Инфрацрвени грејач
Историја [ Измени ]
Немачко-британском астроному Вилијаму Херселу признато је откриће инфрацрвених зрака у 1800. Направио је инструмент који се зове спектрометар за мерење величине зрачне снаге на различитим таласним дужинама . Овај инструмент је направљен из три дела. Прва је била призма која је ухватила сунчеву светлост и усмерила и распршила боје на стол, а друга је била мала плоча од картона са довољно широким прорезом да би кроз њега пролазила само једна боја и коначно, стаклени термометри . Кроз свој експеримент Херсцхел је открио да је црвено светло имало највећи степен промене температуре у спектру светлости , међутим, инфрацрвено грејање се није обично користило тек до Другог светског рата . Током Другог свјетског рата, инфрацрвено грејање је постало све популарније и препознатљиво. Главне примене су биле у области обраде метала, посебно у сушењу и сушењу боја и лакова на војној опреми. Банке сијалица сијалице биле су врло успешно искоришћене, али по данашњим стандардима интензитет снаге био је веома низак. Ова техника је понудила много брже време сушења од пећнице конвекције горива. Ублажавање производње ублажено је и одржавана су војна средства оружаним снагама. После Другог светског рата, усвајање техника инфрацрвеног грејања настављено је, али на много спорији основи. Средином педесетих година прошлог века индустрија моторних возила почео је показати интересовање за могућности инфрацрвене обраде за лакирање, а неколико инфрардећих тунела за производњу се појавило у употреби. [
Елементи [ Измени ]
Најчешћи материјал филамента који се користи за електричне инфрацрвене грејаче је волфрамова жица, која је завијена да обезбеди више површине. Алтернативе за ниске температуре за волфрам су угљеник или легуре гвожђа, хрома и алуминијума (заштитни знак и бренд Кантхал ). Иако су угљенични филаменти духовити за производњу, они се загревају много брже него упоредиви средњи таласни грејач базиран на филаменту ФеЦрАл.
Када светлост није пожељна или није потребна у гријачу, преферирани су избор керамичких инфрацрвених грејача. Са 8 метара проводне жице отпорне на легу, емитују се униформисана топлота на целој површини гријача и керамика је 90% упијајућа зрачења. Пошто су апсорпција и емисија засновани на истим физичким узроцима у сваком тијелу, керамика је идеална за материјал за инфрацрвене грејаче.
Индустријски инфрацрвени грејачи понекад користе златни премаз на кварцној цеви која одражава инфрацрвено зрачење и усмерава га ка производу који се загрева. Сходно томе, инфрацрвено зрачење на производу се практично удвостручује. Злато се користи због отпорности на оксидацију и врло високе ИР рефлексије од приближно 95%. [4]
Типови [ Измени ]
Инфрацрвени грејачи се најчешће користе у инфрацрвеним модулима (или емитерима) који комбинују неколико грејача како би постигли веће загреване површине.
Инфрацрвени грејачи обично се класификују по таласној дужини коју емитују:
Инфрацрвени (НИР) или краткоталасни инфрацрвени грејачи близу инфрацрвене (НИР) или високотлачне сијалице раде на високим температурама филамента изнад 1800 ° Ц, а када су распоређени у пољу, постижу велике густине од неколико стотина кВ / м2. Њихова максимална таласна дужина је знатно испод спектра апсорпције воде, што их чини неприкладним за многе апликације сушења. Погодни су за загревање силицијум диоксида где је потребна дубока пенетрација.
Инфрацрвени грејачи средњег таласа и угљеника (ЦИР) раде на температурама филамента око 1000 ° Ц. Достижу максималне густине снаге до 60 кВ / м 2 (средњи талас) и 150 кВ / м 2 (ЦИР).
