Какая причина ухудшения теплоотдачи круглого тена

Какая причина ухудшения теплоотдачи круглого тена

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) состоит из металлической трубки, содержащей нихромовую спираль с наличием выводов. С целью изолирования спирали и улучшения отдачи нею тепла полость трубки наполняют кварцевым наполнителем. ТЭН не имеет полярности, поэтому фазу и ноль можно подключать к любому из концов прибора.

Большая часть современных бытовых электроприборов питаются от электричества благодаря ТЭНу, по причине его долговечности, безопасного использования и надежности. Но, к сожалению, иногда данный нагреватель может выходить из строя из-за несоблюдения правил эксплуатации либо из-за допущенных ошибок во время изготовления производителем.

Если электрический прибор перестал нагреваться, то причиной этому может быть не только неисправность ТЭНа, а и неполадки в других системах прибора. Обычно, изначально поддают проверке ТЭН, так как его протестировать легче всего. Чтобы осуществить проверку нагревателя не обязательно быть мастером этого дела, нужно всего лишь выбрать самый подходящий для себя способ.

Конструкция трубчатого электрического обогревателя (ТЭНа)

Что произвести необходимые проверки работоспособности ТЭНа нужно понимать, как он устроен. Обычно данный нагреватель состоит из трубки металлического происхождения в центральной части которой находиться подобная пружине спираль из нихрома. Трубка вплотную наполнена специальным песочным материалом для улучшения свойств теплоотдачи и исключения прикосновений со спиралью. Концевые части спирали присоединены сварочным аппаратом с контактными элементами нагревателя, которые прикреплены во внутренней части трубки благодаря электроизоляторам. Для осуществления подачи напряжения на концах контактных стержней производят резьбу либо сваркой делают контактные пластинки.

Конструкция ТЭНовых трубок может иметь самый разный вид и объем зависимо от их предназначения.

По виду применения ТЭНы трубчатые делятся на следующие типы:

Воздушные ТЭНы, монтируются на оборудование для обогрева воздушных масс или направленных потоков воздуха. Могут нагревать воздух до температуры в 500-700 о С.

ТЭНы для нагрева жидкостей, применяют на установках для нагрева различных жидкостей, в том числе кислот и щелочей.

Блоки ТЭНов — это конструкция состоящая из нескольких трубчатых нагревателей, закрепленных на фланце. Количество, форма и длина ТЭНов может иметь различные значения.

Керамический ТЭН используется как для обогрева воздуха так и для нагрева воды при помещении устройства в герметичную колбу. Цилиндрические керамические ТЭНы производятся под заказ различной длины и удельной мощностью до 9 Вт/см 2 .

Неисправности ТЕНовых нагревателей

Самой частой причиной поломок является разрывание спирали из-за перегревания. Перегрев может произойти если:

Водяной ТЭН был включен без наличия жидкости;

Есть плотный слой накипи;

Изначальное некачественное выполнение самого нагревательного прибора.

Спираль, размещенная в центральной доле трубки, удерживается благодаря ее плотному наполнению песком. Если во время засыпания песка его не качественно уложили или спираль незначительно отошла от центрального расположения и контактирует с оболочкой трубки, то через некоторое время от вибрации спираль может сдвинуться. Если контакт трубки со спиралью происходит лишь в одном участке и в наличии есть УЗО, то электрический прибор продолжит свою работоспособность и будет поражать током. В случае заземленного прибора и отсутствия УЗО спираль расплавиться. Если черкание будет в нескольких местах и не сработает автоматическая защитная система, то ТЭН сгорит.

С этого следует, что основными причинами поломки ТЭНа являются замыкание и разрыв спирали. Исправить возникшие неполадки невозможно, поэтому нагревательный элемент приходится заменять.

Как произвести проверку трубчатого нагревательного прибора

Зависимо от того, какие в наличии есть средства измерений возможно выбрать один или несколько способов проверки.

Проверка мультиметром или стрелочным тестовым аппаратом

Измерительный прибор включают в порядке самого малого сопротивления и концы нагревателя подводят к его щупам.

Если спираль имеет разрыв, то тестовый прибор стрелочного типа покажет нескончаемое сопротивление. В свою очередь мультиметр выдаст «единицу». Сопротивление вырабатываемое имеющимся ТЭНом можно узнать, обратившись к онлайн калькулятору, который способен произвести расчет величины сопротивления по показателям потребляемой мощности.

Если спираль цельная, то дальше — одним из концов щупа надо коснуться к одному из выводящих каналов трубчатого нагревателя, а другим к самой нагревательной трубке. При отсутствии короткого замыкания тестер выдаст значения бесконечного сопротивления, а мультиметр проявит «1». При выдаче измерительным прибором иных значений становится понятно, что в наличии есть короткое замыкание и в таком случает нагреватель уже непригоден.

Проверка световыми диодами или другими источниками питания

С помощью любого светодиода, который в действительности есть во всех домашних электрических приборах и любой батарейки (в том числе и разряженной) есть возможность благополучно протестировать любой трубчатый нагреватель.

Свечение диода показывает целостность спирали. Для того, чтобы проверить сопротивление изоляционной составляющей необходимо отключить схему и прикоснуться к самой трубке нагревателя. Световой диод не должен производить свечение.

Испытание за счет индикатора фазы

Проверяя ТЭН (трубчатый электронагреватель) индикатором фазы и контролькой нужно быть предельно осторожным. Перед проверкой нужно вычислить, где в розетке есть фаза (в норме должна располагаться с правой стороны) и далее присоединить отрезком провода с выводом фазы один из контактов трубчатого нагревателя.

Затем приложить жало фазного индикатора к противоположному контактному выводу нагревателя (индикаторная лампа должна засветиться), а затем к трубке (свечения не должно быть).

Если в период контакта с противоположным выводом нагревателя индикаторная лампа не засветится, значит, спираль оборвана, а если светится при контакте с трубкой — есть нарушения в изоляции.

Проверка контролькой электрика

Тестирование данного нагревательного прибора контролькой может осуществить каждый человек, который даже не разбирается в данной сфере, ведь для этого не нужно никаких измерительных устройств. Смысл проверки состоит в поочередном подключении со спиралью нагревателя любой лампочки с дальнейшим включением схемы к стандартной электрической проводке.

Для того, чтобы подготовиться к испытанию нужно взять вилку со шнуром и один из его концов подсоединить к одному из контактов трубчатого нагревателя, а другой конец к патрону. Затем к другому выводу патрона подводится добавочный отрезок проводки. В патрон монтируется лампочка.

Изначально свободный провод подсоединяется к свободному концу нагревателя. Далее вилка вставляется в разъем розетки. Если спираль цела, то лампочка ярко горит. Если свечения не наблюдается, то спираль оборвана и дальше проводить проверку не смысла.

Затем вилка вынимается из розетки и вывод из патрона подсоединяется к трубке нагревателя. Вилка подключается к электричеству, если лампочка не загорелась, значит, сопротивление изоляции между спиралью и трубкой большое и трубчатый нагреватель нерабочий. В ситуации, когда лампочка засветилась, это означает, что есть пробой изоляции.

Нестандартные методики проверки

Провода от шнура с вилкой можно подсоединить напрямую к выводам трубчатого нагревателя и на малый отрезок времени вставить вилку в электророзетку. Если нагреватель нагревается, то спираль в хорошем состоянии и цельная. Следует быть осторожным, проверяя температуру нагрева рукой, ведь есть большая вероятность получения ожога.

Привести сразу все вышеперечисленные методы проверки трубчатого электронагревателя просто невозможно. ТЭН даже возможно протестировать обычным домашним телефоном стационарного типа, подключив его в разрыв одного из проводов, которыми телефон подключается к сети. Если после подсоединения при снятии трубки будет сигнал, значит ТЭН рабочий. Можно даже и трубку не поднимать, а набрать стационарный номер с мобильного. Наличие сигнала звонка подтвердит, что спираль нагревателя находится в исправном состоянии.

