Современная "Русская баня" с электрической печкой. Теория и практика

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Послебанный бодрячок под обливным устройством!
Кайфушечка!

 

Печь Маслова на 6 кВт

 

Еще один видео-обзор с БаняФеста 2021 от Анатолия ЖарПарКома.

 

Индивидуальная парная в "Алексеевских Банях" г. Подольск. Профессиональный парильщик Слава Спиридонов работает с гостем в 15-ти кубовой парной, оснащенной турбо-печью мощностью 8 кВт.

https://youtube.com/shorts/W9nxOUFraJA?feature=share

 

Самое главное в любой банной электрической печи - это надежность и долговечность работы ТЭНов. Какие же решения могут увеличить ресурс ТЭНов?
Во-первых, для увеличение ресурса ТЭНов необходимо обеспечить хорошую теплопередачу от оболочки ТЭНа к деталям ТеплоАккумулятора. В обычных печах такими деталями ТА служат либо камни, либо чугунные болванки, укладываемые вокруг ТЭНов. Площадь непосредственного контакта камней и чугунных болванок со стальной рубашкой ТЭНов минимальна, то есть по сути точечный контакт. Передача тепла от раскаленной оболочки ТЭНа и нагрев камней/чугуна происходит в основном только посредством ИК-излучения. Эффективность такой теплопередачи очень низка. При этом для ускорения прогрева каменки приходится оболочку ТЭНов раскалять до красна. Метал оболочки ТЭНов при такой температуре становится пластичным, ТЭНы под воздействием веса и давления камней/чугуна начинают изгибаться, в оболочке появляются микротрещины, и ТЭНы довольно быстро, особенно в коммерческих банях, выходят из строя.
В целях существенного увеличения ресурса ТЭНов в турбо-печах мы применили ТЭНы патронного типа, которые плотно помещаются в стальные (нерж.) колбы. А вокруг этих колб в качестве деталей ТА соосно вставляются толстостенные трубы большего диаметра (см. фото 1). Такое решение, при котором ТЭНы как-бы вставляются во внутрь деталей ТА существенно улучшило теплопередачу от оболочки ТЭНов к деталям ТА. При этом вертикально расположенный ТЭН совсем не испытывает силовых нагрузок.



Однако, и в таком решении есть недостатки. А именно, соосно вставляемые толстостенные трубы имеют между собой и колбой ТЭНа зазоры порядка 1,5-3мм, что ухудшает теплопередачу к внешним трубам. Второй недостаток - это гладкая внешняя поверхность труб. Для увеличения теплопередачи от разогретых деталей ТА при включении Вентилятора Принудительной Конвекции (ВПК), а также и для испарения поддаваемой воды и перегрева получаемого пара, необходима развитая поверхность теплообмена. С этой целью были разработаны чертежи литых деталей ТА вместо труб. На Урале нашли литейное производство и заказали первую партию таких отливок.



И наконец то мы получили готовые отливки, откалибровали их по внутреннему посадочному диаметру с точностью не хуже +-0,1мм для плотной посадки на ТЭНы.
Загрузили отливки деталей ТА в турбо-печь мощностью всего 4,8 кВт и провели тестовые пропарки в нашей экспериментальной парной объемом 18 м3.
К нашему удивлению троим нашим работникам удалось замечательно попариться в этой парной, несмотря на такую малую мощность печи. Правда при этом пришлось долго (4 часа) прогревать сначала саму турбо-печь, а потом и парную разогреть до 50*С стартовой температуры для режима РБ.

 

Ну и еще что очень важно для ресурса работы ТЭНов - это возможность долговременной работы ТЭНов в раскаленной "атмосфере" внутри печи, это материал, из которого изготовлены ТЭНы.
Обычно ТЭНы, выполненные из нержавеющей стали, рассчитаны для работы при температуре внутри ТЭНа не выше 650*С. Такие ТЭНы могут нагреть ТА только до температуры 350*С, как правило это все финские и подобные им печи.
Чтобы нагреть ТА хотя бы до 450*С, необходимы ТЭНы, выполненные уже из стали типа AISI-304. Термостойкость таких ТЭНов уже достигает 750*С.
Если же ТЭНы выполнены из стали AISI-310S, то можно прогреть ТА уже до 500-550*С.
А самые жаростойкие ТЭНы изготавливают из стали Инколой. Теплостойкость таких ТЭНов 900*С.
На этих фото видно как проводятся испытания ТЭНов специально по нашему заказу.



