Количество теплоты в электронагревателе с постоянным током

Трубчатые электронагреватели: конструкция, подбор, установка

В конструкцию любого электронагревателя помимо основного резистивного элемента входят вспомогательные элементы в виде: контактных выводов, электроизоляции, защиты от механических повреждений, креплений и т.д. Без этой оснастки не один нагреватель не считается полноценным устройством, которое можно применять.

Для нагрева промышленного оборудования используются нагреватели категории — ТЭН. Изготавливаются такие устройства с полностью герметичной конструкцией, а их внешняя оболочка предусматривает защиту от влияния агрессивной среды.

Устройство трубчатого электронагревателя (ТЭН)

Как видно из ниже представленного чертежа ТЭН представляет собой металлическую трубку из меди, нержавеющей стали или железа, по центру которой проложена нихромовая спираль, свитая в виде пружины.

Трубка внутри полностью и плотно заполнена песком, что позволяет эффективно отводить тепловую энергию от спирали и исключить ее соприкосновение с трубкой. Концы спирали соединены сваркой с контактными стержнями, которые закреплены внутри трубки с помощью керамических изоляторов. Для подачи питающего напряжения на концах контактных стержней нарезают резьбу или приваривают контактные пластины.

Трубки для изготовления ТЭНов используют разных диаметров и в зависимости от назначения придают им различные формы вплоть до спиралеобразной. Наглядным примером может служить электрокипятильник.

Количество теплоты в электронагревателе с постоянным током

В независимости от качества, рано или поздно, почти все электрические обогреватели стают плохо греть, не включаются или уже совсем не греют.
Самостоятельный ремонт электрического обогревателя не составляет больших трудностей, так как зачастую данный класс устройств не считается сложным прибором.
В быту люди используют большое разнообразие электрических электрообогревателей: электрические инфракрасные камины, конвекторы, тепловентиляторы и разнообразные масляные радиаторы. У всех подобных приборов в независимости от конструктивных особенностей, нагревающим элементом служит нихром.

Следует заметить что чем проще конструкция обогревателя тем дольше будет работать такой прибор, и кто муже легче будет разобраться в поломке и починить его.

Устройство

Для быстрого и эффективного ремонта, прежде всего, необходимо понимать как устроен обогреватель.
В независимости от разновидности таких устройств, все они имеют основные общие элементы.
Обогреватели оборудуются одно- или двух клавишными выключателями которыми можно выбирать один или два ТЭНа которые будут греть, а также лампочками индикации работы ТЭНа.
ТЭН может иметь не два контакта а три, с двумя разделенными греющими спиралями внутри.

Сразу после сетевого шнура с вилкой может стоять защитный термопредохранитель, который будет автоматически отключать обогреватель после перегрева, например если накрыть конвектор сверху полотенцем.
Также может присутствовать датчик наклона, который сработает, если например, конвектор упадет или перевернется.
Помимо термопредохранителя, также может быть и «автоматический выключатель» — предохранитель тока перегрузки, для других аварийных ситуаций.

Диагностика и поиск неисправности обогревателя

Любая диагностика начинается с разборки обогревателя, но прежде чем разбирать, его необходимо отключить и вытянуть вилку с розетки.
Откручиваем винтики корпуса, скорее всего корпуса панели управления. Добравшись до соединительной управляющей панели с термостатом, терморегулятором и другими элементами, проверку начинаем с прозвонки сетевого шнура.
Дальше проверяем работу всех управляющих клавиш и тумблеров — прозванивая их тестером. Затем все последовательные цепи.

Терморегулятор проверяется тестером и он должен выдать на контактах нулевое сопротивление (КЗ) или близкое к нулевому, это будет говорить о исправности терморегулятора.

Помимо исправности самих элементов обогревателя, причина поломки может скриватся и в плохом и ненадежном контакте проводников, со временем, из за разности материалов они окисляются и отгнивают, так что в данном моменте тоже следует обратить внимание.
Затем проверяются защитные элементы: датчик положения и термопредохранитель.