Анализ снижения коэффициента теплопередачи теплообменных аппаратов вследствие загрязнения поверхности Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Галковский Вадим Анатольевич, Чупова Мария Викторовна

В статье рассматривается проблема образования слоя накипи на поверхностях теплообменного оборудования, ее последствия и методы борьбы с ней. Последствия плохой водоподготовки теплоносителя в системах теплоснабжения, что в свою очередь влияет на обеспечение потребителей теплоносителем заданных параметров. Показано влияние накипных отложений на коэффициент теплопередачи, температурный напор у кожухотрубчатых и пластинчатых теплообменных аппаратов, помимо этого накипь оказывает пагубное влияние гидродинамические показатели аппаратов. С ростом накипных отложений в диапазоне 0,1 мм 1 мм, происходит недоотпуск теплоты, для минимизации его происходит увеличение расхода теплоносителя, что приводит к увеличению расхода топлива и электроэнергии на его перекачку и перегрев. Представлены графические зависимости влияния слоя накипи на ряд важнейших параметров, изменение которых напрямую влияет на экономические затраты как теплоснабжающих организаций, так и потребителей теплоты. В основу методики расчета положена методика, изложенная в СП (своды правил по проектированию и строительству) 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов. Результаты представлены для первой и второй ступеней теплообменников при одних и тех же входных параметрах теплоносителей: температуры теплоносителей и величины расходов.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Галковский Вадим Анатольевич, Чупова Мария Викторовна

Analysis of the reduction in the heat transfer coefficient of heat exchangers due to surface contamination

The article deals with the problem of handling sputtering on the surfaces of heat exchange equipment, its consequences and methods of combating it. The consequences of poor water conditioning of the heat carrier in the heat supply systems, which in turn affects the provision of the customers with the coolant of the specified parameters. The influence of scaling deposits on the heat transfer coefficient, the temperature head of the shell and tube heat exchangers, and also the detrimental effect of the hydrodynamic parameters of the apparatus is shown. With the growth of the scale deposits in the range 0.1 mm to 1 mm, heat is not released in order to minimize it. Increase Coolant flow, which leads to an increase in fuel and electricity consumption for its processing and overheating. Graphic dependencies of the influence of the main factors on the change in the main parameters that affect the financial costs, both the heat supply organization and the heat consumers are presented. The calculation methodology is based on the methodology outlined in SP 41-101-95 Designing of heat points. The results are presented for the first and second stages of the heat exchangers with the same input parameters of the coolant: the temperature of the coolant and the value of the flow.

Текст научной работы на тему «Анализ снижения коэффициента теплопередачи теплообменных аппаратов вследствие загрязнения поверхности»

Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie.ru/

Том 9, №2 (2017) http://naukovedenie.ru/vol9-2.php

URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/41TVN217.pdf

Статья опубликована 11.04.2017

Ссылка для цитирования этой статьи:

Галковский В.А., Чупова М.В. Анализ снижения коэффициента теплопередачи теплообменных аппаратов вследствие загрязнения поверхности // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №2 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/41TVN217.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

Галковский Вадим Анатольевич

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Филиал в г. Смоленске, Россия, Смоленск1 Доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Кандидат технических наук E-mail: vadim-galkovskiy@mail.ru

Чупова Мария Викторовна

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Филиал в г. Смоленске, Россия, Смоленск Студент магистратуры «Промышленная теплоэнергетика» E-mail: mariya.chupova@yandex.ru

Анализ снижения коэффициента теплопередачи теплообменных аппаратов вследствие загрязнения поверхности

Аннотация. В статье рассматривается проблема образования слоя накипи на поверхностях теплообменного оборудования, ее последствия и методы борьбы с ней. Последствия плохой водоподготовки теплоносителя в системах теплоснабжения, что в свою очередь влияет на обеспечение потребителей теплоносителем заданных параметров. Показано влияние накипных отложений на коэффициент теплопередачи, температурный напор у кожухотрубчатых и пластинчатых теплообменных аппаратов, помимо этого накипь оказывает пагубное влияние гидродинамические показатели аппаратов. С ростом накипных отложений в диапазоне 0,1 мм — 1 мм, происходит недоотпуск теплоты, для минимизации его происходит увеличение расхода теплоносителя, что приводит к увеличению расхода топлива и электроэнергии на его перекачку и перегрев. Представлены графические зависимости влияния слоя накипи на ряд важнейших параметров, изменение которых напрямую влияет на экономические затраты как теплоснабжающих организаций, так и потребителей теплоты. В основу методики расчета положена методика, изложенная в СП (своды правил по проектированию и строительству) 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов. Результаты представлены для первой и второй ступеней теплообменников при одних и тех же входных параметрах теплоносителей: температуры теплоносителей и величины расходов.

Ключевые слова: коррозия теплообменных аппаратов; перерасход топлива и энергии; снижение коэффициента теплопередачи; увеличение температурного напора; кожухотрубные

1 214013, г. Смоленск, Энергетический проезд, 1

и пластинчатые теплообменники; методы борьбы с накипью на теплообменных поверхностях; сравнение теплообменных аппаратов

Качество воды является одной из насущных проблем в современном мире. Мы, люди на 75-80% состоим из воды, и как доказано многими учеными, не сможем существовать при отсутствии ее в нашей жизни или же при ее наличии, но не соответствии необходимым качествам, так и системы теплоснабжения и теплопотребления не смогут долго прослужить нам при плохом качестве воды. Многие специалисты отмечают, что несвоевременная очистка теплообменного оборудования и плохая химводоподготовка снижают тепловую эффективность аппаратов на 50 — 70% [1].

При проектировании систем теплоснабжения, определяющим расчетом, отвечающим за стоимость проекта, является тепловой и гидравлический расчет системы. Он позволяет произвести выбор основного и вспомогательного оборудования системы. Важным фактором при таких расчетах является необходимость предусмотреть качество теплоносителя, его жесткость.

В системах теплоснабжения используется сырая водопроводная вода. Перед тем как воду нагреть и отправить к источникам потребления, ее нужно подготовить (умягчить, удалить газы, очистить от механических примесей) [2]. Далее идет процесс деаэрации воды, это процесс удаления из воды вредных газов, которые служат одной из главных причин зарождения коррозии на оборудовании: кислорода и углекислого газа. Если в воде в большом количестве присутствует кислород (О2) и углекислый газ (СО2), то при нагреве скорость коррозии значительно возрастает. Коррозия в системах теплоснабжения — причина большинства аварий. После прохождения через деаэратор вода скапливается и подается на подпиточные насосы, которые закачивают ее в тепловую сеть [3].

Главную работу в обеспечении потребителей тепловой энергией играют теплообменные аппараты. Качество их работы и будет показывать правильность работы систем теплоснабжения в целом, недоотпуск теплоты, перерасход топлива и энергии для восполнения тепловых потерь и причины повышения температурного напора теплоносителя [4].

Установленные на ЦПТ теплообменные аппараты обеспечивают потребителей необходимой тепловой нагрузкой на отопление и ГВС (горячее водоснабжение), но как говорилось раннее, при некачественной водоподготовки на теплообменном оборудовании со временем будут образовываться слои накипи, отложения, ведущие в свою очередь к коррозии на поверхностях оборудования.

В системах теплоснабжения, образующиеся на поверхностях нагрева теплообменных аппаратов, отложения, относятся к так называемым низкотемпературным. Основными компонентами таких отложений являются силикаты, карбонаты кальция, а также окислы железа и сульфаты кальция.

Видов накипи много и для каждого варианта можно применить тот или иной способ удаления или предотвращения ее образования. Виды накипи приведены в таблице 1 [4, стр. 287].

Вид накипи и ее химический состав Характер отложений Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК)

Силикатная накипь (с содержанием SiO2 20-25% и более) твёрдая 0,06 — 0,23

Гипсовая накипь (с содержанием CaSO4 до 50%) сульфатная твердая плотная 0,6 — 2,9

Карбонатная накипь (с содержанием СаС03, MgCOз более 50%) от аморфного порошка до твердого котельного камня 0,6 — 7,0

Смешанная накипь, состоящая из гипса, карбонатов и силикатов кальция и магния твердая плотная 0,8 — 3,5

Определяясь с методами борьбы от накипи, необходимо предварительно сделать анализ накипи и определить ее состав, чтобы узнать, чем лучше такой налет растворять. Вода покрывает 72% земной поверхности, это реки, моря, озера, подземные воды и т.д., и конечно она имеет разный состав, где-то она слишком жесткая, а где-то слишком мягкая. Затем определяется сложность оборудования (зависит от его назначения), степень его загрязненности. От всех этих факторов зависит, чем и как будут удалять накипь.

Помимо очистки теплообменного оборудования уже от образовавшейся накипи, есть возможность предотвратить ее быстрое образование на том или ином оборудовании, для этого используют всевозможные фильтры или реагентные умягчители.

В статье можно привести выводы исследования влияния качества воды на теплообменное оборудование, состояние которого влияет на обеспечение потребителей теплоносителем заданных параметров, т.е. влияния толщины слоя образующейся накипи на коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата от греющей воды нагреваемой, которая транспортируется потребителям [5].

Из результатов расчетов двух водоподогревательных установок для систем горячего водоснабжения ЦТП, оборудованного водоподогревательными установками: 1) кожухотрубчатого типа; 2) пластинчатой водоподогревательной установки, можно привести графические зависимости, отображающие влияние качества воды на теплопередающие и гидродинамические характеристики теплообменного оборудования2 [6, 8]:

• Снижение коэффициента теплопередачи из-за увеличения толщины слоя

карбонатной накипи, коэффициент теплопроводности ^ = 2 Вт/(м'К) см. рисунок 1, как для пластинчатого (ПТО), так и для кожухотрубчатого теплообменников (КТО).

