Электроприборы для нагрева жидкостей

Электрокипятильники:

Погружнойэлектрокипятильник –прибор, состоящий из нагревательного элемента и рукоятки, который помещается в емкость с водой и нагревает ее до нужной температуры.

Устройство погружногоэлектрокипятильникапоказано на (рис. 26).

3

4

2

1

Рисунок 26. Устройство погружного электрокипятильника:

1 – ТЭН кипятильника; 2 – рукоятка; 3 – провод питания от электрической цепи; 4 – вилка

Электрокипятильники погружные бытовые выпускаются следующих типов: ЭПМ — электрокипятильник малого габарита; ЭПО — электрокипятильник основного габарита; ЭПОТ — электрокипятильник основного габарита с термовыключателем.

В обозначении типов электрокипятильников буквы означают: Э — электрокипятильник; П — погружной; М — малого габарита; О — основного габарита; Т — стермовыключателем.

Нагрев воды от 20 до 95 °С происходит при следующих параметрах:

Номинальная мощность, кВт	0,3	0,5	0,7	1	1,2	1,6	2
Объем воды, л	0,25	0,5	1,5	3	4	5	7
Время нагрева, мин	6	10	20	20	20	25	30

Электрокипятильники имеют несъемный соединительный шнур длиной 1,7 м.

Электрокипятильники типа ЭПОТ должны иметь термовыключатели без самовозврата

Электросамовар:

Электросамовар – устройство, предназначенное для кипячения воды с целью приготовления чая.

Современный электрический самовар работает фактически как электрочайник, а вот выглядит интереснее. Вы можете приобрести и жаровой самовар, угольный, но в квартире пользоваться им не очень удобно. А вот электрический аналог убивает двух зайцев – и дань традициям, и красота, и простота в использовании.

Электросамовар хоть и работает почти как чайник, внешне выглядит более эффектно. Что роднит его с традиционным самоваром, так это дизайн и тот принцип, что внутри обоих самоваров установлен нагревательный прибор.

Устройство электросамовара показано на рисунке 27.

14

15

1

2

3

4

7

8

9

13

12

11

10

6

5

Рисунок 27. Устройство электросамовара: 1 – поплавок; 2 – корпус;

3 – кронштейн; 4 – шпилька; 5 – гайка глухая; 6 – валик; 7 – крышка;

9 – ручка крышки; 10 – пробка; 11 – кран; 12 – электронагреватель;

13 – поддон; 14 – шнур; 15 – вилка приборная

Преимущества электросамовара:

·  Возможностью за один раз нагреть большое количество воды;

·  Отсутствием необходимости поднимать, наклонять корпус;

·  Разнообразием материалов – это и латунь, и сталь, и пластик, и фарфор;

·  Вариациями дизайна.

Самовары в советское время были очень популярны, потому что были красивее существовавших тогда электрических чайников. Он особенно подходит большой семье, когда за раз требуется вскипятить много воды. Детей приведет в восторг способ наливания кипятка при помощи крана.

Термопот:

Термопотом – современный электрический прибор, сочетающий в себе функции чайника, термоса и кулера.

Такое его исполнение обеспечивает удобство в применении, заключающиеся в обеспечении горячей водой в любой момент времени без необходимости ожидания повышения ее температуры до требуемого уровня.

Схема термопота подразумевает вхождение в нее следующих конструктивных элементов:

· Корпуса с крышкой;

· Ручкой

· Отверстием для выхода воды;

· Нагревательного элемента;

· Внутренней колбы.

Кроме этого, в комплекте с термопотом всегда идет шнур для его соединения с электрической сетью. Корпус термопота чаще всего выполняется из пластика или металла с отдельными элементами, выполненными из пластмассы. Также существуют полностью стеклянные или керамические модели.

Для того чтобы использование термопота было более удобным, некоторые модели наделены дополнительными возможностями. К основным из них можно отнести:

· таймер с функцией отложенного старта;

· дисплей с подсветкой, на котором отображаются все параметры выбранного режима;

· звуковой оповещатель;

· функция самоочистки;

· возможность поворота прибора на 360 градусов на специальной подставке.

