По исполнению различают открытые, защищенные и  герметические нагреватели.

В нагревателях открытого исполнения резистивное  тело - нагревательное сопротивление - не изолируют от нагреваемой среды, а размещают непосредственно в ней.

Нагреватели из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением изготовляют в виде проволочных или ленточных зигзагов, проволочных спиралей и крепят на керамических стержнях, трубах или изоляторах в воздушном потоке (электрокалориферы) или в воздушном пространстве (электропечи) электротермических установок.

Достоинство открытых нагревателей - простота устройства, ремонтоспособность и возможность  обеспечения высокого коэффициента теплоотдачи с поверхности нагревательного элемента. К недостаткам следует отнести сравнительно низкий срок службы, невысокую механическую прочность и невозможность использования в агрессивных средах.

В нагревателях защищенного исполнения нагревательные сопротивления, изготовляемые из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, размещают в защитном корпусе, предохраняющем их от механических повреждений и от нагревательной среды.

Наиболее  совершенными и универсальными являются герметические трубчатые электронагреватели (ТЭН). Их эффективно используют в электрокалорифера, водонагревателях, электрических печах, теплоаккумулирующих установках, электрокипятильниках, бытовых плитах и др. Промышленность выпускает ТЭН напряжением от 12 до 380 В, мощностью от 100 до 25000 Вт, развернутой длиной от 0.25 до 6.3 м и диаметром трубки от 6 до 16 мм.

ТЭН (рис .2) представляет собой тонкостенную металлическую трубку (оболочку), в которую запрессована спираль из проволоки с большим удельным электрическим сопротивлением. Концы спирали приварены к контактным стержням, снабженным с внешней стороны контактными устройствами для подключения к сети. Спираль изолируется от стенок трубки наполнителем из периклаза (плавленая окись магния), обладающим высокими диэлектрическими свойствами и теплопроводностью. В качестве наполнителя допускается использовать кварцевый песок, электрокорунд и другие материалы. Торцы трубки герметизируют тепловлагостойким составом и изолирующими втулками, что исключает доступ воздуха и влаги внутрь ТЭНа.   

Рис. 2. 1 и 2 - контактное устройство; 3 - контактный стержень; 4- нагревательная спираль; 5 - накопитель (периклаз); 6 - оболочка (трубка)  ТЭН.

4.2. Материал для электрических нагревателей (ТЭНов)

Нагревательное сопротивление - резистивное  тело - наиболее ответственный элемент  электрического нагревателя, от которого зависит надёжность и долговечность  его работы в заданном технологическом  режиме. Поэтому к материалам для  нагревательных элементов предъявляются  особые требования. Основанные из которых  следующие: достаточные жаростойкость  и жаропрочность (не должны окислятся  и терять механических свойств при  высоких температурах); большое удельное электрическое  сопротивление (должны обеспечивать возможность включения  на сетевое напряжение при небольшой  длине нагревателя) и малый температурный коэффициент сопротивления (должны незначительно изменять сопротивление при изменении температуры); стабильность размеров и электрических свойств.

Таблица 3. Допустимые нагрузки, А, на нихромовую проволоку, подвешенную горизонтально в спокойном воздухе, при t°=20°

В зависимости  от температурного режима и технологических  условий нагреваемой среды для  изготовления электрических нагревателей используют металлические и неметаллические материалы.

 Для низко- и средне температурных  установок широко применяют специальные  сплавы: хромоникелевые и железохромоникелевые. Наиболее распространены нихромы.  В низкотемпературных установках (до 620 К) электрические нагреватели  выполняют из дешевого и доступного материала - углеродистой стали. Неметаллические нагреватели используют нагреватели используют в высокотемпературных установок. В ЭТУ с рабочей температурой до 1570 К применяют стержневые цилиндрические нагреватели из карборунда, а с температурой до 1870 К  - из дисилицида молибдена. В высокотемпературных вакуумных печах с температурой нагрева до 3270 К используют графитовые нагреватели в виде стержней, трубок, пластин и другой формы. Электрические нагреватели из карборунда, дисилицида и графита обладают высоким сопротивлением и переменными температурным коэффициентом сопротивления. Питание на эти нагреватели подаётся от понижающего трансформаторов с регулируемым вторичным напряжением.

Таблица 4. Материал для электронагревателей

В качестве нагревательных сопротивления  ПЭН используют металлическую фольгу, уложенную в виде ткани; полупроводниковые  и композиционные материалы. Для  ПЭН более перспективны композиционные материалы, состоящие из двух и более  компонентов. В композиционных ПЭН  нагревательные сопротивления изготовляют  из графитизированного или металлического материала в виде токопроводящей ткани. Наиболее распространена углеграфитовая ткань УТТ-2 с допустимой температурой на поверхности до 463 К.

Приложение к частям 2 и 3.

Таблица 5. Коэффициент монтажа К_м для электронагревателей сопротивления (в спокойном воздухе).

Таблица 6. Коэффициент среды К_с для различных условий.

Список использованных источников

1. Кудрявцев И.Ф. Коросенко В.А. Электрический нагрев и электротехнология. -Москва: Колос,1975.-383с.
2. Электротехнология /А.М. Басов и др.-Москва:Агропромиздат,1985.-256с.
3. Электротехнология /В.А. Коросенко и др.-Москва:Колос,1992.-304с.
4. Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве /  В.Н. Расстригин и др.-Москва:Агропромиздат,1985.-304с.
5. Живописцев Е.Н. Косицин О.А. Электротехнология и электрическое освещение.-Москва:Агропромиздат,1990.-303с.
6. Гайдук В.Н. Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. Москва: Агропромиздат,1989.-175с.
7. Каганов И.Л. Курсовое и дипломное  проектирование. -Москва: Агропромиздат, 1990.-351с.
8. Правила электроустановок.Москва:Энергоатомиздат,1986.-648с.
9. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. -Москва:     Энергоатомиздат,1986.-392с.
10. Бородин И.Ф. Недилько Н.И. Автоматизация  технологических  процессов.                     -Москва:Агропромиздат,1986.-368с.
11. Белавин Ю.А. Трубчатые электронагреватели  и  установки с их  применением.              - Москва:Энергоатомиздат,1989.-160с.
12. Материалы  для  электротермических  установок. Справочное  пособие / Н.В. Большакова  и  др.-Москва:Энергоатомиздат,1987.-296с.
13. Электротехнологические  промышленные  установки / под  редакцией А.Д.Свенчанского.-Москва:Энергоиздат,1982.-400с.