Фар инфраред емитери (ФИР) се обично користе у тзв. Оне представљају само виши и скупљи асортиман тржишта инфрацрвене сауне. Уместо коришћења керамичких емитера угљеника, кварца или високотемпературних керамичких емитера који емитују близу и средње инфрацрвено зрачење, топлоту и свјетлост, далекосежни емитери користе ниске ватне керамичке плоче које остану хладне док истовремено емитују далеко инфрацрвено зрачење. [5]
Однос између температуре и максималне таласне дужине изражен је Виеновим законом о измјенама .
Метал Вире Елемент [ обрадити ]
Елементи за грејање металне жице појавили су се 1920-их. Ови елементи се састоје од жице направљене од хромела. Цхромел је направљен од никла и хрома, а познат је и као ницхроме . Ова жица је затим завијена у спиралу и омотана око керамичког тела. Када се загреје на високим температурама, он ствара заштитни слој хром-оксида који штити жицу од сагоријевања и корозије, то такође узрокује да се елемент сјаји. [6]
Топлане [ Едит ]
Светиљка за грејање је жаруља са жаруљем која се користи за главну сврху стварања топлоте. Спектар сивог зрачења зрачења емитован од стране сијалице се пребацује на производњу више инфрацрвене свјетлости . Многа топлинска сијалица укључује црвени филтер како би се смањила количина емитоване видљиве светлости. Лампе за топлину често укључују унутрашњи рефлектор.
Топлотне сијалице се обично користе у тушевима и купатилима за загревање купаца иу просторима за припрему хране у ресторанима како би храну била топла прије служења. Такође се обично користе за сточарство . Светиљке које се користе за живину често се називају жмигавацима. Поред младих птица , друге врсте животиња које могу имати користи од топлотних сијалица укључују гмизавце , водоземце , инсекте , пахуљице и младе од неких сисара .
Утичнице које се користе за топлотне сијалице су обично керамичке, јер се пластичне утичнице могу истопити или запалити када су изложене великој количини отпадне топлоте коју производе сијалице, поготово када се ради у "басе уп" положају. Покров или капуљача сијалице је углавном метал. Можда постоји заштитник жице преко предње стране поклопца, како би се спречило додиривање вреле површине сијалице.
Обичне сијалице са жаруље за домаћинство се такође могу користити као жаруље за топлоту , али се црвене и плаве сијалице продају за кориштење у сијалицама и лептирима. Топлотне сијалице од 250 В се обично пакују у форму "Р40" (5 "рефлектора") са средњом вијчаном базом.
Сијалице за загревање могу се користити као медицински третман како би се обезбедила сува топлота када су други третмани неефикасни или непрактични. [7]
Керамичке инфрацрвене системе топлоте [ Измени ]
Керамички инфрацрвени елементи за грејање користе се у различитим индустријским процесима где је потребно дуготрајно инфрацрвено зрачење. Њихова корисна таласна дужина је 2-10 μм. Често се користе у области здравља животиња / кућних љубимаца. Керамички инфрацрвени грејачи (емитери) се производе са три основна емитерска лица: корито (конкавна), равна и сијалица или Едисон вијчани елемент за нормално постављање преко држача Е27 керамичке лампе.
Фар-Инфраред [ уреди ]
Ова технологија грејања се користи у неким скупим инфрацрвеним саунама. Такође се налази у грејачима простора. Ови грејачи користе керамичке емитере са ниским ватром (обично прилично велике панеле) које емитују дуготрајно инфрацрвено зрачење. Због тога што су грејни елементи на релативно ниској температури, далекосежни гријачи не дају емисију и мирисе од прашине, прљавштине, формалдехида, токсичних испарења од премаза боје и сл. Ово је учинило овакав начин загревања простора веома популарним међу људима са тешке алергије и вишеструку хемијску осјетљивост у Европи. Пошто далеко инфрацрвена технологија не загрева ваздух из собе директно, важно је максимизирати излагање доступних површина које затим емитују топлоту како би се обезбедила чак и свеобухватна амбијентална топлина.
