для чего нужен нагревательный элемент
Согреться наверняка: как правильно выбрать обогреватель
Сегодня у покупателей широкий выбор разнообразной техники для обогрева небольших пространств, неотапливаемых помещений и целых домов. Обогреватели могут быть совсем простыми или оснащенными по последнему слову техники, они отличаются друг от друга производительностью и уровнем шума, размерами и назначением. Выбрать подходящий обогреватель довольно просто, если знать, на что ориентироваться.
Что такое обогреватель
Обогреватель — бытовое устройство для отопления помещений. Такие устройства можно разделить на несколько типов: одни больше подойдут для обогрева загородных домов или технических помещений, другие станут идеальным решением для небольших квартир или отдельных комнат.
Первый в мире электрический обогреватель придумал в 1930-х годах француз Жак Нуаро. Изобретение представляло собой вентилятор, который гнал воздух на подключенную к электросети раскаленную спираль. Именно этот механизм стал прообразом современных обогревателей. Но сегодняшние модели довольно далеко ушли вперед от своего прообраза.
1. Инфракрасный обогреватель
В отличие от остальных типов устройств, этот аппарат нагревает не воздух, а предметы вокруг: пол, стены, картины, шкафы и даже людей. Такой аппарат идеально подходит для открытого пространства, но если в помещении много перегородок, он будет плохо справляться, поскольку ИК-лучи не могут огибать преграды.
Инфракрасные обогреватели бывают световыми (нагревается спираль в стеклянной трубке), конвективными (помимо нагревательного элемента греет поверхность самого устройства) и пленочными (нагревательный элемент — фольгированная пленка).
Плюсы
Минусы
2. Масляный обогреватель
Плюсы
Минусы
3. Конвекторный обогреватель
Принцип работы конвекторного обогревателя довольно прост: воздух проходит через нагреватель и поднимается вверх, вытесняя холодные слои. Поверхность прибора при этом нагревается до 90 °C.
Пленочные конвекторные обогреватели обычно вешают на стену. Такие приборы хороши для части комнаты. Если нужно нагреть большое помещение, лучше разместить такой аппарат над источником сквозняка — то есть над дверью или окном.
Плюсы
Минусы
4. Тепловентилятор
Свою главный задачу — быстро прогреть помещение — тепловентилятор выполняет с помощью заключенного в пластиковый или металлический корпус нагревателя и вентилятора, который обеспечивает циркуляцию воздуха. На рынке можно найти и тепловые пушки для складских помещений, и мини-вентиляторы на рабочий стол. Многие аппараты оснащены поворотным механизмом, позволяют переключать мощность и температуру и предусматривают дистанционное управление.
Плюсы
Минусы
5. Монолитный обогреватель
Благодаря своему устройству монолитные обогреватели совмещают принцип работы двух типов приборов: конвекционного и инфракрасного. Они состоят из прессованного кварцевого песка (герметичный корпус) с нагревателем внутри — нихромовой спиралью. Конструкция простая, неразборная, но обеспечивает равномерное прогревание помещения.
Плюсы
Минусы
6. Электрический обогреватель
К электрическим обогревателям относится множество моделей, работающих от розетки. В основном они обогревают часть помещения, плюсы и минусы у каждой модели свои и обусловлены ее конфигурацией, мощностью, уровнем шума, наличием или отсутствием возможности закрепить устройство на стене и т. п. Но есть один общий главный недостаток: все эти приборы расходуют много электроэнергии и создают дополнительную нагрузку на проводку. В старых зданиях или загородных домах этот вопрос может иметь решающее значение.
7. Керамический обогреватель
В эту группу обогревателей входят конвекторные и инфракрасные. В конвекторных устройствах керамикой покрыт металлический теплообменник, через который проходит и нагревается воздух. В устройстве ИК-обогревателей используют керамические пластины. Помимо свойственных каждому типу достоинств и недостатков, у них есть несколько общих черт.
Плюсы
Минусы
8. Газовый обогреватель
Главное отличие всех обогревателей этого типа — они работают на природном или сжиженном газе. В конструкции предусмотрены корпус, теплообменник, нагреватель и горелка. Модели бывают мобильными и стационарными, могут подключаться к магистральной сети или работать от баллонов. На газе функционируют конвекторные и инфракрасные обогреватели.