Также очень часто такие приборы оснащаются блокировками от наливания воды во включенном состоянии, случайного нажатия и включения при незаполненной колбе.

Виды термопотов:

Существует большое количество видов термопотов, и каждый из них обладает своими характеристиками.

В зависимости от материала изготовления корпуса термопоты могут быть:

· Металлическими;

· Стеклянными;

· Пластиковыми;

· Керамическими;

·  Комбинированными.

По объему различаются модели: от 2,5 до 8 литров

По мощности, влияющей на оперативность нагрева: от 0,6 до 1 кВт

Устройство термопота показано на (рис. 28).

 

11

10

8

3

4

2

9

7

6

5

1

Рисунок 28. Устройство термопота: 1 – верхняя крышка; 2 – паровыводящее отверстие; 3 – максимальная отметка залива воды; 4 – ручка; 5 – гнездо для сетевого шнура; 6 – сетевой шнур; 7 – вращающееся основание; 8 – минимальная отметка залива воды; 9 – шкала уровня воды;

10 – кран; 11 – внутренняя емкость;

Внутри на дне корпуса располагается нагревательный элемент, который, как и у электрических чайников, может быть в виде диска или спирали.

Электрическая схема любого термопота включает в себя последовательно и параллельно расположенные:

· плату управление;

• реле времени;
• термостат и 1 или 2 нагревательных элемента;
• пульт управления с кнопками кипячения и поддержания температуры.

Электрочайники:

Электрочайники изготовляют следующих типов: ЭЧ — электрочайник без термовыключателя; ЭЧТ — электрочайник с термовыключателем; ЭЧЗ — электрочайник с устройством отключения при закипании воды; ЗЧТЗ — электрочайник с термовыключателем и устройством отключения при закипании воды.

В электрочайниках установлены трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Термовыключатель электрочайника должен предохранять электронагреватель от выхода его из строя при выкипании воды. Чайники выпускаются номинальной вместимостью от 2 до 6 литров.

На (рис. 29) показана конструкция простейшего электрочайника. Корпус чайника изготовлен из алюминия или нержавеющей стали. Большинство зарубежных чайников имеют корпус из пластмассы.

8

7  6

5 4 3 2 1

Рисунок 29. Конструкция электрочайника: 1 – корпус; 2 – фибровая прокладка; 3 – гайка; 4 – шайба; 5 – контактные штифты; 6 – фарфоровая колодка; 7 – штепсельная коробка; 8 – ТЭН

 

5

4

3

На рисунке 30 показан чайник современного образца.

7

6

1

2

Рисунок 30. Электрочайник «Philips HD 4390»: 1 – подставка с креплением соединительного шнура; 2 – противонакипной фильтр; 3 – указатель уровня воды; 4 – крышка; 5 – выключатель сети; 6 – световой индикатор; 7 – штекер

Чтобы заменить в электрочайнике вышедший из строя ТЭН8, отворачивают контактные штифты 5 и снимают шайбы 4 и фарфоровую колодку 6. Затем торцовым ключом отворачивают гайки 3, снимают штепсельную коробку 7 вместе с фибровой прокладкой 2. Через горловину чайника извлекают электронагреватель с резиновыми сальниками.

Для установки нового ТЭНа предварительно с него снимают все детали, кроме сальников. Затем в чайник устанавливают новый ТЭН. При этом необходимо обратить внимание на надежное прилегание (до упора) сальников к корпусу чайника. После этого надевают штепсельную коробку 7 на выступающие части резиновых сальников 1; надевают фибровую прокладку 2 и плотно с помощью торцового ключа закрепляют электронагреватель гайками 3; на резьбовые концы электронагревателя надевают фарфоровую колодку 6, шайбы надевают на выводы нагревателя и навертывают на них с помощью отвертки контактные штифты 5.

Во избежание поломки фарфоровой колодки штифты следует завертывать осторожно.

