ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛИ ВТОРОГО ТИПА) - Аппараты ИК-нагрева
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.
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
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.
Похожие статьи
-
АППАРАТЫ С ИК-НАГРЕВОМ - Аппараты ИК-нагрева
Отличительной особенностью радиационного подвода теплоты является прямолинейное распространение излучения. Поэтому при размещении излучателей в аппарате...
-
Введение - Аппараты ИК-нагрева
В громадной таинственной книге, называемой "Кулинария", насчитываются сотни тысяч рецептов блюд, приготовление которых всегда считалось высоким...
-
Оптические квантовые генераторы - уникальные источники света, Индуцированное излучение - Лазеры
Индуцированное излучение Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Конструкция и принцип работы - Спиральный теплообменный аппарат
Варианты конструкций спиральных теплообменников. Спиральные теплообменники с противотоком или параллельным движением сред. В общем случае этот тип...
-
В процессах нефти - и газопереработки для обеспечения необходимой температуры в аппаратах требуется подводить или отводить тепло. Для этого на...
-
Обоснование выбора теплообменника В нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности наибольшее...
-
Задача светотехнического расчета определить потребляемую мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате прямого...
-
Монохроматичность лазерного излучения. Его мощность - Лазеры
Для некоторых квантовых генераторов характерна чрезвычайно высокая степень монохроматичности их излучения. Любой поток электромагнитных волн всегда...
-
ОСОБЕННОСТИ И НЕДОСТАТКИ КОПЧЕНИЯ - Разработка аппарата холодного копчения
Положительные стороны копчения хорошо известны: с помощью этого широко распространенного технологического приема при изготовлении разнообразной продукции...
-
Так как к пластмассам как материалу для конструкционных деталей инженеры зачастую относятся с недоверием, то ниже приводятся основные сведения, в каких...
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
-
Биспиральными называют лампы с дважды спирализованным телом накала. Для изготовления биспиралей сначала свивают из вольфрамовой проволоки обычную спираль...
-
Синтетические жидкости. - Рабочие жидкости для гидросистем
Рабочие жидкости на нефтяной основе не могут обеспечить весь диапазон требований, которые предъявляет к гидроприводам практика. Для гидроприводов,...
-
Электрические станции с МГД-генераторами - Назначение и типы электростанций
Наиболее перспективным направлением в создании мощных высокоэкономичных электрических станций является непосредственное получение электрической энергии...
-
Выбор электрических аппаратов для силовой цепи - Деревообрабатывающие станки и их эксплуатация
Электромагнитные пускатели необходимо выбирать только для управления силовыми нагрузками. В случае, если электромагнитный пускатель не коммутирует...
-
Назначение - Спиральный теплообменный аппарат
Спиральные теплообменники используются в спиртовой, пищевой, фармацевтической, нефтяной, химической, ЖКХ и других отраслях промышленности, где требуется...
-
Обозначенная поверхность Возможный дефект Способ устранения дефекта Номинальный размер по чертежу Способ устранения дефекта Технические требования к...
-
Виды технического обслуживания, перечень работ Техническое обслуживание - это комплекс работ, направленных на поддержание работоспособности или...
-
Расчет теплообменных аппаратов, Дефлегматор - Ректификационная установка
Дефлегматор Для конденсации паров, выходящих из ректификационной колонны принимаем дефлегматор водяного охлаждения. Выбирая его тип, определим площадь...
-
Неисправности и способы их устранения - Расчет, монтаж, эксплуатация и ремонт выпарного аппарата
Трещины корпуса выпарного аппарата ремонтируют заваркой. Осмотрев трещину (с применением лупы), устанавливают ее размеры. Поверхность корпуса в зоне...
-
Монтаж оборудования Транспортировка выпарного аппарата Выпарной аппарат транспортируют на железнодорожных платформах отдельными блоками. При перевозке...
-
Прочностные расчеты выпарного аппарата и его элементов Конструктивный расчет греющей камеры Определение количества трубок , Где - средний диаметр трубок;...
-
КАМЕРА КОПТИЛЬНАЯ - Разработка аппарата холодного копчения
В коптильной камере и совершается то Таинство превращения простой рыбки в золотую с чудным цветом и бесподобными запахом и вкусом. Камера состоит из бака...
-
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОХЛАДИТЕЛЯ - Разработка аппарата холодного копчения
Один из главных узлов коптильни, требующий внимательности и щепетильности при его изготовлении, -- охладитель. Дым из печки, проходя по его внутренней...
-
Аппарат высокого напряжения. Назначение. Основные узлы и принцип работы маломасляных выключателей
Аппарат высокого напряжения. Назначение. Основные узлы и принцип работы маломасляных выключателей Тема: Аппарат высокого напряжения. Назначение. Основные...
-
Основные нормы технологического режима работы аммиачного абсорбера приведены в таблице 2. Таблица 2 - Показатели технологического режима [5] Наименование...
-
Находим объемную скорость горячего и холодного теплоносителей: (м3/с) Где V1,V2 - объемная скорость горячего и холодного теплоносителя. 11. Рассчитываем...
-
ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ - Импульсные источники питания
В отличие от традиционных линейных ИП, предполагающих гашение излишнего нестабилизированного напряжения на проходном линейном элементе, импульсные ИП...
-
Механические и другие параметры блоков питания TFX12V - Импульсные источники питания
Габаритные размеры блока питания должны составлять 175х80х75 мм. Конфигурация корпуса и расположение крепежных элементов позволяют размещать его внутри...
-
Определение толщины слоя термоизоляции аппарата - Ректификационная установка
Учитывая значительные габариты промышленной ректификационной колонны, ее и часть теплообменного оборудования монтируют вне помещения. Определим толщину...
-
Рис. 2. Последовательность стадий роста пленки Образование покрытия начинается с возникновения зародышей. На первом этапе происходит столкновение атомов...
-
В оптических цифровых показывающих приборах представление цифросуществляется при помощи диапозитивов (проекционные цифровые показывающие приборы) или в...
-
Сварочные электроды Металлические электроды для сварки представляют собой пруток из специальной проволоки, называемой стержнем электрода (в подавляющем...
-
Выше отмечалось, что класс нераспыляемых газопоглотителей отличается большим разнообразием. В связи с этим представляется целесообразным провести их...
-
Термомеханическая обработка металлов - Химико-термическая обработка металлов
Термомеханическая обработка металлов (ТМО), совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения (в различной последовательности), в результате которой...
-
Месторождение представляет собой крупное антиклинальное подсолевое поднятие платформенного типа северо-восточного простирания. Продуктивные пласты в нем...
-
Закалка, Отпуск - Химико-термическая обработка металлов
Закалкой называется процесс термической обработки металлов, состоящий в их нагреве и быстром (иногда постепенном) охлаждении. Закалка применяется для...
-
Диэфиры используются в гидроприводах турбовинтовых двигателей. - Рабочие жидкости для гидросистем
Силоксаны И Полисилоксаны - жидкости на основе кремний - органических полимеров. Они имеют наиболее пологую из всех рабочих жидкостей...
-
Одним из способов повышения качества мясных консервов является использование новых видов тары. Тара должна выдерживать нагрев до высоких температур и...
ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛИ ВТОРОГО ТИПА) - Аппараты ИК-нагрева