздуховода или корпуса калорифера
- Тип фланца: круглый, квадратный, резьбовой штуцер, диаметр и шаг отверстий
- Нужную мощность и напряжение (220 В или 380 В, количество фаз)
- Есть вентилятор обдува или воздух спокойный: от этого зависит допустимая ваттная нагрузка
- Температуру и состав воздуха: сухой, влажный, с парами, агрессивная среда
- Фото старого ТЭНа с рулеткой, если делаем на замену
По этим данным считаем ваттную нагрузку, подбираем диаметр и развёртку трубки, шаг оребрения и присылаем чертёж на согласование, обычно в течение суток.
Нужен воздушный ТЭН 4 кВт под ваш калорифер или воздуховод?
Присылайте чертёж или фото с размерами, считаем ваттную нагрузку, подбираем фланец и материал, делаем от 1 шт.
Оформить заказЧастые вопросы
Похожие темы: устройство оребрённого ТЭНа, ТЭН для калорифера, как считать коридор сопротивления по ГОСТ.
← Назад в блог