Кварцне топлине [ Измени ]
Обриши кварцни елемент
Халогене сијалице су жаруље са жаруљем напуњеним халогеном високим притиском. Овај гас се комбинује са малом количином брома или јода што узрокује регенерацију атома волфрама смањењем испаравања филамента. То доводи до далеко дужег век трајања халогених сијалица од жаруља. Због високог притиска и температуре, халогене сијалице производе релативно мале и израђене су од кварцног стакла, јер има топлију топлоту од стандардног стакла . Уобичајене употребе за халогене сијалице су гријачи на столу. [8] [9]
Кварцни инфрацрвени елементи гријања емитују средњу таласну инфрацрвену енергију и посебно су ефикасни у системима у којима је потребан хитан одашиљач. Тубуларне инфрацрвене сијалице у кварцним сијалицама производе инфрацрвено зрачење на таласним дужинама од 1,5-8 μм. Затворена филамента ради на око 2500 К , стварајући више радијације краћих таласних таласа од отворених извора жице. Развијена 1950-их година у Генерал Елецтриц-у , ове светиљке производе око 100 В / ин ( 4 В / мм ) и могу се комбиновати да зраче 500 В по квадратном стопалу ( 5400 В / м 2 ). Да би се постигле још веће густине снаге, коришћене су халогене сијалице . Кварцне инфрацрвене сијалице се користе у високо полираним рефлекторима ради директног зрачења у униформном и концентрованом облику.
Кварцне топлотне лампе се користе у преради хране, хемијској обради, сушењу боја и одмрзавању смрзнутих материјала. Могу се користити и за удобно грејање на хладним површинама, у инкубаторима, иу другим применама за грејање, сушење и печење. Током развоја возила за поновно улазак у простор, користе се кварцне инфрацрвене сијалице за испитивање материјала за заштиту од топлоте на густинама снаге до 28 киловата / квадратна стопа (300 кВ / м 2 ). [10]
Најчешћи пројекти се састоје од сатин млечне беле кварцне стаклене цијеви или бистра кварца са електрично отпорним елементом, обично волфрамовом жицом , или танком калемом од гвожђе-хром-алуминијумске легуре. [11] У атмосферском ваздуху се уклања и напуни инертним гасовима као што су азот и аргон који су затим заптивни. У кварцним халогеним сијалицама додата је мала количина халогеног гаса како би се продужио радни век грејача.
Већина ослобођене инфрацрвене и видљиве енергије узрокована је директним загревањем кварцног материјала, 97% блиског инфрацрвеног апарата апсорбује стаклокерамичка цијев силика која доводи до повећања температуре зида цеви, што узрокује везу између силика и кисика да зрачи далеке инфрацрвене зраке. Кварцни стаклени елементи за гријање су првобитно били пројектовани за примену светлости, али када је лампа у пуној снази мање од 5% емитоване енергије је у видном спектру. [12]
Куартз Тунгстен [ Измени ]
Кварцни грејач
Кварцни волфрамови инфрацрвени грејачи емитују средњу таласну енергију која достиже радне температуре до 1500 ° Ц (средњи талас) и 2600 ° Ц (кратки талас). Достижу радну температуру у року од неколико секунди. Максималне емисије таласних дужина отприлике 1.6 μм (средњи таласни инфрацрвени) и 1 μм (краткотрајни инфрацрвени).
Царбон Хеатер [ обрадити ]
Угаљ од угљеничних влакана
Угаљни грејачи користе елемент за загријавање угљеничних влакана који могу производити дугу, средњу и краткотрајну инфрацрвену топлоту. Треба их прецизно одредити за просторе који се загревају. [13]
Гас-Испуст [ Уреди ]
Постоје два основна типа инфрацрвених зрачних грејача.
Свјетлосни или високи интензитет
Радијентни грејачи цеви
Грејачи с плинским радијационим цевима који се користе за индустријско и комерцијално загревање зграда гори природни гас или пропан за загревање цеви челика. Гас који пролази кроз контролни вентил пролази кроз горионик или Вентури . Гасови производа сагоревања загријавају емитерску цев. Како се цев загрева, сјајна енергија из цеви пропушта подове и друге објекте у том подручју, загревајући их. Овај облик гријања одржава топлоту чак и када се изненада уведе велика количина хладног ваздуха, као што су гараже за одржавање. Међутим, не могу се борити против хладноће.
