До какой температуры может нагреться ТЭН?

Чтобы ответить на этот вопрос нужно разобраться, чем ограничивается температура ТЭНа. В ТЭНе установлена спираль, отделенная от оболочки электроизоляционным песком – периклазом (оксид магния). 

При нагреве спирали тепло передается через периклаз к оболочке. Периклаз обладает некоторой теплопроводностью, но недостаточной для того чтобы температура спирали и оболочки были бы одинаковы или хотя бы близки. В результате данная система: спираль-периклаз-оболочка стремится к выравниванию теплового потока по всей толщине, что приводит к повышению температуры спирали, что на деле приводит к разнице между оболочкой и спиралью и эта разница может доходить до 300 градусов. Спираль в ТЭН изготавливается из  нихрома диаметром от 0,14 до 1,4 мм

И если открыть ГОСТ 12766.1-90 (Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.) стр.11 таблица 11 (максимальные рекомендуемые рабочие температуры нагревательных элементов, работающих на воздухе), то можно увидеть что для проволоки скажем 0,2 мм эта температура составляет 950 градусов. 

А теперь представим, что нам нужно изготовить ТЭН для работы в спокойном воздухе. Длина этого ТЭНа небольшая – скажем, 32 см, мощность 0,5 кВт на 220 В. Технологически и математически в такой ТЭН можно установить спираль из проволоки 0,16 мм. Допустимая температура на такой спирали 950 градусов. Разница между оболочкой и спиралью в таких условиях достигнет 300 градусов. Таким образом температура на спирали лимитирует температуру на оболочке ТЭНа, которая составит 950-300=650 градусов, что и указано в ГОСТ 13268-88. 

Напрашивается вопрос, а можно ли установить в ТЭН проволоку другого диаметра - не 0,16, а 0,8 мм? Можно, но для этого мы должны будем, в данном конкретном случае, снизить рабочее напряжение с 220 В до 24 В. Как это сделать уже второй вопрос -  трансформатором или последовательно включить несколько ТЭНов решать Вам. 

Или вопрос может быть поставлен так: а можно ли сделать ТЭН с температурой на поверхности 1000 градусов? Теоретические это возможно, но тут уже нужно применить совсем другие материалы: не периклаз, а нитрид бора, не нихром, а вольфрам, а оболочку ТЭНа нужно изготовить из специального сплава или из нихрома. Понято, что сделать такой ТЭН удовольствие не из дешевых…