Электрокофеварки:

Эти приборы изготовляют следующих типов:

· ЭКВ — вакуумные;

· ЭКК — компрессионные;

· ЭКП — перколяционные;

· ЭКФ — фильтрационные.

В вакуумной электрокофеварке приготовление кофе происходит путем однократного прохождения горячей воды и пара под давлением через слой молотого кофе и возврата (за счет образовавшегося вакуума) готового кофе в сосуд для воды.

В компрессионной электрокофеварке приготовление кофе происходит под установленным давлением при однократном прохождении воды или пара через слой молотого кофе.

В фильтрационной электрокофеварке приготовление кофе происходит путем однократного прохождения горячей воды или пара через слой молотого кофе, находящегося в фильтре (сетке) дозатора.

В перколяционной электрокофеварке приготовление кофе происходит при многократном прохождении горячей воды или пара через слой молотого кофе.

Электрокофеварка ЭКП 1,2/0,8-220 служит для приготовления кофе в домашних условиях. Корпус 4 (рис. 31, а) электрокофеварки выполнен из нержавеющей полированной стали, крышка 7, ручка 8 и основание 1 — из пластмассы. Нагрев воды осуществляется ТЭНом, закрепленным на дне корпуса.

а)                                                                 б)

H

R

S

Е

220 В

- 1,2 л - 1 л - 0,8 л - 0,5 л

8

6 7

4

3

1

2

Рисунок 31. Электрокофеварка ЭКП 1,2/0,8-220: а – устройство;

б – электрическая схема; Е – трубчатый электронагреватель; Н – сигнальная лампа; R – резистор; S – термовыключатель

Электрокофеварка снабжена термовыключателем, который предохраняет трубчатый электронагреватель Е (рис. 31, б) от выхода из строя при выкипании воды или случайном включении электрокофеварки без воды в электросеть; световой сигнализацией с цветным светофильтром, информирующей о работе прибора; устройством для поддержания приготовленного кофе в горячем состоянии; меркой для молотого кофе.

Ээлектроподогреватель детского питания:

Подогреватели детского питания – устройства, позволяющие равномерно разогревать детское питание или воду до нужной температуры и автоматически поддерживать температуру определенное время.

Крышка емкости

Устройство электроподогревателя детского питания показано на (рис. 32).

Терморегулятор

Панель управления прибора

Терморегулятор

Световой индикатор

Корпус прибора

Емкость для подагрева детского питания

Рисунок 32. Устройство электроподогревателя детского питания

Подогреватель детского питания — не обязательное, но весьма полезное приобретение.

Электроводоподогреватель для аквариумов:

Аквариумный обогреватель — устройство для поддержания стабильной температуры и подогрева воды в аквариуме или террариуме, составляющая его технического обеспечения.

Для аквариумных рыбок необходимо создать соответствующую среду обитания, так как в своём большинстве они привезены из тёплых стран, поэтому могут существовать только при температуре не ниже 25-30 градусов. Даже если аквариум находится в тёплом помещении, обычно требуется аквариумный обогреватель. Это связано с тем, что вода в аквариуме не только должна быть тёплой, но также с тем, что температура воды должна быть как можно более стабильной. Ведь некоторые породы рыб сильно подвержены колебаниям температуры воды.

1   2    3    4      5     6   7    8   9   10       11       12

Внешний вид одного из аквариумных водонагревателей показано на (рис. 33).

 

Рисунок 33. Внешний вид аквариумного водонагревателя:

1 – температурная шкала; 2 – двужильный электрод; 3 – влагозащита кабеля; 4 – регулятор температуры; 5 – герметичная прокладка; 6 – присоска;

7 – термостат; 8 – световой индикатор; 9 – аварийный выключатель;

10 – термопрокладка; 11 – колба из термостекла; 12 – хромо-никелелиевая спираль

Мощность аквариумного обогревателя рассчитывается в ваттах. Производители обычно указывают на упаковке, для какого объёма (размера) аквариума предназначен конкретный обогреватель.