Термопредохранитель прозванивают тестером, в исправном и холодном состояние на его контактах должно быть нулевое сопротивление (КЗ).
Таких термопредохранителей может быть несколько штук в одном корпусе и как правило чем больше корпус — тем больше в нем термопредохранителей.
Следует заметить что термопредохранитель может быть и рабочим (исправным) но из за сильной загрязненности фильтров и конвекционных отверстий они могут моментально срабатывать и отключать обогреватель.

Что же представляет из себя датчик положения, так это, в большынстве конструкций, какой то грузик который при наклоне или ронению обогревателя воздействует на мини выключатель который уже размыкает напряжение. Исправный датчик положения, в нормальном вертикальном положение обогревателя на своих контактах должен иметь нулевое сопротивление (КЗ).
Основным решающим моментом будет проверка нагревательных ТЭНов. В больших обогревателях их как правило несколько, наиболее часто их два. И часто причиной недостаточного прогрева помещения есть выход из строя одного из ТЕНов.
В большинстве случаев ТЭН не подлежит ремонту и заменяется аналогичным.
Как проверить ТЭН? Сопротивление на его контактах может быть разным, в зависимости от конкретного устройства, но однозначно он должен прозваниватся. Примерные значения сопротивления могут быть в диапазоне 20 — 100 Ом.

Основные неисправности обогревателей

Обогреватель не включается.
Причин может быть несколько. Необходимо проверить розетку, вилку и электрический шнур. Затем разобрать и убедится в наличие сетевого напряжения внутри устройства, лучше всего использовать для этого контрольную лампочку на 40Вт.
Проверяется напряжение по последовательной цепи, термопредохранитель, термостат, термовыключатель, ТЭН
Проверку под напряжением следует проводить осторожно или использовать метод прозвонки на сопротивление (мультиметром) уже без напряжения.

Тепловентелятор включается но не греет.
Обогреватель дует воздух но при этом не греет его, такая ситуация явно указывает на неисправность ТЭНа, один из участков спирали может быть поврежден, необходимо внимательно осмотреть всю протяжность нихромного проводника, а также прозвонить тестером сам ТЭН, сопротивление должно быть где то в раене 70 Ом.
В случае видимого разрыва или отгорания нихромового проводника, его можно попытаться восстановить если немножко оттянуть оборванные проводники к центру и аккуратно скрутить с запасом их друг к другу, затем надежно вставить «соединение» обратно, но так чтоб оно не сместилось и не замкнуло в процессе работы случайно на соседние витки спирали.
Также причиной такой работы может быть термопредохранитель или биметаллические пластины терморегулятора. В холодном состояние они должны быть замкнути, иногда возникает необходимость их зачистки для улучшения надежности контакта. Исправные биметаллические пластины от тепла паяльника должны размыкаться.

Тепловентилятор греет но вентилятор не крутится (не дует).
Если лопасти исправны и нигде не подклинены, то вероятнее всего причина в двигатели.
Но все же сначала необходимо убедится в том что на двигатель поступает напряжение. Убедится в том что его вал легко и без усилий проворачивается.
Дальше двигатель можно проверить мультиметром, его контакты должны прозваниватся и показывать хоть каое то сопротивление.
При необходимости моторчик можно разобрать и осмотреть внутри, возможно сильное загрязнение. Прозвонить обмотки, почистить коллекторный узел и осмотреть надежность прилегания щеток. Возможно будет необходимо прокапать машинным маслом втулки движущей части двигателя.
При перегоранию обмоток двигатель необходимо заменить.

Обогреватель отключается (из за перегрева)
Причин может быть несколько. Например большая площадь обогрева и маломощный конвектор, в следствие постоянной работы перегревается корпус и внутренние элементы в том числе элементы защиты от перегрева которые отключают устройство.
В других случаях может быть причиной неправильная установка конветора. Необходимо организовать свободный приток поступающего воздуха к нижней части обогревателя и свободный отток горячего воздуха из верхней части конвектора, нечем не накрывать его и не создавать сопротивление выходу тепла с конвектора.

