Ozračivači i instalacije za infracrveno grijanje životinja

U poljoprivredi se kao izvori infracrvenog zračenja za grijanje životinja koriste žarulje sa žarnom niti opće namjene, žarulje sa žarnom niti, cijevni emiteri i cijevni električni grijači (TEN).

Žarulje sa žarnom niti.

Žarulje sa žarnom niti razlikuju se po naponu, snazi ​​i dizajnu. Dizajn žarulja sa žarnom niti ovisi o njihovoj namjeni. Staklena žarulja, čiji je promjer određen snagom svjetiljke, u podnožju je ojačana posebnim mastikom. Na podnožju se nalazi navoj za pričvršćivanje u grlo, kojim se lampa spaja na mrežu. Volfram se koristi za izradu žarne niti žarulje. Kako bi se smanjilo raspršenje volframa, svjetiljka se puni inertnim plinom (npr. argonom, dušikom itd.).

Glavni parametri žarulje sa žarnom niti:

• Nazivni napon,

• električna energija,

• svjetlosni tok,

• prosječno trajanje gorenja.

Žarulje sa žarnom niti opće namjene dostupne su u 127 i 220 V.

Električna snaga žarulja sa žarnom niti navedena je kao prosječna vrijednost za nazivni napon za koji je svjetiljka projektirana. U poljoprivredi se uglavnom koriste žarulje sa žarnom niti snage od 40 do 1500 W.

Svjetlosni tok žarulje sa žarnom niti izravno je proporcionalan električnoj snazi ​​žarulje i temperaturi žarne niti; za svjetiljke koje su izgorjele 75% svog nominalnog vijeka trajanja, dopušteno je smanjenje svjetlosnog toka za 15-20% početne vrijednosti.

Kada koristite svjetiljke za grijanje životinja, imajte na umu da visoka razina svjetla može iritirati životinje.

Prosječno vrijeme gorenja žarulje sa žarnom niti određeno je uglavnom raspršivanjem volframa. Za većinu žarulja sa žarnom niti opće namjene, prosječno vrijeme gorenja je 1000 sati.

Promjene u mrežnom naponu u usporedbi s nominalnom vrijednošću rezultirat će promjenama u fluksu koji emitira žarulja, kao i u izlazu i životnom vijeku. Pri promjeni napona za ± 1%, svjetlosni tok žarulje mijenja se za ± 2,7%, a prosječno vrijeme gorenja za ± 13%.

Žarulje sa žarnom niti s reflektirajućim slojem. Za usmjeravanje toka zračenja na određeno područje koriste se svjetiljke s ogledalom i difuznim reflektirajućim slojem, koji se nanosi s unutarnje strane na gornji dio žarulje.

Žarulje koje emitiraju toplinu.

Ovi izvori zračenja su "svjetlosni" emiteri koji se sastoje od volframove mono-zavojnice i reflektora, koji je unutarnja aluminizirana površina žarulje s posebnim profilom. Krivulja raspodjele toka zračenja F (λ) duž spektra za žarulje tipa IKZ prikazana je na sl. 1.

Riža. 1.Raspodjela fluksa zračenja duž spektra žarulja IKZ 220-500 i IKZ 127-500.

Riža. 2. Raspodjela fluksa zračenja po spektru žarulja IKZK 220-250 i IKZK 127-250.

Na sl. Na slici 2 prikazana je krivulja raspodjele toka zračenja duž spektra žarulja tipova IKZK 220-250 i IKZK 127-250.

U oznaci vrste svjetiljki slova označavaju: IKZ — infracrveno ogledalo, IKZK 220-250 — infracrveno ogledalo s obojenom žaruljom; brojevi iza slova označavaju mrežni napon i snagu izvora zračenja. Svjetiljka je paraboloidna staklena žarulja. Dio površine svjetiljke prekriven je iznutra tankim reflektirajućim srebrnim slojem kako bi se koncentrirao tok zračenja u određenom smjeru.

Vrlo važan parametar staklenih žarulja, koji utječe na životni vijek svjetiljki, je njihova toplinska otpornost, odnosno sposobnost podnošenja naglih promjena temperature. Da bi se povećala toplinska otpornost promjenom sastava punjenja tijekom taljenja stakla, potrebno je smanjiti njegov toplinski kapacitet i temperaturni koeficijent linearnog širenja, kao i povećati toplinsku vodljivost.

Ovisno o obliku žarulje, svjetiljke imaju različitu raspodjelu toka zračenja: ili koncentrirano duž osi (kod parabolične žarulje) ili široko, pod punim kutom od oko 45 ° (kod sferne žarulje). Treba napomenuti prednost korištenja svjetiljki sa sfernom žaruljom u poljoprivrednoj proizvodnji, ove svjetiljke pružaju ravnomjerniju raspodjelu zračenja u zoni grijanja.