Конвекторный обогреватель оборудован дымоходом и датчиком слежения за уровнем углекислого газа в помещении. ИК-обогреватель на газе может быть с каталитической или керамической панелью. Керамический нагреватель сильнее раскаляется и больше подойдет для просторных помещений. В каталитических принцип работы основан на взаимодействии газа с катализатором: тепло становится не из-за горения, а в результате химической реакции.
Плюсы
Минусы
9. Галогенный обогреватель
Галогенные обогреватели работают по тому же принципу, что и инфракрасные: они нагревают поверхности, а не воздух. Внутри прибора находится лампа с вольфрамовой нитью и газом внутри, которая испускает тепловые лучи.
Плюсы
Минусы
10. Микатермический обогреватель
Прибор работает по тому же принципу, что и галогенные и ИК-обогреватели. Нагревательный элемент — сетка из никеля внутри слюдяных пластин — испускает излучение, которое проникает в окружающие предметы, пол и стены, превращая их в источники вторичного теплового излучения.
Плюсы
Минусы
Какой обогреватель лучше выбрать: 7 советов
Широки й ассортимент усложняет выбор. Небольшой список советов поможет безошибочно определить, какой именно тип устройства нужен. Вот алгоритм выбора подходящей модели.
1. Измерить площадь помещения
От этого зависит мощность обогревателя. На 10 кв. м достаточно 1 кВт, а для того чтобы прогреть 25 кв. м, потребуется уже 2,5 кВт. Для каждой модели обычно указывают комфортную и максимальную площадь обогрева.
2. Определить доступные типы питания
В квартире с электричеством выбор шире, чем в частном доме без коммуникаций или со старой проводкой. С другой стороны, далеко не в каждой комнате получится установить газовый обогреватель.
3. Выбрать назначение обогревателя
Если вы подбираете технику, которой можно быстро и ненадолго прогреть большое помещение, то идеальный вариант — тепловая пушка. Для того чтобы время от времени посидеть в тепле на веранде, подойдет ИК-обогреватель. Если прибор планируется использовать в течение длительного времени, хорошо подойдет масляный обогреватель.
4. Учесть особенности помещения
Для детской комнаты существуют особые требования к безопасности, как и к помещениям с повышенной влажностью, например ванной. Большинство обогревателей оснащены защитой от перегрева и падения, однако о многие можно обжечься. Существуют модели с влагозащищенным корпусом и такие, которые крепятся к стенам и потолку, где их не достанут маленькие дети.
Для спальни или кабинета может стать критичным уровень шума. Обычно его указывают в документации к прибору. Одни из самых тихих обогревателей — инфракрасные, масляные и конвекторные. Однако важно учитывать все параметры в комплексе. Например, тихий инфракрасный обогреватель также станет источником яркого света, который помешает ребенку заснуть.
5. Очертить финансовые границы
Сколько вы готовы потратить? Речь не только о цене обогревателя, но и о расходе топлива. Так, есть энергосберегающие приборы и устройства с высокой производительностью, которые быстро отопят большое помещение, но и электроэнергии съедят очень много. Следует обращать внимание на такой параме тр, как производительность: за какое количество времени какую площадь и при каком расходе энергии отопит прибор. Эти сведения можно найти в инструкции или выяснить у консультанта.
6. Найти место для обогревателя
От этого напрямую зависят требования к размеру и типу крепления устройства. Мощность обогревателя не всегда зависит от габаритов, а у моделей одного размера может быть разная производительность.
7. Продумать дополнительные требования к функциональности
Обогреватели различаются по типу управления: механические и электронные. У некоторых моделей могут быть таймер включения-выключения, защита от пыли или влаги, функция ночного режима, отложенного старта, возможность запрограммировать несколько режимов работы или даже управлять системой удаленно.
Нагревательные элементы
На фото: электрический нагреватель с открытой спиралью. При нагревании спираль начинает светиться красным.
Производство тепла из электричества
На фото: крупный план скрученной вольфрамовой нити в лампе накаливания, которая излучает свет, выделяя большое количество тепла. Количество света, излучаемого нитью накала, напрямую зависит от ее длины: чем длиннее нить, тем больше света она излучает. Вот почему он скручен: катушка помещает больше длины (и света) в то же пространство.