Масляный радиатор протекает.
Самостоятельный ремонт в таких случаях является задачей непростой и неблагодарной. Клеи и герметики в данном случае бесполезны.
Для герметизации пробоин необходимо слить масло, залить водой и с помощью инверторной сварки для тонких листов. Проварить пробоину, предварительно зачистив место от краски и коррозии.
При постоянном вытекание масла следует понимать что все же масло необходимо будет долить, так как для эффективной работы такого обогревателя необходимо наличие 90% объема масла от общей емкости масляного «бака», остальное пространство должен занимать воздух, он играет роль своеобразной подушки при розшырению масла при нагреве.

Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Термодинамика и тепломассообмен

Основные законы термодинамики

Современная феноменологическая термодинамика является строгой теорией, развиваемой на основе нескольких постулатов. Процессы, происходящие в термодинамических системах, описываются макроскопическими величинами (температура, давление, концентрации компонентов), которые вводятся для описания систем, состоящих из большого числа частиц, и не применимы к отдельным молекулам и атомам, в отличие, например, от величин, вводимых в механике или электродинамике.

Примеры решения задач по теме «Основные функции состояния рабочего тела, работа газа и первый закон термодинамики»

1. В сосуд, содержащий $5$ л воды при температуре $20$ °С, помещен электронагреватель мощностью $500$ Вт. Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагрелась до температуры кипения $100$ °С. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

2. В котельной электростанции за $10$ ч работы сожжено $100$ т каменного угля с теплотой сгорания $Q_н^р = 7000$ ккал/кг. Найти количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции за указанный период работы, если КПД процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет $22$ %.

3. Найти изменение внутренней энергии $1$ кг воздуха при охлаждении его от $t_1 = 300$ °C до $t_2 = 50$ °C. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.

4. Определить изменение внутренней энергии $2$ м 3 воздуха, если температура его понижается от $t_1 = 200$ °С до $t_2 = 70$ °С. Учесть зависимость теплоемкости от температуры. Начальное давление воздуха (абсолютное) $p_1 = 0.6$ МПа.

5. Найти внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг азота, если температура его равна (100+10n) °С, а давление (абсолютное) 0.6 МПа.

6. Газ, состояние которого определяется на диаграмме $рv$ точкой $1$ переходит в состояние $2$ по пути $1с2$. При этом к газу подводится $50$ кДж/кг энергии в виде теплоты и газом совершается $30$ кДж/кг работы. Затем этот газ возвращается в исходное состояние в процессе, который в диаграмме $pv$ изображается линией $2а1$. Сколько теплоты нужно подвести к рассматриваемому газу в некотором другом процессе $1d2$, чтобы от газа получить $10$ кДж/кг работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе $2а1$, если на сжатие в этом процессе расходуется $50$ кДж/кг?

7. Определить внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию $1$ кг газовой смеси, объемный состав которой следующий: $r_ = 40$ %; $r_ = 60$ %. Температура смеси $200$ °С, а давление (абсолютное) .4$ МПа. Зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.

8. Рабочим телом газотурбинного двигателя является смесь идеальных газов. Массовый состав смеси следующий: CO2 = 20 %, O2 = 8 %, H2O = 10 %, N2 = 62 %. При прохождении через газовую турбину температура потока газовой смеси снижается с $t_1 = 1200$ °C до $t_2 =400$ °C. Определить техническую работу газовой турбины в расчете на $1$ кг рабочего тела, пренебрегая теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры.

9. В сосуде объемом $200$ л находится углекислота при температуре $t_1=20$ °С и давлении $p_1=10$ МПа. Температура среды $t_0=20$ °С, давление среды $p_0=0.1$ МПа. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести находящаяся в сосуде углекислота.

10. Определить максимальную полезную работу, которая может быть произведена $10$ кг кислорода, если его начальное состояние характерезуется параметрами $t_1=400$ °С и $p_1=0.1$ МПа, а состояние среды – параметрами $t_0=20$ °С и $p_0=0.1$ МПа.

Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2021. All rights reserved.