Зачем нужно стремиться повышать температуру ТА в печах?
Конечно же, в первую очередь для увеличения полезной энергоемкости печи. Так, если в финских печах-термосах температура ТА ограничивается на уровне 300-350*С, то при остывании ТА до 200*С пар уже получается никакой, то есть сырой и с брызгами. Итого полезная энергоемкость получается совсем небольшой (пропорциональна дельта Т = 100-150гр.).
Если же мы сможем разогревать ТА до 600*С, то при той же массе ТА полезная энергоемкость печи возрастает в 3-4 раза.
Почему то ни один производитель не указывает полезную энергоемкость электрических печей, а указывают только массу загружаемых камней. Хотя это один из самых важных параметров печи. Возможно это вызвано тем, что при более высокой температуре камней они быстро "выгорают", становясь легкими и ломкими, и превращаются в труху. Да и температурные режимы с финскими печами предназначены для более жарких, суховоздушных режимов Саун, а не для режимов РБ.
В турбо-печах ТА, выполненный из отливок (сталь 12Х18Н9Л) аналогична стали AISI-304. Таким деталям ТА не грозит ни "выгорание", ни ржавление. А самое главное - это "Чистый Пар"(R) в парной, без пыли от камней и ржавчины от чугуна.

 

Установлено, что с повышением температуры нагрева твердость сначала увеличивается, достигает экстремума, а затем постепенно снижается. Причем, чем выше температура, тем на более ранних стадиях нагрева достигается максимум. Так, при температуре 600 °C максимум твердости сталь получает после нагрева в течение 50 ч (75,6 HRB), а при нагреве до 700 °C максимальная твердость получена после выдержки 20 ч (81,0 HRB), а при 800 °C – после 5 ч. Повышение твердости в интервале 600–800 °C связано с выделением карбидов разной дисперсности: минимальной – при температуре 600 °C и максимальной – при 800 °C. Это объясняется увеличением диффузии атомов углерода и хрома при повышении температуры и коагуляцией и частичным растворении частиц при 800 °C.
Про сталь 12х18н10т. Интересно, сильно полезней ли карбиды и ядовитый хром, который хоть мало, но выбрасывается наружу с паром, чем пыль с камней и обычная ржавчина?

 

Не мешает в таких случаях приводить данные о количестве "выделяемых карбидов" из единицы объема (со ссылкой на источник) и какое при этом происходит превышение норм ПДК. А то ведь все в этой жизни вредно, 100% людей которые пили воду умерли в прошлом или умрут в будущем.

 

Да Вы не слушайте Олегана. Он совсем не понимает что пишет. Взял и привел ссылку из какой-то литературы, совсем не понимая при этом, что речь то в статье идет о внутренних процессах в металле (упрочнении, повышении твердости), а не о выделениях в атмосферу парной.

 

Ато за МКАД. А подальше -все в порядке с постоянной подачей эл-ва и мощностями. Так, что ничего не мешает использовать электропечь.

 

Из этого источника взял. https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-vysokotemperaturnogo-nagreva-na-strukturu-poverhnostnyh-okislov-nerzhaveyuschey-stali/viewer
Этот источник очень серьезный. Даже фото поверхности есть. Источник довольно старый, я думал вы его читали, оказалось - нет.

 

Я такой пример из жизни приведу. Есть сталь 20Х13. 13 процентов хрома. Как - то я послушал советы Призона про нержу и засунул её в прямой нагрев печи. В парной был ужасный хронический запах. Убрал - сразу пропал. По любому эти дела при таких температурах агрессивные штуки.

 

Что такое - химическая инертность - вам известно? Найдете что-то про ПДК? Осилите осознать процессы заточки инструмента?

 

Действительно по приведенной Олегом ссылке статья о изменениях твердости марки стали 12Х18Н10Т (используется для производства деталей, которые работают при температурах до +600˚С.) при длительных температурных воздействиях. Испытания проводились при предельных для использование данной марки температурах 600, 700, 900, 1100˚С, с временем экспозиции 5, 20, 50 часов. Краткий вывод происходит повышении и понижении твердости при разных условиях, разном времени экспозиции и в разных слоях.

 

Там ещё фотографии деградации поверхности под микроскопом. Выше 600 по ходу никакую сталь с хромом лучше не греть. А лучше ещё ниже.