Что такое нагревательный элемент?
Типичный нагревательный элемент обычно представляет собой катушку, ленту (прямую или гофрированную) или полоску проволоки, которая излучает тепло, как нить накала лампы. Когда через него протекает электрический ток, он накаляется докрасна и преобразует проходящую через него электрическую энергию в тепло, которое излучается во всех направлениях.
Нагревательные элементы обычно изготавливаются на основе никеля или железа. Сплавы на основе никеля обычно представляют собой нихром, сплав, состоящий примерно из 80 процентов никеля и 20 процентов хрома (доступны другие составы нихрома, но смесь 80–20 является наиболее предпочтительной). Нихром является наиболее популярным материалом для нагревательных элементов по разным причинам:
он имеет высокую температуру плавления (около 1400 ° C),
не окисляется (даже при высоких температурах),
не слишком расширяется при нагревании,
имеет разумное (не слишком низкое, не слишком высокое и достаточно постоянное) сопротивление (оно увеличивается только примерно на 10 процентов между комнатной температурой и максимальной рабочей температурой).
Сплав на основе железа называется фехраль. Это железо-хромо-алюминиевый сплав с незначительным включением никеля (примерно 0,6%). Он также часто используется в нагревательных элементах, потому как имеет ряд преимуществ перед нихромом:
Низкая стоимость (в несколько раз ниже, чем у нихрома)
Высокая температура плавления (около 1500° C)
Однако у фехрали есть и недостатки:
Меньшая прочность, повышенная хрупкость
Меньший срок службы нагревателей из этого материала
Типы нагревательных элементов
Есть много разных видов нагревательных элементов. Иногда спирали из нихрома или фехрали используется как таковой; в других случаях спирали встроены в керамический материал, чтобы сделать его более прочным и долговечным (керамика отлично справляется с высокими температурами и не боится большого нагрева и охлаждения), или изолированы в миканите и помещены в металлический корпус (к примеру, кольцевые и плоские нагреватели для экструдеров).
Размер и форма нагревательного элемента в значительной степени определяется размерами прибора, внутри которого он должен помещаться, и площадью, на которой он должен производить тепло. Щипцы для завивки волос имеют короткие спиральные элементы, потому что они должны выделять тепло через тонкую трубку, вокруг которой можно обернуть волосы. Электрические радиаторы имеют длинные стержневые элементы, потому что они должны рассеивать тепло через большую площадь комнаты. Электрические плиты имеют спиральные нагревательные элементы, подходящие по размеру для нагрева кастрюль и сковородок (часто элементы плиты покрыты металлическими, стеклянными или керамическими пластинами, чтобы их было легче чистить). Нагреватели нефтепродуктов для больших емкостей или цистерн представляют собой огромные металлические трубы с керамическими нагревательными элементами, потому что они должны производить мягкий нагрев на большой площади соприкосновения с легко воспламеняемыми жидкостями.
На фото: два вида нагревательных элементов. 1) Светящиеся нихромовые ленты внутри инфракрасного кварцевого нагревателя для сушки. 2) Вы можете четко видеть спиральный электрический ТЭН внизу чайника. Он никогда не накаляется докрасна так же, как провода ик обогревателя, потому что обычно он недостаточно нагревается. Однако, если вы достаточно глупы, чтобы включить чайник без воды внутри (как я однажды случайно сделал), вы обнаружите, что элемент чайника вполне может раскалиться докрасна. Этот опасный и катастрофический эпизод навсегда повредил мой чайник и мог поджечь мою кухню.
В некоторых приборах нагревательные элементы хорошо видны: в электрическом тостере легко заметить ленты из нихрома, встроенные в стенки тостера, потому что они раскалены докрасна. Электрические радиаторы выделяют тепло с помощью светящихся красных полос (по сути, просто спиральные, проволочные нагревательные элементы, которые выделяют тепло за счет излучения), в то время как электрические конвекторные нагреватели обычно имеют концентрические круглые нагревательные элементы, расположенные перед электрическими вентиляторами (поэтому они быстрее переносят тепло за счет конвекции).
