Плоские толстопленочные нагревательные элементы (ПЛЭН)

  Краткие сведения о предприятии-производителе

Общая информация о технологии

Описание различных типов нагревательных элементов

Примеры применения

Сопоставление эксплуатационных характеристик ТЭН и ПЛЭН

 e-mail: info@npk-aksel.com; info@nagrevatel.com

web сайт: www.npk-aksel.com; www.nagrevatel.ru

тел.: +7 (495) 975-96-16;

+7 (499) 710-24-41;

+7 (926) 223-13-69.

 Краткие сведения о предприятии-производителе

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственный комплекс «АКСЕЛЬ» (ООО «НПК «АКСЕЛЬ»), образовано в 1991 г., выходцами из крупных предприятий электронной техники.  

Уже много лет ООО «НПК «АКСЕЛЬ» является одним из ведущих предприятий России в области разработки и производства резистивных топстопленочных нагревателей элементов (ПЛЭН), применение которых позволило усовершенствовать и создать ряд новых, экологически чистых, высокоэффективных и экономичных электронагревательных приборов: бытовой электротепловентипятор, тепловые завесы и пушки, отопительные котлы, ультразвуковые мойки, измерительные приборы, подогреваемые столы для технологии поверхностного монтажа и медико-биологических исследований, пожаробезопасные подогреватели пробирок для химических лабораторий и другие. Предприятие имеет сертифицированную  по ГОСТ Р ИСО 9001-2001 и ГОСТ РВ 15.002 систему менеджмента качества,  что является гарантом высокой  надежности выпускаемой продукции.

Общая информация о технологии

Назначение: Плоские резистивные толстопленочные нагреватели (ПЛЭН) предназначены для использования в бытовой аппаратуре (тепловентиляторы, конвекторы, электропосуда, утюги, котлы, проточные и накопительные водонагреватели, подогреватели пищи и др.), промышленности (обогреватели промышленных помещений, приборы контроля влажности пищевых продуктов, сушильные шкафы, стерилизаторы, экструдеры и т.п.), полиграфии, на транспорте и других областях техники.

Конструкция: Основой нагревателя является стальная или керамическая подложка плоского или цилиндрического профиля, на которой (для металлической подложки) размещен высокотемпературный стеклокерамический слой толщиной 100-150мкм. На стеклокерамическом слое расположен металлокерамический нагревательный элемент толщиной 30-40мкм, выполненный в виде плоской спирали. К контактным площадкам нагревательного элемента могут быть посредством специального высокотемпературного припоя присоединены токоподводящие шины. В случае, когда это предусмотрено конструкцией прибора, нагреватель закрывают по всей площади защитным стеклокерамическим слоем.

Технология: Процесс изготовления нагревателя базируется на высокопроизводительной толстопленочной технологии и включает последовательность операций нанесения методом шелкографии и вжигания специального комплекта композицинных диэлектрических, резистивных и защитных паст. Это определяет относительно невысокую стоимость и хорошую воспроизводимость параметров нагревателя. 

Достоинства:

• малая материалоемкость;
• малая тепловая инерционность;
• вследствие отсутствия потерь на излучение, химические реакции и др. коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую (коэффициент теплосъема) равен 1 по сравнению с другими типами нагревателей (спирали, ТЭНы);
• высокая скорость разогрева, возможность достижения удельной мощности нагревателя до 50 Вт/см2 при условии обеспечения эффективного теплоотвода;
• возможность изготовления нагревателя любой формы габаритным размером до 240х300мм с отверстиями для крепления для нагревательных элементов плоского профиля и диаметром до 60 мм при длине рабочей поверхности до 240 мм для нагревательных элементов цилиндрического профиля;
• комплект паст, используемый при производстве нагревательного элемента, не содержит остродефицитных материалов и драгоценных металлов;
• отсутствие теплового барьера между резистивным слоем и стальным основанием позволяет достичь экономии электроэнергии до 15-20% в сравнении с традиционными конструкциями трубчатых нагревателей при сохранении эксплуатационных характеристик электробытовых и других приборов;
• гибкость технологии обеспечивает возможность за короткое время перестраивать производство на выпуск новых типов нагревателей.
• обеспечена экологическая безопасность.

Основные технические характеристики ПЛЭН:

Изоляция ПЛЭН по типу защиты от поражения электрическим током обеспечивает возможность их применения в электробытовых приборах классов защиты 0; 0I; I; III по ГОСТ 27570.0-87 

Промышленный выпуск: Нагреватели серийно выпускаются в соответствии с ТУ 400 МП «А» 600.313-248-01-92  четырех типов: ПЛЭН-П (прямоугольный), ПЛЭН-К (круглый или кольцевой), ПЛЭН-Ц (цилиндрический) и ПЛЭН-КТ (для конкретных типов приборов).

Возможно быстрое (1-2 месяца) освоение серийного выпуска новых типов нагревателей в соответствии с техническими требованиями Заказчика.

Описание различных типов продукции

На данный момент предприятие производит следующие типы продукции:

Циллиндрические нагревательные элементы

Гибкие нагревательные элементы

 Платы светодиодных осветителей на металлической подложке

 Примеры применения

           Проточный нагреватель текучей среды, изготовленный с использованием цилиндрических толстопленочных нагревательных элементов. 

