|
|
История ТЭН
Что такое ТЭН?
Трубчатые электронагреватели (ТЭНы), предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую. Применяются в качестве комплектующих изделий в промышленных установках, осуществляющих нагрев различных сред путем конвекции, теплопроводности или излучения. По сравнению с другими типами нагревателей ТЭНы отличаются: возможностью эксплуатировать их при непосредственном контакте с нагреваемыми средами, которые могут быть газообразными, жидкими или твердыми при нормальном и повышенном давлении; надежностью при вибрациях и значительных ударных нагрузках; разнообразием конфигурации; отсутствием напряжения на оболочке ТЭНа. Трубчатый электронагреватель состоит из тонкостенной металлической оболочки, выполненной из трубы соответствующего диаметра, внутри которой помещена спираль из проволоки высокого удельного электрического сопротивления. Концы спирали соединены с контактными стержнями, снабженными с внешней стороны контактными устройствами, токопроводы выполняются в виде флажков или резьбовых соединений.  Рис. 1. Типовая конструкция двухконцевого ТЭНа: 1 — металлическая оболочка; 2 — спираль; 3 — стержень; 4 — наполнитель; 5— герметик; 6— изолятор; 7— контактные устройства. Между торцом трубы и контактным устройством установлен изолятор. Свободное пространство внутри оболочки заполнено наполнителем, обладающим высокими диэлектрическими свойствами и имеющим значительный коэффициент теплопроводности. Как правило, в качестве наполнителя применяется периклаз (кристаллическая окись магния). Торцы электронагревателя заполняются влаго защитным термостойким лаком (герметиком), снижающим влияние внешней среды на электроизоляционные свойства наполнителя ТЭНа в процессе его хранения и эксплуатации. Принцип работы ТЭНа основан на выделении тепла при прохождении тока через спираль из проволоки высокого омического сопротивления. При этом тепловой поток проходит от спирали через периклаз (или керамику — для ТЭНа патронного типа) на оболочку и далее к нагреваемой среде. ТЭНы изготовляются различной конфигурации. Для нагрева газовых сред широкое применение находят ТЭНы с разветвленной наружной поверхностью - оребренные, что позволяет существенно увеличить теплоотдачу нагревателей, за счет чего снижаются габаритные размеры, масса и температура нагревательного устройства. История ТЭН. Электрический элемент, состоящий из металлической спирали, вставленной в металлическую трубку таким образом, что спираль изолирована от трубки посредствам керамического материала, был запатентован в 1859 г. господином Симпсоном, но прошло еще полвека, прежде чем эти элементы стали выпускать. В самом начале двадцатого века в США был разработан новый тип сплава. Этот сплав состоял из 80% никеля и 20% хрома и характеризовался высоким удельным сопротивлением и высокой стойкостью к окислению. Тогда же появилась возможность проектировать элементы старой запатентованной конструкции, а во время Первой мировой войны были разработаны трубчатые элементы с металлической оболочкой. Принципиальная конструкция этих элементов за эти годы не изменилась. В 1918 г. компания Дженерал Электрик (General Electric Company), США, получила патент на трубчатые элементы с металлической оболочкой, наполненные изоляционным порошком, который фиксирует положение спирали сопротивления, благодаря редукции трубки. При этом редукция трубки выполняется посредством волочения, обжатия, прессования или прокатки. Затем элемент можно гнуть на любой требуемый угол без значительного ущерба для его электрических или термических свойств. Поскольку спираль зафиксирована в трубке, нет никакой опасности короткого замыкания между спиралью и оболочкой. Благодаря фиксации спирали, также, повышается равномерность распределения тепла по трубке. Затем появились другие патенты, большинство которых запрещало производство этого вида трубчатых элементов за пределами США. Только после Второй мировой войны «порошковый метод» стал широко известен за пределами США. В 1955 г. компания Кантал заключила соглашение с г-ном Стерлингом А. Оукли в США, который сконструировал станки для навивки спиралей, наполнения металлических трубок изоляционным порошком и редукционной прокатки заполненных трубок. Компания Кантал получила право на производство и продажу этого оборудования за пределами Северной Америки и Канады. Срок этого соглашения истек в 1980 г., и, в настоящее время, станки компании Кантал можно приобрести в любой точке мира. Благодаря слаженной работе компании Кантал, «порошковый метод» изготовления ТЭН стал известен всему миру. Несмотря на довольно продолжительный период времени, большинство трубчатых элементов до сих пор производятся на оборудовании, которое работает по принципам, разработанным г-ном Эукли в 1 940-х и 50-х годах.   |