У некоторых приборов есть видимые элементы, которые работают при более низких температурах и не светятся; электрические чайники, которым никогда не нужно работать выше точки кипения воды (100 ° C), являются хорошим примером. В других приборах нагревательные элементы полностью скрыты, как правило, из соображений безопасности. Электрический душ и щипцы для завивки волос имеют скрытые элементы, поэтому (надеюсь) нет риска поражения электрическим током.
Проектирование нагревательных элементов
Все это делает нагревательные элементы очень простыми и понятными, но на самом деле существует множество различных факторов, которые инженеры-электрики должны учитывать при их проектировании. В своей превосходной книге по этому вопросу Тор Хегбом перечисляет примерно 20–30 различных факторов, которые влияют на работу типичного нагревательного элемента, включая такие очевидные вещи, как напряжение и ток, длина и диаметр элемента, тип материала и рабочая температура. Есть также определенные факторы, которые необходимо учитывать для каждого типа элемента. Например, для витого элемента из круглой проволоки диаметр проволоки и форма витков (диаметр, длина, шаг, растяжение и т. д.) являются одними из факторов, которые критически влияют на производительность. С элементом ленты толщина и ширина ленты.
Если вы разрабатываете что-то вроде электрического камина с несколькими близко расположенными нагревательными элементами, что произойдет, когда они будут использоваться по отдельности или в комбинации? Если вы разрабатываете нагревательный элемент, через который проходит воздух (например, конвекторный обогреватель или фен), сможете ли вы создать достаточный поток воздуха, чтобы остановить его перегрев и значительно увеличить срок его службы? Все эти факторы должны быть сбалансированы, чтобы сделать продукт эффективным, экономичным, долговечным и безопасным.
Нужно ли нагревательному элементу высокое или низкое сопротивление?
Математически.
Несложно подсчитать, что сопротивление нити накаливания типичной лампы накаливания составляет несколько сотен Ом.
Нагреватели сопротивления?
Современные нагревательные элементы. Устройство и принцип работы.
Современные нагревательные элементы
В прошлой статье было рассказано в основном о трубчатых нагревательных элементах – ТЭНах и об открытых спиралях. Кроме этого существует еще и другие нагревательные элементы, некоторые из них практически ровесники открытой спирали, а другие появились относительно недавно, благодаря развитию современных технологий. Об этих нагревателях, новых и не очень, и будет рассказано сегодня.
Инфракрасные нагревательные элементы
Применяются в различных устройствах, прежде всего инфракрасных обогревателях для отопления помещений. Попросту говоря, это отопительные приборы, создающие комфорт в доме, квартире, офисе или цехе. Для различных условий применяются самые разнообразные конструкции обогревателей. Инфракрасные нагреватели могут применяться также в различном технологическом оборудовании, где требуется нагрев каких-то предметов.
Ярким примером такого технологического оборудования являются инфракрасные паяльные станции и современные лабораторные нагревательные шкафы и печи. Широко используется ИК нагрев в групповой пайке печатных плат с компонентами SMD.
Описание этого процесса опубликовано в журнале «Технологии в электронной промышленности №3, 2007». Статья называется «Инфракрасный нагрев в технологии пайки поверхностного монтажа», автор статьи В. Ланин. В статье приводятся очень интересные факты, как уже ставшие историей, так и имеющие место быть. Схема установки для инфракрасной пайки показана на рис. ниже.
Установка групповой пайки с ИК нагревом: 1 — вытяжная вентиляция, 2 — матрица ИК ламп, 3 — плата, 4 — ИК лампа, 5 — отражатель, 6 — устройство охлаждения, 7 — конвейер
ИК излучение, что это, и как оно работает
Инфракрасное излучение является одной из составных частей солнечного спектра. ИК лучи находятся в самой низкочастотной зоне солнечного света. Именно они несут нам на Землю тепло. При этом инфракрасные лучи беспрепятственно проходят сквозь воздух, нисколько не нагревая его. Нагревается земная поверхность, и все, что встречается на пути солнечных лучей. И только потом, от теплых предметов согревается воздух. Вот почему утром воздух прохладен, пока не взойдет Солнце. В точности также работают инфракрасные нагреватели, являющиеся основой промышленных и бытовых обогревателей.