2 Своды правил по проектированию и строительству СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов. Страница 3 из 7 http://naukovedenie.ru 41TVN217

Вт/(мЛ2-°С) 4400 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 5н, мм

Рисунок 1. Снижение коэффициента теплопередачи КТО и ПТО от увеличения толщины

слоя накипи, где К (к.т.) — коэффициент теплопередачи I и II ступеней, Втм ' С)

Из графиков видно, что коэффициент теплопередачи у пластинчатого теплообменника почти в 2 раза выше, чем у кожухотрубчатого, это связано с конструктивными особенностями установок. Толщина слоя накипи в 1 мм, в обоих случаях, приводит к снижению коэффициента теплопередачи в 2 раза у кожухотрубчатого теплообменного аппарата, и в 2,5 раза у пластинчатого теплообменного аппарата, что в свою очередь ведет отпуску теплоносителя более низких параметров. Также можно отметить, если рассмотреть график пластинчатого теплообменного аппарата, нарост слоя накипи всего на 0,4 мм приводит к снижению коэффициента теплопередачи установки в 2 раза. Дальнейший рост толщины слоя накипи приводит к установившемуся в низком диапазоне, коэффициенту теплопередачи (как видно из графиков), в результате чего происходит перерасход топлива и энергии для повышения теплоносителя до требуемых параметров.

• Не менее важной проблемой является изменение температурного напора, вследствие изменения коэффициента теплопередачи. Температурный напор из уравнения теплопередачи равен:

где: Q — тепловая нагрузка теплообменник Вт; F — поверхность нагрева водонагревателя, м2; к — коэффициент теплопередачи соответственно I и II ступеней, Вт/(м ' С).

Тепловая нагрузка и поверхность нагрева водонагревателя изменяться не могут, если нет развития сети системы теплоснабжения данного района, в результате чего происходит увеличение температурного напора и как следствие — недогрев нагреваемого теплоносителя. Из собственных расчетов также можно привести графические зависимости изменения температурного напора от толщины слоя накипи для каждой ступени на теплообменном оборудовании, для карбонатной накипи зависимости изображены см. рисунок 2.

■1ср! п.т. -t.cp.II п.т. ■1ср! к.т. -t.cp.II к.т.

0,5 0,6 0,7 0,8 5н, мм

Рисунок 2. Зависимости температурного напора КТО и ПТО от толщины слоя накипи, где 1.ср.1, t.ср.II- температурный напор первой и второй ступени теплообменника,

°С (разработано автором)

Накипь приводит к снижению срока эксплуатации оборудования. Слой накипи препятствует нагреву воды и одновременно затрудняет отвод тепла от поверхностей нагрева. В результате поверхность нагрева перегревается и выходит из строя.

Из технологий водоподготовки и способов умягчения воды наиболее эффективным, на данном этапе исследования, является магнитная обработка воды или с использованием электромагнитных аппаратов, так как они отличаются безопасностью, надежностью работы при стабильных параметрах воды, низкими эксплуатационными расходами и экологичностью. Но в свою очередь применение электромагнитных аппаратов требует химводоподготовки, а это введет к увеличению площади, занимаемой под теплообменное оборудование, за счет добавления места под блок химводоочистки. Умягчение воды для теплообменного оборудования, применяемого в быту или на частных мелких объектах может проводиться за счет фильтров умягчения и безреагентного обезжелезивания воды [7].

Накипные отложения снижают значение полного коэффициента теплопередачи, это наглядно видно на рисунке 1. Из этого следует, что для передачи установленной тепловой нагрузки потребуется установка площади поверхности теплообмена, во много раз большей площади аппарата, тепловой расчет которого был произведен без термического сопротивления. Происходит недоотпуск теплоты, для минимизации его происходит увеличение расхода теплоносителя, что в свою очередь приводит увеличению расхода топлива и электроэнергии на его перекачку и перегрев.

Теплоснабжающие организации сталкиваются с серьезными трудностями, вследствие загрязнения поверхности нагрева продуктами коррозии [9]:

• Передача тепловой нагрузки через теплообменники не соответствует требуемым значениям;

• Нарушение проектного температурного графика в тепловых сетях ряда котельных при низких температурах наружного воздуха.

Причина заключается в интенсивном загрязнении поверхности нагрева теплообменных аппаратов по сетевой стороне продуктами коррозии.

Все эти мероприятия приводят к удорожанию как самого теплоносителя, так оказание услуг по подаче и распределения тепловой энергии. Не своевременная очистка теплообменных аппаратов и плохая химводоподготовка приводит к возрастанию гидродинамического сопротивления как в теплопроводах, так и в самих аппаратах, что приводит к преждевременному износу теплообменного оборудования, выходу его из строя, поломкам и более часто прибегать к услугам по очистке теплообменного оборудования от отложений [10].

Известковый налет на теплообменном оборудовании является причиной их перекаливания, так как он не поглощает и не передает тепло, это приводит к появлению трещин в поверхностях нагрева. Накипные отложения снижают значение полного коэффициента теплопередачи (см. рисунок 1). Происходит недоотпуск теплоты, для минимизации его происходит увеличение расхода теплоносителя, что приводит к увеличению расхода топлива и электроэнергии на его перекачку и перегрев.

1. Андрюшенко А.И., Аминов Р.З., Хлебалин Ю.М. «Теплофикационные установки и их использование». М.: Высш. школа, 1983.

2. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. «Теплопередача». М.: энергоиздат, 1981.

3. Шадрин И.К., Корепанов Е.В. Параметрический анализ эффективности теплообменного оборудования в системах теплоснабжения // Интернет-журнал «Интеллектуальные системы в производстве», 2016 в 3 т. Том. 1 [Электронный ресурс] — Смоленск.: Универсум, 2016 — Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=27639738, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ.

4. Болотова Ю.В., Ручкинова О.И. Коррозия теплообменного оборудования нефтехимических производств // Интернет-журнал «Вестник пермского национального исследовательского политехнического университета. машиностроение, материаловедение», 2015 т. 17, №4, [Электронный ресурс] -Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2015 — Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=25108759, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ.

5. Жаднов О.В. Пластинчатые теплообменники — дело тонкое// Интернет-журнал «Новости теплоснабжения», 2015 т. 17, №4, [Электронный ресурс] — М.: Издательство "Новости теплоснабжения" 2000 — Режим доступа: http://elibrary.ru/title_about.asp?id=9670, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ.

6. Справочник «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника», под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, М. — Энергоатомиздат, 1991.

7. Проектирование централизованного горячего водоснабжения жилого дома и микрорайона: учеб. Пособие / Т.А. Стрелюхина. — 3-е изд., перераб. и доп; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.П. Скачкова. — Пенза: ПГУАС, 2014. — 120 с.

8. Одна из главных причин потери потери тепловой энергии в системах теплоснабжения. II Поволжская научно-практическая конференция «Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно -энергетическом комплексе и жилищно — коммунальном хозяйстве», материалы докладов 8-9 декабря 2016 г. том III.

9. Роль воды в сельском хозяйстве и способы ее очистки. II Поволжская научно-практическая конференция «Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно — энергетическом комплексе и жилищно -коммунальном хозяйстве», материалы докладов 8-9 декабря 2016 г. том III.

10. Влияние качества воды на теплообменное оборудование. Энергетика, Информатика, Инновации — 2016, VI Международной научно — технической конференция (электроэнергетика, электротехника и теплоэнергетика, математическое моделирование и информационные технологии в производстве) 24 — 25 ноября 2016 г. Смоленск. СБОРНИК ТРУДОВ, Том I, секция 1, 2, 3.

Galkovsky Vadim Anatol'evich

Moscow power engineering institute Smolensk branch, Russia, Smolensk E-mail: vadim-galkovskiy@mail.ru

Chupova Maria Viktorovna

Moscow power engineering institute Smolensk branch, Russia, Smolensk E-mail: mariya.chupova@yandex.ru

Analysis of the reduction in the heat transfer coefficient of heat exchangers due to surface contamination

Abstract. The article deals with the problem of handling sputtering on the surfaces of heat exchange equipment, its consequences and methods of combating it. The consequences of poor water conditioning of the heat carrier in the heat supply systems, which in turn affects the provision of the customers with the coolant of the specified parameters. The influence of scaling deposits on the heat transfer coefficient, the temperature head of the shell and tube heat exchangers, and also the detrimental effect of the hydrodynamic parameters of the apparatus is shown. With the growth of the scale deposits in the range 0.1 mm to 1 mm, heat is not released in order to minimize it. Increase Coolant flow, which leads to an increase in fuel and electricity consumption for its processing and overheating. Graphic dependencies of the influence of the main factors on the change in the main parameters that affect the financial costs, both the heat supply organization and the heat consumers are presented. The calculation methodology is based on the methodology outlined in SP 41-101-95 Designing of heat points. The results are presented for the first and second stages of the heat exchangers with the same input parameters of the coolant: the temperature of the coolant and the value of the flow.

