Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Аппараты ИК-нагрева

ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛИ ВТОРОГО ТИПА)

Генерация электромагнитной энергии ИК-диапазона осуществляется ИК-излучателями (излучателями второго типа), которые в зависимости от длины волны излучения делятся на «светлые» и «темные». В спектр «светлых» излучателей входит область видимого излучения.

К источникам ИК-излучения относятся: силитовые генераторы, трубчатые кварцевые генераторы, зеркальные лампы, трубчатые электрические нагреватели (тэны), открытые металлические моноспирали и панельные излучатели.

Силитовые электронагреватели (сэны) переменного сечения (рис. 1 а, в) изготовляют из мелкозернистого кремния; по-стоянного сечения (рис. 1 б) -- из крупнозернистого. Сэны имеют ряд достоинств: малый инерционный период (30 с), на-грев до высокой температуры, большой срок службы. Однако водяной пар существенно (на 20-30%) снижает срок службы сэнов. Поэтому сэны иногда помещают в кварцевую трубку, что увели-чивает срок их службы до 3000 ч.

Керамические электронагреватели состоят из спирали и кера-мической трубки. Спираль может располагаться как внутри, так и снаружи керамической трубки и содержать один или два металла (биспираль, например хромоникелевая). Спектр излучения керамического электронагревателя со спиралью на трубке, естественно, складывается из спектров излучения трубки и спирали.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с вольфрамовой нитью (рис. 1 г, д, е) обладают повышенной мощностью, излучение сконцентрировано в трубке малого объема. Это обеспечивает высокую плотность теплового лучистого потока q = (0,6 - 1,0)*105 Вт/м2 и практическую безынерционность (выход на рабочий режим длится несколько десятых долей секунды). Вольфрамовая нить находится в кварцевой герметичной трубке, внутри которой создан вакуум, и нагревается до высокой температуры (2400-2800 К).

Генераторы типа КИО отличаются от генераторов типа КИ своими отогнутыми концами, которые выводятся за пределы рабочей камеры аппарата, т.е. зоны действия высокой температуры и охлаждаются воздухом. Это предохраняет молибденовые выводы от окисления, а трубку -- от растрескивания. Продолжительность работы кварцевых генераторов с вольфрамовой нитью в зависимости от их типа изменяется от 2000 до 5000 ч.

В настоящее время выпускаются или находятся в эксплуатации генераторы следующих марок: КИ-220-1000-1, КИ-220-1300, КИ-380-3300, КИ-380-4500, КИО-220-2500, КИО-220-2500-2, КИО-220-250О-3, КИО-220-2500-4, КИО-380-3500, КИО-220-2500-5.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с хромоникелевой спиралью обладают меньшей температурой нагрева проволоки (1350-1570 К) и меньшей продолжительностью горения. Это в основном связано с тем, что хромоникелевая спираль (Х20Н80Т, ОХ27Ю5А) помещена в негерметичную кварцевую трубку (диаметр 18-20мм). Кварцевая трубка предохраняет обслуживающий персонал от поражения током, а спираль -- от провисания и охлаждения конвективным воздушным потоком.

Электронагреватели данного типа используются в конвейерных печах ПКЖ и электрогрилях ГЭ-3, ГЭ-4 и ГЭ-5.

Наконец, к данному типу электронагревателей (ИК-генераторы) относятся зеркальные лампы (рис. 2). Они представляют собой стеклянную колбу особой (так называемой параболической) формы с внутренним зеркальным покрытием. Внутри колбы помещена вольфрамовая спираль, нагревающаяся до 1900-2500 K.

При использовании ИК-излучателей большое внимание следует уделять отражательным устройствам, которые позволяют значительно повысить эффективность работы излучателя.

