Бытовые электроприборы - Приборы для нагрева воды

Приборы для нагрева воды

Принцип устройства и работы приборов, объединенных общим назначением – нагревать воду, одинаков. Разница заключается лишь в их конструктивных особенностях.

Основу этих приборов составляет трубчатый электронагреватель – ТЭН (рис. 92), который представляет собой тонкостенную металлическую трубку из углеродистой стали марки 10 или 20 с заключенной в ней спиралью из проволоки с очень высоким удельным электрическим сопротивлением.

Рис. 92. Устройство трубчатого электронагревателя (ТЭНа): 1 – тонкостенная трубка (оболочка); 2 – спираль; 3 – контактный стержень; 4 – изолятор; 5 – слой мастики; 6 – фарфоровая втулка; 7 – контактная гайка; L – общая длина ТЭНа; I_акт – активная (рабочая) длина ТЭНа; I_к – длина контактного стержня; d_тр – внутренний диаметр трубки; d_сп – диаметр спирали; d_{сп. нар.} – наружный диаметр спирали; d – диаметр провода; h – шаг спирали.

Концы спирали подключены к стержням, которые выходят из герметически закрытой трубки и служат контактами для подключения ТЭНа к сети. Во избежание замыкания спирали на корпус трубки последнюю наполняют сыпучим изолятором, хорошо проводящим тепло и абсолютно не проводящим электрический ток (кварцевым песком или кристаллической окисью магния – так называемым периклазом). Заполняющий трубку изолятор под большим давлением превращается в монолит, поэтому он не только выполняет изоляционную функцию, но и надежно фиксирует спираль по оси трубки.

ТЭН – достаточно универсальный прибор, предназначенный для использования в различных водонагревательных устройствах. Поэтому в зависимости от назначения ТЭНы изготавливаются из различных материалов (в том числе и тугоплавких) и всевозможных форм (после опрессовки трубку можно изгибать любым образом).

Температура рабочей поверхности ТЭНов имеет достаточно широкий диапазон: от 450 °C (для бытовых электронагревательных приборов) до 800 °C (для нагрева жиров, масел, легкоплавких металлов в промышленных установках). Средний срок службы ТЭНов при правильной эксплуатации – до 10 000 часов непрерывной работы.

Поскольку, как уже было сказано, существует большое количество видов ТЭНов, при их покупке следует особое внимание обращать на маркировку, где указаны не только метрические параметры его элементов, но и номинальная мощность в кВт и напряжение в В, материал трубки, среда, для которой ТЭН предназначен, а также вид климатического исполнения по ГОСТу.

Среди недостатков ТЭНов следует отметить их высокую металлоемкость, использование в них дорогостоящих материалов (нихрома, нержавеющей стали) и, как следствие, большую стоимость. Кроме того, ремонту ТЭНы не подлежат.

Простейшим бытовым водонагревательным прибором, в котором используется ТЭН, является электрокипятильник; по сути, кипятильник – это ТЭН с ручкой и шнуром. Ручка кипятильника имеет крюк (или сама выполнена в виде крюка), благодаря чему кипятильник укрепляют на краю емкости, в которой нагревается вода.

Всевозможные электрические чайники, самовары, кофейники представляют собой емкости для нагрева воды, в нижнюю часть которых вмонтирован ТЭН той или иной формы.