Обогреватель аквариума обычно состоит из двух частей: нагревателя и регулирующего элемента для поддержания постоянной температуры. Он может иметь или не иметь термостат. Применяется, преимущественно, в тепловодных и тропических аквариумах.

В современной аквариумистике больше распространены электрические нагреватели, в которых источником тепла является электрическая спираль.

В сочетании с регулирующими элементами такие обогреватели позволяют достаточно точно поддерживать необходимую температуру при относительно небольшом размере и стоимости. Ранее электрические обогреватели изготавливались из радиорезисторов, которые монтировались в химической пробирке и засыпались песком, ещё раньше в качестве нагревателя использовали пробирки, наполненные солевым раствором, в который помещали два угольных электрода от старых батареек.

Электроводонагреватели:

Электроводонагреватель – электрический водонагреватель, устройство для нагрева воды за счёт энергии, получаемой из электросети, (тепловое действие тока) с целью последующего использования в технологических, хозяйственных, санитарно-гигиенических или бытовых целях.

Преимуществами электроводонагревателей являются автоматизация процесса работы, возможность установки в любом здании (необходима только электрификация), взрывобезопасность, меньшая пожароопасность по сравнению с газовыми и твердотопливными водонагревателями, отсутствие опасности отравления газом или продуктами сгорания. Однако электроводонагреватели, особенно проточные, требуют достаточно мощных линий, а электроэнергия обычно стоит значительно дороже, чем газ или иные сгораемые виды топлива.

Виды электронагревателей:

Электроводонагреватели – устройства для нагрева воды существуют трех типов: проточного, наливного и накопительного.

С приходом лета городские жители сталкиваются с проблемой отключения горячего водоснабжения, а многие дачники страдают от некомфортных условий круглый год, поскольку за территорией города горячая вода отсутствует изначально.

Эффективным помощником в такой ситуации могут стать электроводонагреватели бытовые, ведь электроснабжение на сегодня присутствует абсолютно во всех домах и квартирах.

Электрические модели всех видов осуществляют нагрев воды посредством электроэнергии. Установка такого прибора с правильно подобранными характеристиками и параметрами способна полностью решить вопрос горячего водоснабжения в квартире.

Накопительные. Главные составляющие накопительного водонагревателя – это резервуар (бак) для воды и нагревательный элемент. Поступающая в бак холодная вода из водопровода за сравнительно короткий срок прогревается до 60 C или 80 С.

При открытии пользователем крана нагретая вода направляется в водоразборную сеть, а в баке происходит процесс постепенного замещения горячих масс воды холодными. При низком уровне показателя температуры специальное реле вновь включает электронагревательный элемент для нагрева заполненного бака.

Устройство накопительного электроводонагревателя показано на (рис. 34).

Рисунок 34. Устройство накопительного электроводонагревателя:

1 – внешний корпус; 2 – внутренний бак; 3 – съемный флянец; 4 – защитная крышка; 5 – патрубок подачи холодной воды; 6 – патрубок подачи горячей воды; 7 – трубчатый электронагреватель (ТЭН); 8 – термостат; 9 – магниевый анод; 10 – ручка терморегулятора; 11 – лампы контрольной индикации;

12 – индикатор температуры; 13 – трубка забора горячей воды;

14 – рассеиватель холодной воды; 15 – теплоизоляция; 16 – кронштейн для крепления; 17 – предохранительный клапон; 18 – ручка предохранительного клапона; 19 – выпускная труба предохранительного клапана; 20 – дренаж;

21 – вход холдной воды; 22 – вентиль подачи холодной воды; 23 – вентиль подачи горячей воды; 24 – запорный вентиль холодной воды; 25 – запорный вентиль горячей воды; 26 – магистраль холодной воды; 27 – магистраль горячей воды; 28 – анкерный бол (8 мм минимум); 29 – расстояние не менее 0,5 метра

Накопительные водоэлектронагреватели бывают:

1. Закрытого ти па (напорные, высокого давления);

2. Открытого типа (безнапорные, низкого давления).