Keywords: corrosion of heat exchangers; over-consumption of fuel and energy; reduction of heat exchange coefficient; increase in temperature; shell-and-tube and plate heat exchangers; methods for combining scale on heat exchange surfaces

Причины почему бойлер плохо греет воду или не греет совсем

Кто бы мог подумать, что в XXI люди будут использовать бойлеры для нагревания воды. Однако, факт остаётся фактом: установка техники до сих пор востребована как в квартирах, так и в частных домах.

Даже несмотря на то, что водонагреватели считаются надёжными аппаратами, периодически всё-таки возникают поломки. Самая распространённая — бойлер перестаёт греть воду.

Если причина поломки не слишком серьезная, то восстановить работоспособность можно собственными силами.

Первые действия при обнаружении неисправности и возможные причины

Первое, что необходимо сделать, если не греет бойлер, — выяснить причины неисправности.

Если водонагреватель не греет воду, требуется проверить силу электрического тока в других комнатах квартиры. Возможно, неполадки вызваны временными перебоями с поставкой электроэнергии. В этом случае работоспособность агрегата будет восстановлена после стабилизации подачи тока.

Проверка силы тока мультиметром.

Далее следует проверить автоматический выключатель. Для работы оборудования требуется много электроэнергии. Возможно, причина перебоев с горячим водоснабжением — следствие срабатывания защитных механизмов системы.

Затем осматривается розетка и вилка. В ряде случаев, из-за резких скачков напряжения, они могут просто «сгореть».

Если обнаружились неисправности в электронике, от самостоятельного ремонта лучше отказаться. Во всех остальных случаях рекомендуется вызвать специалиста.

Панель управления для бойлера

Если же с электричеством в доме все в порядке, то неисправность следует искать в самом агрегате.

Вода плохого качества

Разбираясь с тем, почему бойлер не греет воду, следует вспомнить об одном важном моменте. Во многих регионах России жители встречаются с проблемой так называемой «жесткой» воды с большим количеством примесей.

Когда она попадает в бойлер, на нее начинают воздействовать высокие температуры. Как результат— примеси «выпариваются» и начинают оседать на различных внутренних частях агрегата. Тем самым они снижают теплопроводность. Соответственно, бойлер начинает плохо греть воду.

Накипь в бойлере

У жесткой воды есть еще одно неприятное последствие. Когда накипь покрывает нагревательный элемент, тепло от него уже не может уходить в окружающую среду. Элемент начинает сильно перегреваться и со временем выходит из строя.

Первым признаком того, что внутри конструкции скопилось много посторонних частиц, является появление устойчивого запаха сероводорода на выходе из бойлера.

Чтобы убедиться, что причина понижения температуры потока в плохом качестве воды, можно взглянуть на лампочку индикатора. Если она свидетельствует о том, что рабочая среда горячая, а из крана тем временем течет чуть теплая вода, значит в системе скопилось много накипи. Чтобы от нее избавиться, придется полностью разобрать водонагреватель.

Ошибки при эксплуатации водонагревателя

Причиной того, что бойлер плохо греет, могут быть ошибки в эксплуатации водонагревателя или отсутствие технического обслуживания. Чтобы этого избежать, рекомендуется выполнять ряд правил.

• Запрещено устанавливать регулятор температуры на предельный режим работы. Если пренебречь этим принципом, начнутся проблемы с нагревательным элементом. Как показывает практика, на максимальных режимах ТЭН может работать не более 6-8 месяцев. Затем его придется полностью заменить.

Оптимальный температурный режим бойлера

• Если человек использует модель, где установлено два отдельных нагревательных элемента, рекомендуется не включать их одновременно. Лучше чередовать нагрузку. Так водонагреватель прослужит намного дольше.

• При эксплуатации бойлера необходимо периодически осматривать предохранительный клапан. Этот элемент выполняет ряд важных функций. Если человек подозревает, что он вышел из строя, лучше провести его замену. В противном случае это может привести к серьезным последствиям.

Предохранительный клапан выполняет в системе две основные функции: защищает бойлер от перегрева и, в случае необходимости, осуществляет автоматический сброс воды из резервуара; при избыточном давлении может спасти агрегат от больших неисправностей. Рекомендуется хотя бы раз в месяц осматривать предохранительный клапан.

Охлаждение водного потока — это самая безобидная проблема, с которой может столкнуться владелец бойлера, если данный элемент выйдет из строя.

Неисправность ТЭНа

Если вы задумались, почему бойлер не работает, причина, возможно кроется, в нарушении целостности нихромовой нити. Такая проблема возникает, если ТЭН долгое время покрыт накипью.

Другая причина — периодический запуск нагревательного элемента без его контакта с рабочей средой (т.е. когда водонагреватель запускают при отсутствии воды в бачке).

Сухой и мокрый ТЭН

Неисправность также может возникнуть из-за того, что в данном элементе установлена наполнительная трубка из некачественных материалов. В этом случае со временем спираль начинает смещаться и контактировать с корпусом.

Если вы не знаете, почему не греет бойлер, рекомендуется выполнить проверку нагревательного элемента. В идеале она проходит с помощью тестера или мультиметра. Предварительно потребуется слить из бойлера воду и снять защитные крышки. Затем демонтируется сам нагревательный элемент. После этого прибор необходимо включить в состояние замера наименьшего сопротивления.

Проверка ТЭНа с помощью мультиметра

При наличии обрыва тестер будет свидетельствовать о том, что сопротивление в цепи бесконечно, а на мультиметре будет постоянно отображаться единица.

Не следует забывать, что в случае обнаружение неисправности, ТЭН придётся полностью заменить. Самостоятельный ремонт в домашних условиях невозможен.

Поменять нагревательный элемент не так сложно. Алгоритм действий следующий:

1. Сначала необходимо перекрыть подающий патрубок. Это исключит попадание воды в бак во время демонтажа. Если такой элемент в бойлере отсутствует, потребуется перекрыть магистральный трубопровод.
2. Водонагреватель полностью обесточивается.
3. Затем из резервуара сливается жидкость. Делается это благодаря переведению спускного клапана в необходимое положение.
4. После этого снимается защитная крышка. В зависимости от модели она может располагаться либо сбоку бойлера, либо снизу. Демонтировать ее можно с помощью обычной отвертки.
5. Как только будет снята крышка, человек увидит посадочный фланец ТЭНа и идущие от него к блоку управления провода. Чтобы при установке нагревательного элемента не возникло проблем с монтажом проводки, рекомендуется сфотографировать место соединения и сделать для себя схему.
6. Клеммы снимаются со своих штатных мест, после чего ТЭН можно извлечь из гнезда.
7. Проводится осмотр нагревательного элемента. При необходимости его очищают от накипи или полностью заменяют.

Затем остается лишь собрать конструкцию в обратном порядке.

Ошибки при монтаже водонагревателя

Если у владельца бойлер перестал греть воду, следует вспомнить о человеческом факторе. Рабочие не всегда добросовестно относятся к монтажу водонагревателя. А если человек устанавливал прибор самостоятельно, он мог совершить ошибки непреднамеренно. Результат один — прибор не способен полностью выполнять возложенные на него функции, в частности, нагревать воду до необходимой температуры.

В основном ошибки связаны с подключением электропроводки. Если агрегату требуется много энергии, его нужно будет напрямую подсоединять к квартирному щитку. Сделать это без специальных навыков и инструментов не только невозможно, но и опасно. При допущении ошибок бойлер будет плохо нагревать воду и «биться» током. В худшем случае может полностью сгореть электропроводка.

Схема подключения бойлера к электросети

Не менее распространены ошибки при монтаже предохранительного клапана. В этом случае понижение температуры воды это наиболее безобидное последствие, с которым можно столкнуться. Со временем давление жидкости в системе повышается. Результат — корпус бойлера начинает деформироваться. Страдает эмаль. Она отслаивается. Те места, в которых это произошло, становятся очагами коррозии. Затем смещается резиновая прокладка. В результате водонагреватель начинает сильно подтекать, а это требует уже более серьезного ремонта.

Неправильная схема подключения бойлера

Способы устранения неисправностей

Ниже описаны наиболее распространенные варианты борьбы с понижением температуры водного потока.

Очистка нагревательного элемента

Очистить ТЭН можно лишь после того, как он будет извлечен из водонагревателя. Если выяснилось, что нагревательный элемент покрыт большим слоем известкового налета, необходимо выполнить следующие действия:

1. Берется большая емкость. Ее размер должен позволять полностью погрузить туда ТЭН.
2. В равных пропорциях смешивается уксус и лимонная кислота. Их разбавляют водой из расчета 1 литр на 50 гр действующего вещества.
3. Нагревательный элемент погружается в раствор так, чтобы жидкость полностью закрыла нагревательный элемент.
4. В таком положении его оставляют на 2-3 дня.