Схемы устройства генераторов ИК-излучения

Рис.1. Схемы устройства генераторов ИК-излучения:

а, б, в -- силитовые генераторы; 1 -- рабочая часть; 2 -- пассивный конец; 3 - металлизированное покрытие; 4 -- клемма; 5 -- фарфоровый изолятор; 6 - кварцевая трубка; г, д, е -- трубчатые кварцевые генераторы; 1 -- ввод; 2 -- цоколь; 3 -- фольговое звено; 4 -- молибденовый ввод; 5 -- кварцевая трубка; 6 -- спираль; 7 -- вольфрамовая поддержка; 8 -- керамический изолятор.

Источник излучения устанавливают в главном фокусе отражателя, который представляет собой точку, в которой сходятся все лучи при освещении отражателей параллельным потоком излучения.

Отражатели бывают различных видов: сферические, параболические, гиперболические и пр. Наиболее распространены сферические и параболические. Влияние формы сечения отражателя на плотность теплового потока приведено ниже.

Тип отражателя ИК-излучателя

Плотность теплового потока, Bm/t/

---

12,5

Плоский

16,7

Сферический

29,3

Гиперболический

33,6

Параболический

41,86

Отражатели могут быть металлические и стеклянные, неглубо-кие и глубокие. Материал металлических отражателей должен об-ладать высоким коэффициентом отражения, поэтому очень часто прибегают к различным покрытиям, обеспечивающим максималь-ное отражение. Покрытие должно быть однородным и обладать высокой химической стойкостью. В качестве покрытия использу-ют хром, алюминий, серебро и золото.

2

Лампа инфракрасная зеркальная

Рис 2. Лампа инфракрасная зеркальная

1 -- цоколь; 2 -- спираль, 3 -- внутреннее покрытие (отражатель), 4 -- стеклянная колба

Среди ИК-излучателей наибольшее распространение получили трубчатые. Их излучение относится к «темному», температура по-верхности 750--1150 К. В качестве материала трубки используют-ся сталь (Ст. 10--20), латунь, жаропрочные стали.

Тепловая нагрузка тэнов зависит от их конструктивных особен-ностей и составляет (0,7--5,5)*104 Вт/м2.

Как ИК-излучатели используют также открытые металлические моноспирали. Излучающий элемент закрепляют на отражателе с помощью простых керамических вкладок, использование которых значительно упрощает его крепление при фиксации в фокусе пара-болического отражателя. В качестве материала для спирали при-меняют ряд сплавов, обладающих большим электрическим сопро-тивлением и достаточной окалиностойкостью. Плотность теплово-го потока, создаваемого открытыми спиральными излучателями при температурах 1000--1350 К, варьирует в интервале (0,8--2,0)*104 Вт/м2. Для увеличения интенсивности излучения часто использу-ют не проволоку, а ленту из тех же материалов. К преимуществам открытых спиралей относятся: простота исполнения, большая плотность теплового потока, отсутствие стекла, к недостаткам - возможность короткого замыкания и недостаточно равномерное распределение лучистого потока. Иногда проволоку навивают на керамический элемент.

Представляют интерес панельные излучатели, работающие при температурах 650--720 К, что соответствует максимальному излучению на длине волны около 4 мкм. В качестве излучающей поверхности в панелях используют керамику или чугун. Электрическая мощность, потребляемая одной панелью, составляет примерно 1 кВт. Панели создают ровный поток ИК-излучения, долговечны. Однако использование их в ряде аппаратов весьма затруднительно, так как они обладают большой инерционностью.

Основными характеристиками ИК-излучения являются:

  • * мощность;
  • * плотность теплового потока;
  • * рабочая температура поверхности;
  • * коэффициент полезного действия.

Плотность теплового потока ИК-излучения может быть определена из соотношения

,

где q -- плотность теплового потока, Вт/м2; =0,7--0,8 - степень черноты излучающего элемента; С0 -- коэффициент излучения абсолютно черного тела; Т - абсолютная температура излучающего элемента, К.

Коэффициент полезного действия ИК-излучателей = 0,65 - 0,8.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Аппараты ИК-нагрева