Конечно, спектр рукотворных ИК нагревателей не столь широк, как у солнечного света, и находится в длинноволновой области ИК диапазона с длиной волны λ = 50—2000 мкм. Причем, чем меньше температура нагретого тела, тем больше длина волны. Вообще, диапазон ИК излучения намного шире и делится на три поддиапазона:
Но инфракрасные нагревательные элементы работают только в длинноволновой части ИК спектра. Различные ИК нагревательные элементы являются основой для создания инфракрасных обогревателей. Поскольку тепло от инфракрасных нагревательных элементов передается в основном теплоизлучением, то их часто называют инфракрасными излучателями.
Как устроены ИК обогреватели
В сущности, конструкция ИК обогревателя проста и незатейлива: нагревательный элемент – излучатель помещен в корпус той или иной конструкции, внутри корпуса имеется рефлектор – отражатель, клеммы для подключения излучателя, а снаружи клеммы для внешних проводов. На рисунке показан именно такой простенький вариант обогревателя.
Конструкция ИК обогревателя: 1 — отражатель (рефлектор), 2 — защитная сетка, 3 — переключатель, 4 — крепежная скоба, 5 — инфракрасная карбоновая лампа, 6 — крышка, 7 — клеммная коробка, 8 — шнур питания, 9 — вилка.
Сразу бросается в глаза, что обогреватель данной конструкции очень похож на прожектор для галогенных ламп, применяемый для подсветки рекламы, фасадов зданий, ступенек крыльца, части двора возле дома. В общем, какого-то сравнительно небольшого участка, так называемое локальное освещение.
Поэтому с помощью ИК обогревателей тоже возможен обогрев не всей площади помещения, а лишь какой-то его части. Экономия электроэнергии заметна невооруженным глазом: зачем греть все помещение, если можно нагреть необходимый угол? Пример точечного обогрева показан на рисунке.
Точечный ИК обогрев
Если требуется сделать отопление, например на производстве, то понадобятся обогреватели несколько иной конструкции, которые можно установить в потолок, наподобие светильников с дневными лампами. Такой вариант показан на рисунке ниже.
Обогрев больших помещений
Подобных схем обогрева можно найти немало, ведь ИК обогреватели используются для отопления достаточно больших помещений: мастерских, складов, цехов, а то и вовсе небольших площадок на открытом воздухе. Например, это может быть беседка возле дома или веранда ресторана со столиками.
Нагревательные элементы на карбоновых лампах
Карбоновая лампа, представляет собой вакуумную трубку из кварцевого стекла, внутри которой размещен излучающий элемент, сделанный из углеродного (карбонового) волокна, точнее из нескольких волокон свитых в жгут. Иногда этот излучающий элемент называют карбоновой спиралью, хотя это и не совсем правильно.
Карбоновое волокно появилось сравнительно недавно, но завоевало большую популярность в различных технологиях. Из него делаются не только карбоновые излучатели. С помощью специальных технологий из карбоновых волокон делают углепластики.
Спектр применения углепластиков очень широк, примерно около двадцати направлений: от авиастроения и ракетной техники до струн для музыкальных инструментов. Широко применяются углепластики в автомобилестроении, главным образом, в спортивных автомобилях. Те, кто увлекается любительским и спортивным рыболовством, по достоинству оценили все прелести карбоновых удилищ.
Карбоновое волокно имеет волокнистую структуру, что значительно увеличивает площадь излучения. Эта площадь в десятки и сотни раз превышает площадь спирали из нихрома, вольфрама, керамики, фламентина или других материалов. Такая развитая площадь приводит к тому, что теплоотдача карбонового волокна на 30…40% выше, чем у обычных нагревательных элементов.
Работа карбонового обогревателя
При подаче напряжения карбоновое волокно разогревается мгновенно, сразу начинается выработка лучистого тепла, причем, без вредного излучения в ультрафиолетовой части спектра. Повышенная теплоотдача карбонового волокна приводит к более экономному расходу электроэнергии, нежели у обычных нагревателей из нихромовой спирали.
При одинаковой потребляемой мощности карбоновые нагреватели вырабатывают большее количество тепла. Тепло при этом не уходит под потолок, как в случае отопления, например, масляным радиатором или батареей центрального отопления.