Очистка ТЭНа раствором

Далее начинается химическая реакция. Действующее вещество вступает во взаимодействие с известковым налетом и постепенно разрушает его. В результате через 48–72 часа большая часть загрязнений останется на дне емкости. Остается лишь аккуратно извлечь нагреватель из тары и очистить оставшийся известковый налет с помощью обычной железной щетки.

Ремонт термостата

В ряде случаев бойлер может не греть воду из-за проблем с термостатом. Это один из главных элементов управления режимами работы всего агрегата. По сути, термостат можно отремонтировать своими силами, ведь проблема часто скрывается в термодатчике.

«На глаз» определить наличие неисправностей в термостате невозможно. Для этого необходимо провести диагностику. Этот процесс не занимает много времени. Обычно индикаторное поле выдает ошибку или вовсе не загорается. Если это так, потребуется проверить подключение устройства к сети и перевести ручку термостата на максимум.

Термостат для бойлера

Далее берется стандартный электрический тестер. Его щупы располагаются один на входе в систему термостата, а другой — на выходе. Если после этого стрелка осталась на своем предыдущем положении, значит, термостат неисправен. Необходимо провести его полную замену. Отремонтировать его невозможно.

Замена термодатчика

Если индикаторная лампочка горит, однако бойлер по какой-то причине не греет воду, возможно, проблема кроется в вышедшем из строя термодатчике. Выяснить это можно с помощью тестера. Если при сканировании термостата его стрелка будет отклоняться, значит неисправность кроется в датчике температуры.

Ремонт проходит по следующему алгоритму:

• сначала разбирается бак.
• из него извлекается терморегулятор. На стандартных моделях он состоит из двух основных элементов (термопара и реле). Термопара при своей работе использует электрохимические свойства металлов. Дело в том, что при создании терморегулятора применяют в основном алюминий и медь. Когда данные металлы начинают нагреваться, между ними возникает электрический заряд. Он начинает поступать на реле, которое и обеспечивает стабильную работу водонагревателя.
• чаще всего при неисправностях термостата проблема кроется в вышедшем из строя реле. Чтобы удостовериться в этом, потребуется подсоединить клеммы щупа к контактам термореле. Затем термопара нагревается (для этого можно использовать обычную зажигалку или свечку).
• если после этого человек услышит характерный щелчок, а стрелка тестера начнет отклоняться, значит данный элемент в полном порядке. Соответственно, проблема кроется в чем-то другом. Однако если после нагревания ничего не происходит, значит реле неисправно. Необходимо его заменить.
• после этого остается лишь заменить данный элемент на новый. Его можно приобрести в любом специализированном магазине.

Если реле неисправно, затягивать с его заменой не стоит. В противном случае в системе может произойти сбой. Температура воды в баке начнет быстро повышаться. Это чревато неприятными и опасными последствиями. В лучшем случае выйдет из строя нагревательный элемент. В худшем — вода начнет кипеть, после чего корпус бака даст течь или взорвется.

Если водонагреватель не греет воду, не следует забывать, что ремонт в большинстве случаев можно выполнить своими силами. Однако, если вы сомневаетесь в том, лучше обратиться за помощью к специалистам. При ошибках в ремонте бойлер может получить серьезные повреждения.

Факторы, влияющие на температуру обратной сетевой воды

Н.Н. Киселев, начальник энергоинспекции филиала «Энергонадзор»; О.Л. Житко, заместитель начальника энергоинспекции филиала «Энергонадзор», РУП «Гомельэнерго», Республика Беларусь

На температуру обратной сетевой воды (ОСВ) большое влияние оказывают техническое состояние систем теплоснабжения потребителей и организация их эксплуатации. Причины, определяющие это влияние, многочисленны: от ошибок при проектировании систем до человеческого фактора. В статье рассматриваются основные нарушения, приводящие к изменению температурного графика, а также меры, необходимые для восстановления оптимального температурного режима.

Как показывает практика, персонал потребителей тепловой энергии, поставляемой РУП «Гомельэнерго», не способен чётко ориентироваться в причинах превышения температуры обратной сетевой воды, и, как правило, узнаёт о нарушении температурных режимов в системе теплоснабжения только по результатам рейдов Энергонадзора. Рейды по проверке режимов теплопотребления осуществляются работниками Энергонадзора согласно графиков в рамках мониторинга выполнения потребителями договорных условий, проверки работоспособности систем автоматического регулирования (САР) или во исполнение требований Постановления Совета Министров Республики Беларусь от 30 октября 2012 г. № 1105 «Об утверждении перечня мероприятий технического (технологического, поверочного) характера».

С целью предотвращения подобных нарушений, нашими специалистами был подготовлен перечень основных причин отклонений температуры ОСВ и предложены меры по их устранению.

Причины превышения ОСВ можно разделить на следующие основные группы:

– влияние отклонений параметров теплоносителя на теплоисточниках (районных отопительных котельных);

– ошибки при проектировании;

– отказ в работе или неисправность теплотехнического оборудования тепловых узлов;

– влияние технического состояния систем теплоснабжения при неудовлетворительной эксплуатации или техническом (физическом) износе оборудования;

– человеческий фактор: самовольное вмешательство в работу или изменение схемы системы теплопотребления либо некомпетентность (отсутствие специализированного обслуживающего персонала или договора со специализированной организацией).

Подробнее основные нарушения, влияющие на температуру ОСВ, и мероприятия по приведению температуры обратной сетевой воды в соответствие с температурным графиком, представлены в таблице.

Таблица. Причины превышения температуры обратной сетевой воды и мероприятия по её приведению в соответствие с температурным графиком.

, м 3 /ч

На период ремонта постоянно контролировать температурный режим в помещениях, в т.ч. в праздничные
и выходные дни

Регулирующий клапан становится неуправляемым, вплоть до фиксирования в определённом положении, нерасчётном для конкретных условий температурного режима Произвести ремонт клапана.

На период ремонта клапана осуществлять постоянный контроль температурного режима
в помещениях, в т.ч. в праздничные
и выходные дни

Изготовить и установить сужающее устройство в присутствии представителя ЭСО

* Эквивалент квадратного метра. Эквивалентным квадратным метром называют условную поверхность нагрева прибора, отдающую 435 ккал/ч тепла при разности средних температур теплоносителя и воздуха, равной 64,5 °С, и пропуске через прибор 17,4 кг/ч воды. Исчисление поверхности нагрева отопительных приборов в ЭКМ позволяет сопоставлять их теплоотдачу.

** Коэффициент смешения – отношение разницы температур прямой сетевой воды и смеси к разнице температур смеси и обратной сетевой воды. Коэффициент смешения, как правило, находится в диапазоне 1,4-1,6.

*** Датчик температуры наружного воздуха устанавливается на северной стороне здания в защитном кожухе, исключающем влияние ветра, на расстоянии не менее 100 мм от стены здания на высоте не менее 3 м от поверхности земли.

ЦТП РУП «Гомельэнерго», г. Гомель, проспект Октября, 53. Фото: В. Коломиец, гомельский городской журнал «Белка», belkagomel.by

Как видно из таблицы, причины превышения температуры ОСВ во многом обусловлены недостаточной квалификацией работников, отвечающих за эксплуатацию систем теплоснабжения потребителей. Поэтому для того, чтобы обеспечить соблюдение температурного графика подачи теплоносителя, потребитель должен особое внимание уделять наличию теплотехнического персонала и его технической грамотности или заключить договор со специализированной организацией на обслуживание или ремонт САР. При достаточно высоком уровне автоматизации систем теплоснабжения желательно предусмотреть обменный фонд для оперативной замены дефектных регуляторов температуры. Отдельно хочется подчеркнуть, что корректность работы систем регулирования тепловой энергии во многом зависит от ежедневного контроля за состоянием оборудования регуляторов температуры.

По материалам публикации в научно-практическом журнале «Энергетическая стратегия», № 2, 2017 г.

Причины неисправности ТЭНа. Как проверить ТЭН и как определить неисправность ТЭНа или другого нагревателя?!

Одной из главных причин неправильной работы или выхода из строя стиральных машин, водонагревателей, бойлеров и других приборов – является неисправность ТЭНа. Источником неполадки могут быть различные факторы: неправильная эксплуатация или подключение, скачки напряжения в сети, жесткая вода.

Основные причины поломок

1. Накипь. Избыточное содержание солей(калий, магний и тд), присутствующее в воде, превращается в твердый плохо-растворимый осадок. Образование накипи приводит к нарушению работоспособности устройства из-за возникающего перегрева. Следствием перегрева становится деформация/повреждение корпуса или перегорание нити. Чтобы продлить срок службы нагревателя стоит проводить чистку от известковых отложений.

1. Обрыв нити. Если нагревающая нить перегорает в следствии короткого замыкания сети, происходит размыкание цепи, и оборудование перестаёт работать.

1. Пробой на корпус. Электрическая энергия передается на корпус прибора при износе или деформации изоляционного слоя нагревателя. Это может привести к срабатыванию защиты и прекращению подачи электричества.