Ефикасност инфрацрвене грејача је оцена укупне енергије коју потроши гријач у поређењу са количином произведене инфрацрвене енергије. Иако ће увек бити извесне количине конвективне топлоте која се генерише кроз процес, свако увођење кретања ваздуха преко грејача смањује ефективност конверзије у инфрацрвену. Са новим неутренираним рефлекторима, зрачне цеви имају надувавајућу ефикасност од око 60%. [Осталих 40% обухвата неповратне сијене + конвективне губитке и губитке димњака.]
Здравствени ефекти [ Измени ]
Поред опасности додиривања вреле сијалице или елемента, инфрацрвено кратковаловно зрачење високог интензитета може изазвати индиректне термалне опекотине када је кожа дуготрајно изложена или се грејач налази преблизу субјекта. Појединци који су изложени великим количинама инфрацрвених зрачења (као што су стаклачи и заваривачи) током дужег временског периода могу развити депигментацију ириса и непропустности воденог хумора , тако да изложеност треба да се модерира. [14]
Ефикасност [ Измени ]
Електрични грејачи са инфрацрвеним грејачима зраче до 86% њиховог уноса као сјајна енергија. [15] Скоро све улазне енергије се претварају у инфрацрвено зрачење топлоте у филаменту и усмјерене на производ [ рефлекторима неопходним појашњењима ] . Нека топлотна енергија се уклања из грејног елемента помоћу проводљивости или конвекције , што уопште не може бити губитак код неких пројеката у којима је пожељна сва електрична енергија у загрејаном простору, или се може сматрати губитком, у ситуацијама када је само зрачење пренос топлоте је пожељан или продуктиван.
За практичне примене, ефикасност инфрацрвеног грејача зависи од усклађивања емитоване таласне дужине и спектра апсорпције материјала који се загрева. На пример, спектар апсорпције воде има свој врхунац на око 3000 нм . То значи да се емисије из средњих таласа или угљеничних инфрацрвених грејача много боље апсорбују премази на воду и воду него НИР или кратковаловно инфрацрвено зрачење. Исто важи за многе пластике попут ПВЦ или полиетилена. Њихова максимална апсорпција је око 3500 нм . Са друге стране, неки метали апсорбују само у кратком таласном опсегу и показују снажну рефлексивност у средњој и даљој инфрацрвеној површини. Ово омогућава пажљив избор одговарајућег типа инфрацрвеног гријача који је важан за енергетску ефикасност у процесу грејања. [ цитатион неедед ]
Керамички елементи раде на температури од 300 до 700 ° Ц (570 до 1.290 ° Ф) и производе инфрацрвене таласне дужине у распону од 2000 до 10 000 нм . Већина пластике и многих других материјала апсорбује најбољу инфрацрвену у овом опсегу, што чини керамички грејач најпогоднији за овај задатак. [ цитатион неедед ]
Апликације [ Измени ]
Инфрацрвени грејач за кување донер кебаб
ИР грејачи могу задовољити различите захтеве за грејањем, укључујући:
Изузетно високе температуре, ограничене углавном максималном температуром емитера
Брзо време одзива, по реда од 1-2 секунде
Температурни градијент, посебно на мрежним материјалима са високом топлотном енергијом
Фокусирано загрејано подручје у односу на проводне и конвективне методе грејања
Без контакта, на тај начин не узнемирава производ као проводне или конвективне методе грејања
Према томе, ИР грејачи се примењују у многе сврхе, укључујући:
Системи грејања
Лакирање премаза
Пластично грејање пре формирања
Пластично заваривање
Стакло и метална топлотна обрада
Кување
Загријавање сисанчких животиња или заробљених животиња у зоолошким вртовима или ветеринарским клиникама
Класе фитнесса за јогу за смањење респираторних проблема везаних за загревање [16]