 

1. Электроводонагреватели закрытого типа (напорные, высокого давления):

Такие водонагреватели постоянно подключены к водопроводной сети, внутренняя ёмкость постоянно находится под её давлением.

Бойлер закрытого типа можно использовать в системе централизованного водоснабжения нескольких водоразборных точек, при этом допускается использование как обычной водоразборной арматуры (однорычажных и двухвентильных смесителей), так и спецсмесителей для водонагревателей открытого типа.

Для того, чтобы избежать повреждения ёмкости из-за повышения давления, возникающего в результате расширения воды при нагреве, вместе с бойлером может применяться бак-экспанзомат (расширительный бак) или группа безопасности, состоящая из предохранительного, сбросного и обратного клапанов, при необходимости также дополняется редуктором давления, манометром, термосмесителем. При повышении давления выше номинального значения предохранительного клапана открывается пружинная задвижка, и лишняя вода стравливается в канализацию. Обратный клапан необходим для исключения слива воды в подающую магистраль и перегрева тэна. Группа безопасности размещается на подающем патрубке непосредственно на входе в бойлер.

Материалом для изготовления водонагревательной ёмкости могут служить: сталь, покрытая эмалью; нержавеющая сталь; в редких случаях медь и другие металлы. В стальных баках для предотвращения коррозии применяется, помимо эмалирования, катодная защита на основании жертвенного анода, как правило, из магния или цинка, или анода с внешним питанием.

2. Электроводонагреватели открытого типа (безнапорные, низкого давления):

Водонагреватель открытого типа может снабжать только одну водоразборную точку и только посредством специальной водоразборной арматуры (спецсмеситель). Основным принципом действия такой арматуры является перекрывание сетевой воды, находящейся под давлением, не на выходе, а на входе в бойлер. Это позволяет изготавливать ёмкость из менее прочных материалов, чаще всего пластмассы. Спецсмеситель также выполняет функцию группы безопасности, стравливая в раковину избыточную воду при расширении во время нагрева.

Бойлеры открытого типа с группой безопасности и расширительным баком работать не могут: под постоянным подпором холодной воды нагревательная ёмкость вздуется и лопнет. Кроме того, у таких водонагревателей – часто отключение идёт по входному давлению, а не по выходному. Таким образом, установленный после водонагревателя обычный кран или смеситель (что категорически запрещено инструкцией по установке!) – может вызвать в случае своего закрытия продолжение работы водонагревателя без протока воды, что может создать опасную ситуацию.

Материалом для изготовления водонагревательной ёмкости могут служить: пластмасса, медь.

Простой накопительный электроводонагреватель с краном (рукомойник)

Принцип действия. При открытии крана нагретая в водонагревательной ёмкости вода поступает в водоразборную сеть, постепенно замещаясь в баке холодной водой. Когда запас горячей воды исчерпывается, и из крана начинает идти уже прохладная вода, нужно подождать, пока бойлер вновь прогреется. Нагрев включается, когда термодатчик регистрирует в баке температуру ниже установленной, независимо от наличия или отсутствия водоразбора.

Понятие «безнапорный электроводонагреватель» вовсе не означает, что ёмкость можно предварительно заполнить, а затем отключить от источника водоснабжения и расходовать воду до тех пор, пока бак не опустошится. При открытии крана эта вода поступает в водоразборную сеть, постепенно замещаясь в баке холодной водой.

Для того, чтобы водоразбор состоялся, и горячая вода полилась из бака, холодная вода должна подаваться в ёмкость под давлением. При этом сам бак будет полностью заполнен водой в любой момент времени. Если напор на входе отсутствует, вода физически не сможет выйти наружу, так как трубка для выхода горячей воды открывается в самой верхней точке бойлера (несмотря на то, что с внешней стороны водонагревателя штуцер горячей воды может находиться где угодно, даже в днище бака).

