ЛИКБЕЗ.
Существует два основных механизма передачи тепла от нагревательного элемента воде: конвективная теплоотдача кипение
Кипение делится на два типа: пузырьковое и пленочное.
С точки зрения эффективности (отношения передаваемой мощности на единицу площади поверхности) самые высокие показатели у конвективной теплоотдачи. Именно на этот механизм рассчитывают ТЭН-ы водонагревателей накопительного типа.
При пузырьковом закипании воды на поверхности водонагревателя эффективность теплопередачи снижается, по сравнению с конвективным. Плёночное кипение еще более снижает эффективность теплопередачи. Разница температуры нагревателя и воды при кипении сильно увеличивается.
Для конвективной теплоотдачи типичная разница температуры между поверхностью ТЭН-а и окружающей водой 20–40 градусов. При этом конвективные потоки уже достаточны, чтобы поступающая холодная вода эффективно отбирала тепло у ТЭН-а, но еще не наступало кипения.
Вот пример задачи, где нужно рассчитать а) эффективность теплопередачи при разнице температуры воды и ТЭН-а, и воды вблизи его поверхности в 20 градусов и б) температуру поверхности ТЭН-а мощностью 750 ватт:
Правильно работающий водонагреватель накопительного типа не должен закипать (шуметь). Если начинается шум и кипение, это значит, что ТЭН покрылся накипью, снижающей теплоотдачу и поэтому возникают зоны локального перегрева и кипения. ТЭН пора чистить.
P.S. Специально не вбрасываю вопросы связанные с температурой кипения воды при повышенном давлении (а это 150С при 6 бар), формы и положения ТЭН-а влияющей на конвективные потоки, материала его поверхности влияющего на пузырьковое закипание, видов накипи (отложений) на поверхности ТЭН и т.д. Ибо все это тема для конкретного обсуждения и расчётов.