Оптическое излучение карбоновых ламп совсем незначительно. Чуть видимое красное свечение вовсе не влияет на зрение, не ослепляет, но свечение все-таки заметно. На рисунке выше показан работающий бытовой обогреватель на основе карбоновых ламп.
В верхней части обогревателя находятся переключатели, задающие режимы работы. В подставке обогревателя имеется электропривод, создающий повороты обогревателя в разные стороны, наподобие того, как это делают вентиляторы. Этими поворотами достигается увеличение площади обогрева.
Керамические инфракрасные нагреватели (излучатели)
Представляют собой обычный ТЭН, «заточённый» в керамическую оболочку – корпус. Теплом от ТЭНа разогревается керамика, а уже от нее тепловые лучи излучаются во внешнюю среду. Керамическая оболочка имеет площадь в несколько раз превышающую площадь ТЭНа, поэтому тепло отдается более активно.
Внешний вид керамического обогревателя показан на рисунке. Подобные нагревательные элементы часто называют панельными инфракрасными нагревателями. Форма нагревательных панелей самая разнообразная. Нагреватель может быть плоским, вогнутым или, наоборот, выпуклым.
Внешний вид керамического нагревателя
На передней поверхности можно рассмотреть конфигурацию ТЭНа, на задней поверхности находятся проволочные выводы изолированные керамическими бусами. Рабочая температура керамических нагревателей 700…750 градусов, удельная поверхностная мощность до 64 Квт/м2. Мощность керамических нагревателей может находиться в пределах от нескольких десятков ватт, до нескольких киловатт. Что называется, на все случаи жизни.
Некоторые типы керамических нагревателей имеют открытую, видимую спираль, например типа HSR. Рабочая температура нагревателя 900 °C, нагреватель предназначен для быстрого разогрева. Внешний вид нагревателя HSR показан на рисунке.
Нагреватель типа HSR
Керамические ИК нагреватели бывают трех типов: объемные (сплошные), полые, а также нагреватели со встроенной термопарой. Объемные элементы достаточно инерционны, долго разогреваются и медленно остывают. В тех случаях, когда нужно периодическое включение/выключение нагревателя, применяются полые нагреватели.
Они менее инерционны, что позволяет применять их в различных технологических процессах, где требуется поддержание точной температуры рабочей среды с помощью периодического включения/выключения излучателя. За счет пониженной массы скорость разогрева пустотелых излучателей на 40% выше, чем у объемных.
В отличие от объемных излучателей большая часть излучения полых излучателей направлена вперед. Излучению назад препятствует полый тепловой барьер с задней стороны, что обеспечивает щадящий температурный режим для элементов корпусных конструкций, а также повышает КПД излучателя. По сравнению с объемными излучателями той же мощности снижение потребления электроэнергии достигает 15%.
При использовании объемного излучателя такое распределение тепла можно получить только с использованием рефлектора. Некоторые типы панельных ИК нагревателей имеют встроенную термопару типа K или J, что позволяет осуществлять точный контроль и регулирование температуры. Очень удобно для применения в технологических процессах.
Технологических процессов, где применяются ИК излучатели достаточно много. Вот только некоторые из них:
Инфракрасные керамические лампы Эдисона
Считается, что эти нагревательные элементы, чаще всего, применяются в животноводстве. Даже на китайских сайтах с бесплатной доставкой, из корявого машинного перевода с английского языка, можно понять, что эти обогреватели предназначены для коровников, птичников и свинарников.
Инфракрасная лампа Эдисона
Для обогревателей Эдисона выпускаются металлические рефлекторы, что позволяет увеличить теплоотдачу в нужном направлении и снизить тепловое воздействие на стены и потолки. Собственно для этих же целей служат и рефлекторы, используемые с другими типами нагревателей.
Нагревательные элементы для обогрева плоскостей
Нагрев до столь высоких температур нужен далеко не всегда, и в этих случаях приходится применять другие нагреватели, которые передают тепло не излучением, а находясь в непосредственном контакте с нагреваемым предметом. При этом нагревается поверхность определенной площади и формы, как плоская, так и криволинейная. Одним из таких типов нагревателей являются плоские эластичные нагревательные элементы, изготовленные из силикона.
Силикон это кремнийорганический полимер, состоящий из атомов кремния и углерода. В зависимости от молекулярной массы эти полимеры могут быть жидкими (кремнийорганические жидкости), эластичными (кремнийорганические каучуки) или твердыми продуктами (кремнийорганические пластики).