Определение неисправностей нагревателя

При выходе из строя нагревательного элемента в бытовом приборе, стоит быстро определить вид поломки и вызвать специалиста. Часто встречающиеся виды поломок на примере стиральной машины:

1. Порошковые разводы на белье и одежде, плохое качество стирки(не отстирывает) – это признаки выхода из строя ТЭНа. Недостаточный нагрев воды во время стирки ведет к неправильной работе стиральной машины.
2. Неприятный запах после стирки – первый признак неправильной работы системы машины. Данная ситуация влечет за собой неисправность ТЭНа.
3. Срабатывание защитного автомата. Это признак пробоя на корпус. В этом случае запрещено выключать прибор в сеть до проведения ремонтных работ.
4. Нарушения в программе стиральной машины. Такой фактор говорит о нарушении процесса нагрева воды.

Стоит отметить что ремонт или диагностика любой техники без специальных знаний может привести к серьезным травмам, а также другим поломкам техники.

Диагностика ТЭНа

Определить наличие неисправностей можно следующими методами:

1. Внешний осмотр. Осмотрев ТЭН снаружи можно определить цел или нет корпус, а также наличие повреждений разной степени тяжести. К повреждениям относят: царапины, вздутие корпуса, трещины.
2. Проверка с помощью специальных приборов: тестера, мультиметра. Проверка сопротивления и сверка с другими показателями нагревателя в нормальных условиях. Если данные отличаются, то ТЭН следует заменить.
3. Прозвон на наличие пробоев. На тестере выставляется режим прозвонки. Наличие сигнала свидетельствует о неисправности нагревателя.

Стоит отметить, что при обратной сборке устройства необходимо соблюдать осторожность. Неправильное подключение элементов прибора может привести к короткому замыканию и выходу устройства из строя. При возникновении любых неисправностей ТЭНа или их признаков стоит вызвать квалифицированного человека для проведения диагностики.

Как продлить срок эксплуатации

Соблюдение рекомендаций, а также устранение причин поломки нагревателя, позволяют продлить срок службы бытовой техники(водонагреватель, стиральная машина и тд.). Следует запомнить несколько важных правил:

1. Установите стабилизатор напряжения, для своевременного предотвращения скачков напряжения.
2. Используйте специальный фильтр для смягчения воды. Качественные фильтры легко справляются с образованием накипи.
3. Контролируйте состояние магниевого анода. Расход большей части анода может говорить о скорой его замене.
4. Средний температурный режим. Долгая эксплуатация прибора на высоких температурах влечет быстрый износ и выход из строя нагревателя.

При возникновении неисправности ТЭНа, его можно заменить на оригинальный или же качественный аналог. Компания «Р.О.С.НАГРЕВ» предоставляет большой выбор запчастей высшего стандарта качества для восстановления работоспособности бытового прибора. Установка запчастей вернёт устройство в работу и позволит сохранить время и деньги.

Почему бойлер не греет воду – самые распространенные причины

Владение функционирующим бойлером с горячей водой – это несомненное удобство в повседневной жизни, особенно в условиях сезонного отключения горячей воды. Но иногда мы можем столкнуться с неполадками в работе данного устройства, которые приводят к тому, что вода в нем перестает нагреваться полностью, либо греется очень долго или почти не нагревается. В данной статье мы проанализируем наиболее распространенные проблемы с водонагревателем и рассмотрим методы их исправления.

Признаки поломки водонагревателя

При обнаружении неисправностей, первым делом необходимо обратиться к индикаторам водонагревателя, которые могут первыми сигнализировать о неполадках – сверьтесь с инструкцией по эксплуатации и попробуйте определить причину проблемы на основе их сигналов. Помимо этого, важно уметь распознавать признаки неисправности и без визуальных показателей, чтобы своевременно принять меры по устранению проблемы.

Разберем наиболее частые ошибки в работе бойлера:

1. Отсутствие горячей воды при включенных индикаторах – очевидным признаком неисправности бойлера является полное отсутствие горячей воды в системе во включенном состоянии, причины здесь могут быть самыми разными, наиболее часто поломка связана с неисправностью ТЭНа;
2. Недостаточный нагрев воды – если бойлер выдает недостаточно горячей воды, чем обычно, проблема может крыться не только в ТЭНе, но и термостате или неправильной работе предохранительного клапана;
3. Шумы и стуки во время работы – если водонагреватель издает необычные шумы, стуки или посторонние звуки в процессе нагрева, это может указывать на проблему с большими отложениями внутри устройства, отколовшимся анодом или воздушной пробкой;
4. Неожиданный выход из строя водонагревателя – когда индикаторы на приборе не горят и устройство не включается, то в таком случае произошла серьезная поломка, которая может быть связана с неполадкой электроники или всего блока управления.

Основные причины неисправностей водонагревателей

Поломки водонагревателей могут возникать по различным причинам, и понимание этих проблем поможет владельцам справиться с ними самостоятельно – приведем некоторые из основных причин возникновения неисправностей и способы их устранения.

Неисправность ТЭНа

Выход из строя нагревательного элемента – ТЭНа, является одной из наиболее часто встречающихся причин неисправностей водонагревателей, поскольку этот ключевой компонент отвечает за нагрев воды в бойлере, находясь в прямом контакте с водой, поэтому его неправильная работа может привести к снижению эффективности всей системы.

Одной из основных причин снижения эффективности, а затем и выход из строя ТЭНа является постепенное образование накипи на его поверхности, которая образуется из-за содержания в воде растворенных солей кальция и магния (так называемые соли жесткости), осаждающихся на нагревательном элементе, препятствуя передаче тепла от ТЭНа к воде, что постепенно приводит к перегреву элемента и его поломке. Особенно остро эта проблема проявляется тогда, когда внутри бойлера выходит из строя магниевый анод, как раз таки отвечающий за отсутствие накипи и коррозии на нагревательном элементе и внутренних поверхностях бака – в нормальном состоянии он притягивает к себе отложения, обеспечивая сохранность водонагревателя.

Бывают ситуации, когда ТЭН ломается не только по причине известковых отложений, но и вследствие возникновения в сети короткого замыкания, в таком случае спираль нагревательного элемента запросто может сгореть или повредиться. В редких случаях причиной служит засорение клапана, находящего на пути движения подаваемой воды – тогда ТЭН работает «на сухую» и сгорает, однако если это произошло, то неисправность затронула и термодатчики термостата или отсекателя бойлера, которые вовремя не среагировали на отключение нагрева, что и вызвало поломку ТЭНа.

Ошибки при эксплуатации водонагревателя

Помимо технических причин, некоторые неисправности водонагревателей могут быть связаны с ошибками при их эксплуатации, ведь несоблюдение правил работы с устройством или недостаточное обслуживание всегда приводят к негативным последствиям и снижению его производительности, а в некоторых случаях и выходу из строя.

Вот некоторые из распространенных ошибок, которые могут стать причиной поломки бойлера:

• Выставление максимального значения регулятора температуры на постоянной основе – предельный режим работы бойлера должен использоваться только в редких случаях во избежание перегрева ТЭНа и для обеспечения его стабильной работы, поскольку при максимальных показателях нагрева устройство прослужит не более 6-8 месяцев и его потребуется заменить;
• Редкая замена расходников – нагревательный элемент и магниевый анод являются расходными материалами в устройстве бойлера и подлежат периодической замене, частота которой зависит от условий эксплуатации и жесткости воды;
• Поломка предохранительного клапана – данный компонент защищает водонагреватель от перегрева и при необходимости сбрасывает давление из бака, а при его поломке бойлер может неконтролируемым образом перегреться настолько, что из строя выйдет не только нагревательный элемент, но и вся электроника. Наиболее распространенные и «нестрашные» неполадки в работе предохранительного клапана включают охлаждение водного потока и снижение температуры в системе.

Вода плохого качества

Качество воды, используемой для заполнения водонагревателя, играет ключевую роль в его долговечности и производительности. Жесткая вода, содержащая избыточное количество солей жесткости, может стать причиной различных неисправностей бойлера, среди которых в первую очередь выделяется перегрев, вызванный накопленными отложениями – они выпариваются и оседают на внутренних поверхностях устройства и нагревательном элементе, блокируя прямой контакт ТЭНа с водой, вследствие чего индикатор показывает, что вода нагрелась, а в это время на выходе течет слегка теплая жидкость. Со временем накипь облепливает ТЭН полностью, и он уже не в силах справиться с подогревом воды, поскольку закутан в изолирующий панцирь, в котором он начинает сжигать сам себя.

Для предотвращения проблем, связанных с плохим качеством воды, рекомендуется периодически менять магниевый анод, устанавливать специальные фильтры, чтобы снизить содержание минералов и твердых частиц в нагреваемой воде. Регулярное обслуживание и профилактика бойлера также помогут своевременно выявлять и устранять возможные проблемы, связанные с жесткостью воды и поддерживать его эффективность на оптимальном уровне.