Tijelo volframove niti je pričvršćeno unutar žarulje. Materijal žarne niti tijela žarne niti isparava u vakuumu, taloži se na unutarnjoj površini žarulje i stvara crni premaz.To dovodi do smanjenja svjetlosnog toka kao rezultat njegove intenzivnije apsorpcije od strane stakla.

Kako bi se produžio vijek trajanja žarulje i smanjila brzina isparavanja tijela žarne niti, tikvica se puni mješavinom inertnih plinova (argona i dušika).

Prisutnost plina stvara gubitke topline zbog provođenja topline i konvekcije. U žaruljama punjenim plinom, žarulja se zagrijava ne samo zračenjem žarne niti, već i konvekcijom i kondukcijom plina za punjenje. Dakle, zagrijavanje plina u žarulji od 500 W troši 9% isporučene energije.

U snažnim žaruljama s masivnim tijelom žarne niti, povećanje gubitka topline kroz plin u potpunosti se kompenzira naglim smanjenjem disperzije žarne niti, tako da se uvijek oslobađaju s plinom.

Za razliku od vakuumskih žarulja, temperatura pojedinih dijelova boca inertnog plina ovisi o njihovom radnom položaju. Na primjer, okretanjem tikvice naopačke možete smanjiti zagrijavanje spoja metal-staklo s 383-403 na 323-343 K.

Tok zračenja ovisi o tjelesnoj temperaturi niti. Povećanje temperature ubrzava isparavanje volframa i povećava udio vidljive svjetlosti u toku zračenja. Stoga je u žaruljama tipa IKZ, gdje je infracrveno zračenje učinkovito, radna temperatura žarne niti smanjena s 2973 K (kao u žarulji sa žarnom niti) na 2473 K uz smanjenje svjetlosne učinkovitosti od 60%. To omogućuje pretvaranje do 70% potrošene električne energije u infracrveno zračenje.

Smanjenje temperature žarne niti omogućilo je povećanje vijeka trajanja infracrvenih žarulja s 1000 na 5000 sati.Zračenje užarenog tijela valne duljine veće od 3,5 mikrona (7-8% ukupnog toka) apsorbira staklo žarulje, što je razlog čestih prijevremenih kvarova žarulja zbog temperaturnih skokova.

Zračenje od žarulje tipa IKZ na udaljenosti od 50-400 mm do grijane površine varira od 2 do 0,2 W / cm2.

Dijagrami energetskog zračenja koje stvara infracrvena zrcalna lampa IKZ snage 250 W na visini ovjesa: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 — 80 cm...

Za prijenos topline zračenjem mogu se koristiti obične žarulje sa žarnom niti s volframovim svitkom i kuglastom žaruljom. Povećanje učinkovitosti zračenja osigurava se napajanjem naponom čija je vrijednost 5-10% manja od nominalne; dodatno u uređaj moraju biti ugrađeni reflektori od poliranog aluminija.

Cijevni infracrveni emiteri.

Po izvedbi cijevni izvori infracrvenog zračenja dijele se u dvije skupine — s grijaćim tijelima od metalnih otpornih legura i volframa. Prva je cijev od običnog ili vatrostalnog stakla promjera 10-20 mm; Unutar cijevi, duž središnje osi, nalazi se tijelo s navojem u obliku spirale, na čije se krajeve dovodi napon napajanja. Takvi emiteri nisu široko korišteni. Obično se koriste za grijanje prostora.

Odašiljači s volframovim vlaknom slični su po dizajnu cijevnim žaruljama sa žarnom niti. Grijaće tijelo u obliku volframove spirale nalazi se duž osi cijevi i pričvršćeno je na molibdenske držače zalemljene na staklenu šipku. Cijevni radijator može biti izrađen s vanjskim ili unutarnjim reflektorom formiranim isparavanjem srebra ili aluminija u vakuumu. Na sl.Slika 3 prikazuje konstrukciju takvog IC emitera.

Spektralna raspodjela zračenja cijevnih emitera je bliska onoj kod cijevnih emitera; temperatura zagrijavanja je 2100-2450 K.

Riža. 3. Konstrukcija konvencionalnog cijevnog IC izvora. 1 — baza; 2 — šipka; 3 — opružna potporna šipka; 4 — držači za molibden; 5 — staklena šipka; 6 — elektrode; 7 — volframova nit; 8 — staklena cijev.

Cijevni radijatori male snage (100 W) mogu se široko koristiti u poljoprivredi za grijanje mladih životinja i peradi. Tako se u Francuskoj koriste za grijanje mlade peradi u kavezima. Radijatori su ugrađeni direktno na strop kaveza, na visini od 45 cm i osiguravaju ravnomjerno grijanje za 40 pilića.