Сочетание применения в данном проточном нагревателе цилиндрических толстопленочных нагревательных элементов, инертных материалов в гидравлической части, пластмассового корпуса и надежной высокоточной автоматики придает ему следующие конкурентные преимущества:

• Высокая производительность
• Высокая скорость нагрева
• Высокая точность поддержания заданной температуры
• Минимальная необходимость в обслуживании прибора человеком
• Длительный срок службы
• Масштабируемость под разные требования по производительности
• КПД прибора, близкий к 1
• Малые габариты и вес прибора

Термостат твердотельный с нагреваемой крышкой «Циклотемп-303», 32 лунки для пробирок объёмом 1,5/2,0 мл с диапазоном рабочих температур до 100ºС

В отличие от других твердотельных термостатов, «Циклотемп-303» имеет нагреваемую крышку, которая обеспечивает быстрый и равномерный нагрев пробирок, препятствуя самопроизвольному открыванию их крышек. Это особенно важно при работе с патогенными микроорганизмами.

Предназначен для проведения лабораторных работ, предусматривающих термостатирование исследуемых проб, в том числе в процессе пробоподготовки для проведения полимеразных цепных реакций.

Область применения:
— диагностические центры;
— поликлиники;
— станции переливания крови;
— больницы;
— учреждения санитарно-эпидемиологического контроля;
— НИИ;
-высшие учебные заведения и т.д.

Область использования:

• Диагностика коронавируса SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Приборы для ПЦР в реальном времени «АНК-32» и «АНК-М»
• Термостаты твердотельные

Сопоставление эксплуатационных характеристик ТЭН и ПЛЭН

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) состоит из тонкостенной (1-2 мм) металлической оболочки, выполненной из трубы соответствующего диаметра, внутри которой помещена спираль из тонкой (0,025-0,5 мм) проволоки высокого удельного электрического сопротивления, свободное пространство вокруг которой заполнено наполнителем, обладающим высокими диэлектрическими свойствами и имеющим значительный коэффициент теплопроводности. Как правило, в качестве наполнителя применяется периклаз (кристаллическая окись магния). Концы спирали соединены с контактными стержнями, снабженными с внешней стороны контактными устройствами, токопроводы выполняются в виде флажков или резьбовых соединений.  

Рис. 1. Типовая конструкция двухконцевого ТЭНа:

1 — металлическая оболочка; 2 — спираль; 3 — стержень; 4 — наполнитель;

5- герметик; 6- изолятор; 7- контактные устройства  

В случае нагрева жидкости согласно ГОСТ 13268 применяются ТЭН групп Х, J, P и Q с максимальной удельной мощностью 15 Вт/см2. Температура нагревательной спирали ТЭН при этом достигает 1100 градусов Цельсия, а температура оболочки 450 градусов Цельсия, что приводит к парообразованию и, как следствие, падению КПД, перегреву и снижению ресурса ТЭН.

При этом до начала нагрева самой жидкости неизбежно должны пройти следующие характерные для ТЭН стадии:

1. Быстрый (1-5 секунд) прогрев нагревательной спирали ТЭН до температуры в 1100 градусов Цельсия. При этом спираль излучает в ИК и видимом диапазоне. При этом на излучение в видимом диапазоне тратится 10-15 % потребляемой электроэнергии.
2. Постепенный прогрев диэлектрического наполнителя и начало передачи тепла от наполнителя к металлической оболочке ТЭН.
3. Прогрев металлической оболочки передачей тепла от диэлектрического наполнителя.
4. Начало теплопередачи от металлической оболочки к нагреваемой жидкости.

Тепло, затраченное на то, чтобы «пробить» диэлектрический наполнитель и довести тепловой поток до внешней поверхности металлической оболочки ТЭН остается запасенным в наполнителе и металлической оболочки. Запасенное тепло в любом случае будет отдано нагреваемой жидкости после отключения ТЭН автоматикой. Если для систем с длительным временем работы это ни какой роли не играет, то для систем с коротким циклом потери могут составлять от 15 до 25 %.

В виду большой массы, материалоемкости и теплоемкости ТЭН в большой степени подвержен эффекту тепловой инерции.

Основой толстопленочного нагревательного элемента (ПЛЭН) является стальная или керамическая подложка плоского или цилиндрического профиля толщиной  0,5-3 мм (в зависимости от условий применения, технологических ограничений и ТЗ заказчика), на которой (для металлической подложки) размещен высокотемпературный стеклокерамический слой толщиной 100-150мкм. На стеклокерамическом слое расположен металлокерамический нагревательный элемент толщиной 30-40мкм, выполненный в виде плоской спирали. К контактным площадкам нагревательного элемента могут быть посредством специального высокотемпературного припоя присоединены токоподводящие шины. В случае, когда это предусмотрено конструкцией прибора, нагреватель закрывают по всей площади защитным стеклокристаллическим слоем, имеющим толщину 25-30мкм и не оказывающим значительного влияния на теплоотдачу.

Стадии нагрева теплоносителя с использованием ПЛЭН:

1. Быстрый (1-5 секунд) нагрев резистивного слоя нагревательного элемента и лежащего под ним диэлектрического слоя.
2. Быстрый прогрев основания и начало передачи тепла от основания к жидкому теплоносителю.

В виду низкой материалоемкости, а, соответственно, и теплоемкости ПЛЭН эффект тепловой инерции проявляется столь незначительно, что укладывается в пределы погрешностей методов измерений и им можно пренебречь.

Все это приводит к тому, что для совершения одной и той же работы по нагреву среды ПЛЭН требуется меньшее время, а на «коротких» циклах, и меньшие энергетические затраты

Исходя из изложенного выше можно сказать, что даже без учета потерь на эффекте тепловой инерции ПЛЭН на 10-15 % эффективнее ТЭН только за счет отсутствия у ПЛЭН потерь на излучение в видимом спектре.