Холодная вода, напротив, подаётся снизу, при этом на конце штуцера установлен рассекатель, в результате чего поступающая вода как бы «стелется» по дну ёмкости. Нагревательный элемент также расположен внизу. В результате за счёт естественной конвекции осуществляется постепенное увеличение температуры по высоте ёмкости, и уже нагретая вода не смешивается с холодной.

Для случаев, когда постоянная подача воды отсутствует, предусмотрены особые водонагреватели без теплоизоляции. Частным случаем таких баков являются так называемые электрокипятильники.

Расчёты. Определить время нагрева воды в ёмкостном водонагревателе можно, пользуясь стандартными физическими формулами расчёта мощности как скорости изменения энергии:

где:

с – удельная теплоёмкость воды, равна 4183 Дж·кг⁻¹·K⁻¹;

Q {\displaystyle Q}– количество теплоты, полученное веществом при нагреве, Дж;

m {\displaystyle m} – масса нагреваемой воды, кг (с хорошей точностью равная её объёму в литрах);

                 –{\displaystyle \Delta T=T_{2}-T_{1}}   разность конечной и начальной температур вещества (T₂ — температура нагретой воды, °C T₁ – исходная температура холодной воды, °C).

{\displaystyle N={\frac {Q}{\tau }}}где:

N – мощность нагрева, Вт; {\displaystyle \tau }

– промежуток времени, за который происходит нагрев, сек.

Для больших объёмов и незначительной мощности нагревательного элемента, а также в ёмкостях без теплоизоляции важным может оказаться параметр теплопотерь, выражаемый в кВт·ч/сутки. Эта величина заявлена в технической документации к изделию. Её необходимо перевести в единицы СИ, то есть Вт. (умножить на 1000/24 = 41,666…) и вычесть из электрической мощности нагревательного элемента:

{\displaystyle N=~N_{full}-~{\frac {1000}{24}}*Q_{c}}где:

{\displaystyle N_{full}}        – мощность нагревательного элемента, Вт;

{\displaystyle Q_{c}} – тепловые потери водонагревательной ёмкости, кВт·ч/сутки.

 Поскольку в бытовых водонагревателях ёмкостью до 1000 л тепловые потери не превышают 1,5 кВт·ч/сут. (62 Вт), теплопотерями обычно пренебрегают.

Итоговый вариант для расчётов выглядит так:

{\displaystyle \tau ={\frac {cm(T_{2}-T_{1})}{N_{full}-{\frac {1000*Q_{c}}{24}}}}}

Эта универсальная формула может дать ответы на распространённые вопросы, возникающие при подборе и эксплуатации водонагревателей, такие, как:

• Сколько времени потребуется для нагрева воды в бойлере до определённой температуры?
• Какая мощность нагревательного элемента сможет обеспечить требуемую скорость нагрева?
• Какой объём водонагревательной ёмкости нужен для комфортного обеспечения потребностей?

Для ответа на этот вопрос использовать выведенное из универсальной формулы выражение (поскольку требуется не кипяток, а разбавленная вода): {\displaystyle {cm}_{2}(~T_{3}-~T_{2})+~{cm}_{1}(~T_{3}-~T_{1})=0}

 

где:

индексы 1, 2 и 3 обозначают холодную, нагретую в бойлере и смешанную воду соответственно.

Бытовые расчеты. В быту можно пользоваться также:

• производной от описанной формулы фразой: 1 кВт за 1 час нагревает 860 литров воды на 1 К;
• адаптированной эмпирической формулой, по которой время {\displaystyle t} t (в часах), необходимое для полного нагрева воды в баке накопительного водонагревателя, определяется следующим образом:

где:

V {\displaystyle V} – объём бака (л);

– температура нагретой воды (обычно 60°C);

  – исходная температура холодной воды;

{\displaystyle T_{2}} {\displaystyle T_{1}}{\displaystyle W}  – электрическая мощность нагревательного элемента (кВт).

Необходимый объём бака водонагревателя (в литрах) можно примерно оценить, исходя из нижеприведённой таблицы:

Место применения