Кремнийорганические полимеры обладают хорошими диэлектрическими характеристиками, отличаются высокой термостойкостью, хорошими водоотталкивающими свойствами, физиологической инертностью, что позволяет использовать их для создания плоских нагревательных элементов. Такая конструкция называется силиконовыми нагревательными матами, и применяется в тех случаях, когда необходим равномерный нагрев какой-либо поверхности.
Силиконовые нагревательные элементы
Представляют собой конструкцию из двух слоев силикона, между которыми размещается нагревательный провод или вытравленная нагревательная пленка, что позволяет получить самые различные параметры нагревателя. Для увеличения механической прочности силикон армируется текстильным стекловолокном.
Эти нагреватели обладают высокой скоростью реагирования (малое время нагрева/остывания), точность поддержания температуры достаточно высока, особенно, если нагреватель оснащен сенсором температуры и термостатом.
Геометрические размеры силиконовых матов невелики, толщина нагревателей начинается от 0,7 мм, что позволяет использовать их в самых различных областях, начиная от аэрокосмических аппаратов и заканчивая подогревом бочек с маслами или красками.
Силиконовые нагревательные элементы
Силиконовые нагреватели имеют повышенную устойчивость к влаге и сырости, поэтому они рекомендуются для лабораторного оборудования, применения в сфере общественного питания, а также для защиты электронной аппаратуры от замерзания и конденсата. Единственным ограничением к применению силиконовых нагревательных элементов может служить относительно низкая рабочая температура: 200 °C в режиме длительной эксплуатации и 230 °C кратковременно.
Нагреватель из вытравленной пленки показан на рисунке ниже. Естественно, что эта проводящая дорожка показана условно, на самом деле она закрыта другим слоем силикона.
Нагреватель из вытравленной пленки
Нагреватели с вытравленными элементами, также, как и нагреватели с нагревательным проводом выпускаются самых различных форм и размеров, однако, вытравленные элементы позволяют получить самые разнообразные схемы распределения тепла. Кроме того большая площадь вытравленного нагревательного элемента обеспечивает большую плотность мощности и равномерность распределения тепла. Расстояние между вытравленными проводниками можно получить несколько меньше, чем в случае применения нагревательного провода.
Для удобства монтажа многие силиконовые нагреватели с обратной стороны оснащаются самоклеющейся пленкой. Современные клеевые технологии позволяют создать прочные соединения даже при повышенной температуре, на которой работают силиконовые нагреватели, поэтому соединение получается надежным и долговечным.
Нагреватели для бочек часто называются тепловыми рубашками. Такие же рубашки существуют для обогрева контейнеров, а также днищ бочек и контейнеров. Естественно, что эти нагреватели плоские, а их размеры соответствуют размерам бочек или контейнеров.
Миканитовые нагреватели
Также относятся к плоским нагревательным элементам. Их основой служит миканит – слюдяная бумага. Ее основа крошка из природной слюды, скрепленная жаростойким связующим составом. Несколько слоев такой бумаги спрессовываются и подвергаются обработке под высоким давлением и температурой, в результате чего получаются пластины требуемого размера.
Миканитовые нагреватели
Для обеспечения эксплуатационных качеств и механической прочности миканитовые «сэндвичи» выпускаются в корпусе из тонкого металла, что позволяет создавать нагреватели различной формы. На рисунке показаны плоские миканитовые нагреватели, нагреватели в виде манжетов. Подобные нагреватели применяются в оборудовании для обработки пластмасс, температура плавления которых находится в диапазоне 180…240°C, что вполне допустимо для миканитовых нагревателей.
Для улучшения теплопередачи нагреватели в металлических корпусах прижимаются к нагреваемому элементу с помощью металлических скобок и хомутов, а то и просто обвязываются проволокой.
В настоящее время существует великое множество различных систем и конструкций нагревателей, позволяющих выполнять любые технологические задачи. В этой статье было рассказано лишь о незначительной их части. Если кто-то заинтересовался этой проблемой всерьез, конкретно каким-либо типом нагревателя, технологией его применения, то подобную информацию всегда можно найти в поисковых системах Интернета.