Cijevne svjetiljke mogu se uspješno koristiti u izradi kombiniranih instalacija za zračenje i rasvjetu mladih domaćih životinja i peradi, posebno ako se uzme u obzir da UV lampe i lampe za osvjetljavanje eritema također imaju cjevasti dizajn.

Kvarcni IC emiteri.

Kvarcni IR emiteri slični su gore opisanim, osim što se koristi cijev od kvarcnog stakla. Ovdje ćemo se ograničiti na razmatranje kvarcnih IR emitera s grijaćim elementima od volframa.

Riža. 4. Uređaj za infracrvenu svjetiljku sa žarnom niti tipa KI 220-1000.

Na slici 4 prikazan je uređaj kvarcnog cijevnog emitera — svjetiljke tipa KI (KG). Cilindrična tikvica 1 promjera 10 mm izrađena je od kvarcnog stakla koje ima najveću transmisiju u IR spektralnom području. U tikvicu se stavi 1-2 mg joda i napuni argonom. Svjetlosno tijelo 2, izrađeno u obliku monokoila, postavljeno je duž osi cijevi na nosače od volframa 3.

Ulaz u svjetiljku provodi se pomoću molibdenskih elektroda zalemljenih u kvarcne noge 4. Krajevi spirale žarne niti pričvršćeni su na unutarnji dio rukavaca 5. Cilindrične baze 6 izrađene su od trake nikla sa šavom u kojem je zavarene su vanjske molibdenske žice 7. Temperatura baza kvarcnih emitera ne bi smjela prijeći 573 K. S tim u vezi obavezno je hlađenje radijatora tijekom rada u instalacijama za ozračivanje.

U kombinaciji sa zrcalnim reflektorom u obliku eliptičnog cilindra, kvarcne žarulje stvaraju vrlo visoko zračenje. Ako zrcalne svjetiljke daju zračenje do 2-3 W / cm2, tada se iz kvarcne svjetiljke s reflektorom može dobiti zračenje do 100 W / cm2.

Kvarcne emitere s grijaćim elementima od volframa proizvode tvrtke kao što su Osram, Philips, General Electric itd. W za napon 110/130 i 220/250 V. Životni vijek ovih žarulja je 5000 sati.

Raspodjela energije zračenja lampe KI-220-1000 preko spektra prikazana je na sl. 5. Spektralni sastav zračenja koje stvaraju kvarcne žarulje karakterizira činjenica da postoji drugi maksimum u području valnih duljina većih od 2,5 mikrona, uzrokovan zračenjem iz zagrijane cijevi. Dodavanje joda u žarulju smanjit će raspršivanje volframa i time produžiti vijek trajanja žarulje. U infracrvenim kvarcnim žaruljama povećanje napona iznad nominalnog ne dovodi do oštrog smanjenja životnog vijeka, zbog čega je moguće glatko prilagoditi tok zračenja promjenom primijenjenog napona.

Riža. 5. Raspodjela energetskog spektra zračenja žarulje tipa KI 220-1000 pri različitim naponima žarulje.

Infracrvene kvarcne lampe s ciklusom joda imaju sljedeće prednosti:

• visoka specifična gustoća zračenja;

• stabilnost toka zračenja tijekom radnog vijeka. Tok zračenja na kraju života je 98% od početnog;

• male dimenzije;

• sposobnost podnošenja dugotrajnih i velikih preopterećenja;

• mogućnost glatke prilagodbe protoka zračenja u širokom rasponu promjenom napona napajanja.

Glavni nedostaci ovih svjetiljki:

• na temperaturama rukavca iznad 623 K, kvarc se uništava toplinskim širenjem;

• Lampama se može upravljati samo u vodoravnom položaju, inače bi se žarulja mogla deformirati pod vlastitom težinom i poremetit će se ciklus joda kao rezultat koncentracije joda u donjem dijelu cijevi.

Infracrvene svjetiljke s ciklusom joda koriste se za sušenje boja i lakova na raznim poljoprivrednim mjestima; za grijanje domaćih životinja (telad, prasad, itd.).

Ozračivači s infracrvenim svjetiljkama.

Za zaštitu infracrvenih svjetiljki od mehaničkih oštećenja i kapljica vode, kao i za preraspodjelu protoka zračenja u prostoru, koriste se posebne armature. Izvor zračenja zajedno s uređajem naziva se napajanje.

Ozračivači s različitim infracrvenim svjetiljkama naširoko se koriste u stočarstvu za lokalno zagrijavanje mladih domaćih životinja i peradi.