Ошибки при монтаже водонагревателя

Правильный монтаж водонагревателя – это ключевой шаг к его безопасной и эффективной эксплуатации, ведь некорректная установка может привести как к небольшим проблемам, так и весьма опасным ситуациям. Бывает так, что водонагреватель монтируется недобросовестными специалистами, но иногда установка производится неправильным образом непреднамеренно, когда владелец решает сэкономить средства и сделать все своими руками.

Чаще всего ошибки в процессе монтажа относятся к неправильному подключению питания – как известно, бойлеры требуют большого количество электроэнергии для нагрева воды, в связи с этим устройства подключаются на отдельный предохранитель, рассчитанный на соответствующую мощность устройства (УЗО), расположенный в распределительном щитке в квартире. Такая процедура требует специальных знаний и навыков, а также соответствующих инструментов, и в случае неправильного подключения водонагреватель будет плохо нагревать воду, а в худшем случае он и вовсе будет биться током (например, если проигнорирована необходимость подключения прибора такой мощности к заземлению), угрожая здоровью жителей. Стоит отметить, что неправильное подключение может привести к плачевным последствиям, когда в один день может сгореть электропроводка.

Важно упомянуть и о неправильной установке предохранительного клапана, вследствие которой неминуемым образом будут возникать проблемы с нагревом воды, что является не такой уж и страшной проблемой, поскольку другой расклад предполагает проблемы с давлением в бойлере – из-за его постепенного повышения корпус изделия будет деформироваться и трескаться, в местах отслоения эмали потихоньку начнет формироваться коррозия, затем смещению подвергнется уплотнительная прокладка, провоцирующая течь.

Способы устранения неисправности

Нагревательный элемент, он же ТЭН, представляет из себя устройство, состоящее из спирали, которая помещена в металлический корпус с наполнителем-диэлектриком. При подаче тока на спираль вся электрическая энергия преобразуется в тепло, которая нагревает корпус ТЭНа, впоследствии чего нагревается и сама вода. ТЭН является расходным материалом, требующим периодической замены (раз в 3 года) или очистки (раз в год).

Замена ТЭНа

На рынке представлено большое разнообразие моделей бойлеров, но все они так или иначе сконструированы похожим образом. Для того, чтобы самостоятельно заменить ТЭН, необходимо выполнить несколько несложных шагов, при этом проявляя осторожность и действуя последовательно.

Шаг 1. Отключение и осушение бойлера

Первым делом обязательно нужно отключить водонагреватель от сети, затем перекрыть подающий кран для блокировки поступления воды внутрь емкости, а при отсутствии соответствующего крана сделать это можно путем закрытия магистрального стояка. Вода сливается из резервуара посредством поворачивания спускного клапана, затем отсоединяются все шланги, поскольку в них тоже может остаться жидкость, после осушения снимите бойлер для удобства демонтажа.

Шаг 2. Разбор бойлера

После снятия бойлера при помощи отвёртки снимите крепеж с защитной крышки, находящейся в нижней части прибора. После ее снятия вы обнаружите посадочный фланец и несколько проводов, крепящихся к термостату. Сфотографируйте провода, чтобы упростить дальнейшую сборку водонагревателя и отключите их с помощью отвертки, далее откручиваются и сами болты фланца торцевой головкой или другим инструментом, в зависимости от конкретной модели бойлера.

Шаг 3. Извлечение ТЭНа

Открутив крепежные болты, аккуратно вытащите фланец, к которому прикрепляется нагревательный элемент, термостат и магниевый анод. Для отсоединения ТЭНа от фланца сперва необходимо извлечь термостат расшатывающими движениями, потянув его на себя. В месте крепления термостата вы обнаружите винт или шуруп, фиксирующий нагревательный элемент – после его откручивания ТЭН полностью отсоединяется от фланца и заменяется на новый, в случае если его состоянию пришел конец.

Очистка ТЭНа

Если извлеченный ТЭН работоспособен, но покрыт большим слоем накипи, то его можно очистить с применением чистящего раствора. Для этого подготовьте емкость под размер нагревательного элемента – это может быть нержавеющая или эмалированная посуда, но удобнее всего для этих целей подойдет 2-х литровая пластиковая бутылка, горловина которой срезается с помощью ножниц или ножа. Предварительно очистите крупную накипь ТЭНа, орудуя ножом, но будьте осторожны и не повредите его металлическую поверхность. Растворите в 2-х литрах горячей воды 50 г лимонной кислоты или 100 мл уксуса 9% и поместите в емкость нагревательный элемент – ждать придется долго, обычно процесс очистки занимает больше суток и проводится несколько раз, а для ускорения химической реакции раствор можно нагревать до 60 °С, тогда очистка ТЭНа займет несколько часов.

Ремонт термостата водонагревателя

Термостат бойлера выступает в качестве датчика температуры и регулирует нагрев воды, замеряя минимальную температуру, при которой необходимо включить подачу энергии, и предельную, служащую сигналом отключения нагрева.

Диагностика и замена термостата

Добраться до термостата бойлера можно в процессе разбора водонагревателя, как это было описано ранее в пошаговой инструкции – он располагается на фланце наряду с нагревательным элементом и магниевым анодом. Диагностика проводится с использованием мультиметра, режим работы которого выставляется на измерение сопротивления. Первым делом нужно выставить максимальную температуру на термостате и соединить его контакты с контактами измерительного прибора, звуковой отклик или визуальное отображение сопротивления будет сигнализировать о том, что цепь замкнулась и устройство исправно. Далее можно воспользоваться огнем зажигалки, предварительно выставив флажок на минимальное значение, и нагреть трубу термостата – исправность продемонстрирует резкое повышение сопротивления и включение защитной реакции.

Для замены термостата необходимо разобрать бойлер – после извлечения фланцевого крепежа отключите все провода термостата, предварительно сфотографировав их расположение, затем, слегка расшатывая, потяните термостат на себя. Готово, теперь установите новое устройство, соблюдая надлежащее подключение всех проводов.

Диагностика и замена магниевого анода

Магниевый анод – это расходный материал, представляющий из себя металлический стержень и располагающийся на фланце в непосредственной близости от термостата и ТЭНа. Изделие служит для нейтрализации солей жесткости, которые при его отсутствии оседают как на внутренних стенках бойлера, так и рабочих механизмах, в частности – на

нагревательном элементе и термостате, снижая их производительность или вовсе вызывая поломку. Со временем стержень подлежит замене. Обычно новый анод устанавливается не реже, чем раз в год, но все зависит от условий эксплуатации и жесткости воды. Если периодически менять магниевый анод и очищать внутреннюю поверхность бойлера от скопившихся отложений (ила), то он может прослужить долгие годы.

Замена магниевого анода – это достаточно простая процедура, требующая разборки бойлера, как это было описано в пошаговой инструкции абзацами ранее. После извлечения фланца вы можете обнаружить стержень или его остатки рядом с ТЭНом и термостатом, крепится он в гнезде с резьбой, поэтому откручивание производится плоскогубцами или вручную. Открутив анод – замените его на новый, закрутив стержень в резьбовое отверстие аналогичным образом.

Рекомендации специалистов по проведению профилактических работ

Профилактические работы предполагают периодическое обслуживание водонагревателя во избежание выхода из строя его основных рабочих элементов – такие действия включают в себя разбор бойлера и очистку бака от скопившихся отложений, которые накапливаются не только на стенках резервуар

а, но и на самом нагревательном элементе и магниевом аноде. Специалисты рекомендуют обслуживать

водонагреватель примерно раз в год, но обычно периодичность обслуживания во многом зависит от жесткости воды, поскольку образующаяся накипь мешает теплопередаче и приводит к перегоранию внутренних компонентов, а также портит эмаль в ходе коррозийного воздействия. Магниевый анод заменяется раз в год, а ТЭН – раз в 3 года, при этом лучше не дожидаться момента, когда устройства выйдут из строя, а чистить их на регулярной основе, чтобы не только обеспечить лучшую и долгосрочную работу прибора, но и избавить себя от лишних финансовых затрат на расходные материалы.

ТЭН – устройство, неисправности, проверка

Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) – это электронагревательный элемент в виде металлической трубки произвольной формы, в которой размещена спираль из нихромовой или фехромовой проволоки с выводами на концах. Для изоляции спирали и передачи от нее тепла трубку заполняют кварцевым песком. У ТЭНа нет полярности, поэтому безразлично к какому выводу подключать фазу и ноль.

ТЭН был изобретен и запатентован 20 сентября 1859 года американцем Джорджем Симпсоном.

Практически в любых современных электронагревательных приборах, таких, например, как электрочайник, утюг, автоматическая стиральная машина, обогреватель в качестве источника тепла используются ТЭНы.