Материалы для производства нагревателей

Самыми подходящими и наиболее применяемыми при изготовлении нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электросопротивлением. К ним относят сплавы на основе хрома и никеля (никель-хром), железа, хрома и алюминия (железо-хром-алюминий). Марки и свойства этих сплавов учтены в ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные». Представителями никель — хромовых сплавов являются нихром марок X20H80, X20H80-H (950-1200°C), X15H60, X15H60-H (900-1125°C), феррохромоалюминий — фехраль марок H23YU5T (950-1400). ° С), Х27Ю5Т (950-1350 ° С), Х23Ю5 (950-1200 ° С), Х15Ю5 (750-1000 ° С). Существуют также железо-хромоникелевые сплавы — Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Достоинства нихрома:

Отличные механические свойства, как при низких, так и при высоких температурах;

Имеет хорошие технологические свойства;

Хорошо поддается обработке;

Не устаревает, немагнитится.

Недостатки нихрома:

Рабочие температуры ниже, чем у фехраля;

Сравнительно с никелем недорогой;

Недостатки фехрали:

Низкое сопротивление ползучести;

Удлиняется при нагреве.

Включение

Популярность масляного обогревателя обусловлена не в последнюю очередь легкостью его эксплуатации. Вам не потребуется судорожно листать инструкцию, чтобы понять, как установить и запустить это устройство. Процедура установки в большинстве случаев максимально проста: нужно вытащить радиатор из упаковки, поставить в предназначенное для него место, а затем включить в сеть.

Впрочем, выбору места все же следует уделить некоторое внимание. Как уже было сказано выше, прибор без защитного кожуха не рекомендуется размещать в детской комнате. Причин тому две. Во-первых, дети могут обжечься или уронить на себя прибор, который является довольно тяжелым.

Во-вторых, они могут повредить его. Металл, из которого сделан корпус, довольно тонкий. Его легко можно помять или пробить. Естественно, при этом вытечет минеральное масло — и хорошо, если оно будет остывшим. В противном случае есть риск все тех же серьезных ожогов. Да и работоспособность прибора, в любом случае, будет серьезно нарушена. Придется либо покупать новый, либо ремонтировать сломанный.

Также не следует размещать прибор в ванной комнате. Высокий уровень влажности очень плохо сочетается с электроприборами. При установке масляного обогревателя в комнате убедитесь, что вблизи него нет мягкой мебели, штор и прочих элементов интерьера, способных загореться. На открытом воздухе ставить прибор тоже нельзя — то есть для балконов он точно не подойдет.

Впрочем, среди всех этих ограничений есть и приятный момент. Большинство обогревателей являются мобильными. Они снабжены колесиками, которые позволяют легко перемещать прибор из комнаты в комнату. Поэтому вы можете быть не привязаны к конкретному месту.

Перейдем непосредственно к процессу включения оборудования. Обычно обогреватель оснащен двумя регуляторами. Сначала с помощью одного из них задайте мощность работы оборудования. Максимальную стоит ставить только в том случае, если вы уверены в надежности вашей проводки. Если же вы живете, например, в старой «хрущевке», где очень давно не делался капитальный ремонт, то лучше ограничиться средней мощностью, поскольку в противном случае вы рискуете впоследствии заняться сменой розеток или проводки в целом.

Второй шаг — установка необходимого температурного режима. После этого нажмите кнопку включения, расположенную на панели управления, и обогреватель начнет работать. Если устройство оборудовано таймером, то в процессе включения можно также задать периодичность работы прибора.

У многих пользователей возникает вопрос, на сколько можно оставлять масляный обогреватель включенным. Зачастую ограничений нет вовсе. Если они есть, то обязательно указаны в инструкции к конкретной модели, поэтому перед началом эксплуатации всегда следует читать сопутствующую документацию.

Впрочем, есть один важный момент, касающийся всех радиаторов: если прибор не оснащен датчиком перегрева, то использовать его следует только тогда, когда дома есть взрослый бодрствующий человек, который в случае форс-мажора сможет быстро среагировать и отключить оборудование.