Если в электроприборе не происходит нагрева, то это не значит, что вышел из строя ТЭН. Вполне возможно причиной неисправности может быть выключатель, терморегулятор или другие элементы управления. Но обычно в первую очередь проверяют ТЭН, так как его проверка не представляет трудностей. Любой домашний мастер, прочитав эту статью даже не имея опыта по прозвонке и замене ТЭНа легко справиться с такой задачей, выбрав наиболее доступный способ проверки.

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.

Какие бывают неисправности ТЭНов

Наиболее часто ТЭНы отказывают из-за обрыва нити нихромовой спирали, который происходит по причине расплавления нихромовой нити из-за ее перегрева. Перегрев случается если на ТЭНе образовался толстый слой накипи или ТЭН, предназначенный для работы в жидкой среде, включен без нее. Перегореть спираль может из-за исходного низкого качества ТЭНа.

Спираль по центру трубки ТЭНа удерживается за счет плотного ее наполнения песком. Если при засыпке песка его плохо уплотнили или спираль сместилась от центра к стенке трубки, то со временем от вибрации спираль может переместиться и прикоснуться к внутренней поверхности трубки.

Если спираль прикоснется только в одной точке, то при отсутствии подключения заземляющего провода УЗО в квартирной электропроводке работоспособность ТЭН не потеряет и электрочайник или любой другой нагревательный прибор будет продолжать работать. Но при этом возникает вероятность попадания фазы на корпус изделия и если он металлический, то и вероятность поражения током человека при прикосновении к корпусу.

В случае если электроприбор заземлен, то в результате укорочения спирали выделяемая мощность существенно возрастет и если не сработает автомат защиты, спираль расплавится и ТЭН выйдет из строя окончательно.

Если спираль прикоснется к трубке одновременно в двух и более местах, как на фотографии, то при отсутствии заземления и УЗО, если не успеет сработать автоматический выключатель, спираль сразу же перегорит.

Таким образом, ТЭНы могут иметь одну из двух неисправностей – обрыв нихромовой спирали или короткое замыкание ее на металлическую трубчатую оболочку. Любой из этих отказов устранить невозможно и ТЭН подлежит замене.

В современных электрочайниках, мультиварках и утюгах ТЭН приваривают к корпусу изделия и при выходе ТЭНа из строя приходится покупать новый электроприбор.

Как проверить-прозвонить ТЭН

В зависимости от наличия средств измерений проверить ТЭН можно одним из следующих способов. Измерять сопротивление спирали и сопротивление между спиралью и трубкой с помощью стрелочного тестера или мультиметра, прозвонить с помощью индикатора фазы или контрольки электрика.

Проверка ТЭНа
с помощью стрелочного тестера или мультиметра

Для проверки нужно прибор включить в режим измерения минимального сопротивления и концами щупов прибора прикоснуться к выводам ТЭНа.

Если спираль в обрыве, то стрелочный тестер покажет сопротивление равное бесконечности, а мультиметр покажет «1» вместо реального сопротивления, что равносильно бесконечному сопротивлению.

Рассчитать какое сопротивление должна иметь спираль ТЭНа в зависимости от его мощности можно с помощью онлайн калькулятора.

Онлайн калькулятор для расчета величины сопротивления по потребляемой мощности
Напряжение питания, В:
Мощность, Вт:

Достаточно ввести в окошки калькулятора напряжение, на которое рассчитан ТЭН и его мощность. Обычно эти значения выдавлены на трубке. Можно воспользоваться информацией о потребляемой мощности электроприбора. Например, сопротивление ТЭНа электрочайника мощностью 2000 Вт составит 24,2 Ом.

Если спираль цела, то далее нужно одним концом щупа мультиметра прикоснуться к любому из выводов ТЭНа, а вторым к металлической трубке. Если короткого замыкания между спиралью и трубкой нет, то стрелочный тестер покажет бесконечное сопротивление, а мультиметр покажет «1». Если прибор покажет отличное от указанного значения, то короткое замыкание налицо и такой ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.

Проверка ТЭНа
с помощью светодиода и батарейки или источника питания

Если нет в наличии тестера или мультиметра, или села в мультиметре батарейка типа «Крона», то при наличии любого светодиода, а они есть практически во всех бытовых электроприборах и любой батарейки, даже севшей, напряжением от 3 В до 12 В, можно успешно проверить любой ТЭН, в том числе и электрочайника.

На фотографии Вы видите, как можно с помощью, вынутой из мультиметра севшей батарейки «Крона» (напряжение на ее выводах составляло всего 5 В вместо 9 В), резистора номиналом 51 Ом и светодиода проверить целостность спирали ТЭНа. Только надо учесть, что светодиод не лампочка и его нужно подключать, соблюдая полярность. Так как сам ТЭН имеет сопротивление, то при проверке спирали при использовании старой батарейки можно обойтись без резистора.

Если светодиод светит, значит, спираль целая. Для проверки сопротивления изоляции нужно отключить схему от любого из контактных стержней ТЭНа и прикоснуться к трубке ТЭНа. Светодиод не должен светить.

Если нет под рукой батарейки, то ее можно с успехом заменить любым сетевым источником питания постоянного или переменного тока, подойдет также любое зарядное устройство, например, от сотового телефона или ноутбука. На этой фотографии с помощью зажимов типа «крокодил» питающее напряжение подано с источника постоянного напряжения. Светодиод уверенно светил при изменении напряжения от 2,5 до 12 В.

Проверка ТЭНа с помощью индикатора фазы

Внимание! При проверке ТЭНа с помощью индикатора фазы и контрольки электрика следует соблюдать осторожность. Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током. Другими словами, прикасаться рукой к корпусу ТЭНа и его выводам после подключения к розетке недопустимо.

Если под рукой имеется индикатор фазы электрика, то с помощью него тоже можно проверить исправность ТЭНа. При этом сопротивление изоляции (между нихромовой спиралью и трубкой) будет проверено с большей достоверностью, так как при проверке мультиметром прилагается напряжение не более 9 В, а при проверке индикатором более 220 В.

Для проверки необходимо сначала определить, где в розетке находится фаза (по правилам должна находиться справа) и затем соединить отрезком провода с фазным выводом один из контактных стержней ТЭНа, как показано на фотографии.

Далее прикоснуться жалом индикатора фазы сначала к противоположному контактному стержню ТЭНа (лампочка индикатора должна светиться), а затем к трубке (лампочка не должна светиться).

Если при прикосновении к противоположному выводу ТЭНа лампочка индикатора не светится, значит, спираль в обрыве, а если светится при прикосновении к трубке, значит, имеется пробой изоляции (спираль касается трубки).

Проверка ТЭНа с помощью контрольки электрика

Проверить ТЭН с помощью контрольки электрика может практически каждый, так как не требуется никаких измерительных приборов. Суть проверки заключается в последовательном включении со спиралью ТЭНа любой лампочки с последующим подключением схемы к бытовой электропроводке 220 В.

Для подготовки к проверке необходимо взять вилку со шнуром и один его конец присоединить к любому контактному выводу ТЭНа, а второй конец к электрическому патрону. Далее ко второму выводу патрона присоединяется дополнительный отрезок провода. В патрон вкручивается любая лампочка, рассчитанная на напряжение 220 В.

Сначала свободный провод от патрона подключается к свободному концу ТЭНа, как показано на схеме выше. Затем вилка вставляется в розетку. При исправной спирали лампочка должна ярко светить. Если не светит, то спираль в обрыве и дальше можно не проверять, так как ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.

Далее вилка вынимается из розетки и правый по схеме вывод из патрона подсоединяется к трубке ТЭНа, как показано на фотографии. Вилка вставляется в розетку, если лампочка не светит, значит, сопротивление изоляции между спиралью и трубкой большое и ТЭН исправен. В случае, если лампочка начала светиться, значит имеет место пробой изоляции и такой ТЭН эксплуатировать недопустимо.

Нестандартные способы проверки ТЭНов

Если нет возможности проверить ТЭН одним из выше приведенным способом, то можно провода от шнура с вилкой подключить непосредственно к выводам ТЭНа и на несколько секунд вставить вилку в розетку. Если ТЭН начнет нагреваться, то значит спираль целая. Осторожно, при проверке температуры нагрева ТЭНа рукой не обожгитесь.

Для проверки сопротивления изоляции один из концов шнура, при вынутой вилке из розетки нужно отсоединить от вывода ТЭНа и присоединить его через предохранитель рассчитанный на ток защиты не более 5 А к трубке ТЭНа. Затем вставить вилку в розетку бытовой электросети. Тут время не ограничено. Если предохранитель сразу не перегорит, значит короткого замыкания спирали с корпусом нет и ТЭН исправен.

Привести все возможные способы проверки ТЭНа просто нереально. ТЭН даже можно проверить с помощью стационарного телефонного аппарата, включив его в разрыв одного из проводов, с помощью которых подключен телефон к сети. Если после подключения в снятой трубке будет сигнал, значит ТЭН исправен. Можно даже и трубку телефона не поднимать, а позвонить с мобильного телефона на него. Наличие звука звонка подтвердит целостность спирали ТЭНа.