То есть не нужно оставлять такой обогреватель включенным во время вашего отсутствия или сна. Если масло перегреется, то, как уже было сказано выше, корпус может прохудиться, а это уже чревато не только поломкой оборудования, но и пожаром. Если же прибор оборудован датчиком перегрева, а также, желательно, таймером, то проблем нет — в случае возникновения неполадок обогревательное устройство автоматически прекратит работу. Впрочем, тут следует учитывать изначальное качество радиатора — на модели из самого низкого ценового сегмента все же лучше не полагаться безоглядно.

Калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя

Электрический обогрев помещений всегда может прийти на помощь основной системе отопления, заменить ее в осенний или весенний период межсезонья, а в особых случаях – даже стать основным источником тепла в зимнюю пору. Все зависит от того, какой тепловой мощностью обладают приобретаемые электрические нагреватели.

Калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя

Несмотря на широкое разнообразие современных электрических обогревательных приборов – конвекторов, тепловентиляторов, масляных радиаторов, инфракрасных излучателей и т.п., параметр мощности для любого из них является определяющим. Именно он показывает тот эксплуатационный потенциал, который заложен производителем в это изделие. Значит, прежде чем отправляться в магазин за покупкой, необходимо четко представлять, с каким критерием оценки подходить к выбору той или иной модели. Поможет в этом — калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя.

Ниже будут даны некоторые необходимые разъяснения по порядку проведения расчетов.

Калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя

Пояснения по проведению расчетов мощности обогревателя

Программа калькулятора основана на учете особенностей помещения, в котором предполагается использование электрического обогревателя.

Цены на электрообогреватели

• Прежде всего необходимо определиться, какая миссия будет возлагаться на прибор – станет ли он лишь «подмогой» для отопления, или необходимо предусмотреть вариант, когда обогреватель должен будет справиться с функцией основного источника тепла.
• Площадь помещения – исходная величина для проведения расчетов.
• Внешние стены – чем их больше, тем выше общее количество тепловых потерь, требующих определенной компенсации.
• Стены с северной и восточной сторон практически никогда не получают «солнечного заряда», в отличие от южных и юго-западных.
• Стены, расположенные с наветренной стороны, охлаждаются значительно быстрее других – это учтено в алгоритме расчета.
• При указании уровня температур не следует указывать рекордно низкие показатели – это должно быть значение, которое является обычным для региона проживания, в самую холодную декаду зимы. Тем самым калькулятор уже учтет имеющиеся климатические особенности.
• Степень утепления стен. Если термоизоляционные работы проводились полноценно, на основании проведенных теплотехнических расчетов, то можно отнести стены к разряду качественно утепленных. Кирпичная стена, примерно в 400÷500 мм толщиной, и аналогичная ей, могут претендовать на среднюю степень утепленности. Стены вообще без утепления, по идее, рассматриваться и вовсе не должны, так как в таком помещении даже при непозволительно большом расходе электроэнергии, комфортного микроклимата все равно не добиться. Приобретение электрообогревателя в таких условиях становится бессмысленной затеей.
• Высота потолков – влияет на общий объем помещения.
• Следующие два окна ввода – это характер помещений, расположенных сверху и снизу рассматриваемой комнаты. Естественно, от их особенностей зависит количество теплопотерь через верхнее и нижнее перекрытие.
• Далее – блок полей, касающихся окон в помещении. Необходимо, в первую очередь, указать тип окон – калькулятор учтет их теплосберегающие возможности. Далее, после указания количества и размеров окон, программа вычислит коэффициент остекления (относительно площади помещения) и сделает соответствующую корректировку в расчетах.
• Наконец, в комнате может быть одна или даже несколько используемых дверей, выходящих на улицу или в неотапливаемые помещения. Естественно, что при каждом открывании такой двери в комнату поступает немалый объем охлаждённого воздуха, который потребует дополнительного расхода тепловой мощности.

Результат дается в ваттах и киловаттах. По этим параметрам уже можно будет оценивать приглянувшуюся в магазине модель электрообогревателя.

Как правильно выбрать электрообогреватель?

Помимо мощности, существует немало иных критериев оценки подобных приборов – габариты, безопасность в работе, удобство пользования, мобильность, степень автоматизации и другие. Подробнее об аспектах выбора энергосберегающих электрических обогревателей – в специальной публикации нашего портала.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!