Kaasun infrapunasäteilijät teollisuustiloihin: laite, toimintaperiaate, lajikkeet
Lämpöä ja valovirtoja tuottavia IR-laitteita käytetään aktiivisesti tuotannon ja yksityisen talouden eri osa-alueilla.Kaasun infrapunasäteilijät ovat kysytyimpiä teollisuustiloihin. Niiden toiminta perustuu kuumennetun kappaleen kykyyn vapauttaa tuloksena oleva lämpö avaruuteen.
Opit kaiken infrapunalaitteiden toimintaperiaatteista ehdotetusta artikkelistamme. Puhumme infrapunalaitteiden tyypeistä ja niiden tyypillisistä eroista. Esittelemme markkinoiden johtavat mallit.
Artikkelin sisältö:
Infrapunasäteilyn ydin
Infrapunasäteily eroaa tavallisesta ja niin tutusta näkyvästä valosta. Ne ovat samanlaisia nopeudessa, jolla ne leviävät ja ylittävät avaruuden. Molemmat lajikkeet kykenevät taittumaan, heijastumaan ja nippuun.
Toisin kuin tavallinen valosäteily, joka on sähkömagneettista aaltoa, IR-vuolla on sekä aalto- että kvanttiominaisuuksia. Eli se siirtää sekä valoa että lämpöä.
Infrapunalaitteiden tuottama valo liikkuu aaltoina.Sähkömagneettiset valovärähtelyt ovat spektrisegmentissä 760 nm (nanometriä) 540 μm (mikrometriä). IR-säteilijöiden tuottama lämpö on kvanttien vuo. Niiden energia vaihtelee välillä 0,0125 - 1,25 eV (elektronivoltti).
Infrapunalaitteiden lähettämät lämpö- ja valovirrat ovat yhteydessä toisiinsa. Kun valon intensiteetti kasvaa, kvanttilämpövirta pienenee. Lämpötilasta riippuen silmämme voivat havaita infrapunasäteilyn. Lämpösäteily ei ole visuaalisesti havaittavissa.
Tätä infrapunasäteilyn ominaisuutta käytetään teollisuudessa nopeuttamaan polymerointi- ja kovettumisprosesseja. Infrapunasäteilyn lämpöosa mahdollistaa henkilön tai eläimen läsnäolon ja sijainnin määrittämisen hämäränä ja valaisemattomana yön aikana.
Valoa yhdessä lämmön kanssa lähettävien IR-laitteiden epätyypillisestä toiminnasta tuli perusta yönäkölaitteiden kehittämiselle. Sitä käytetään vikojen havaitsemiseen, piilohälytysjärjestelmiin ja teknisissä laitteissa valokuvaukseen pimeässä.
Molemmat komponentit infrapunasäteily eivät läheskään hajoa käsiteltävässä tilassa, ne näyttävät keskittyvän niiden vaikutusalueella sijaitseviin esineisiin. Lämpö tunkeutuu lämmitettävän esineen runkoon, tunkeutumissyvyys riippuu kohteen ominaisuuksista, rakenteesta ja materiaalista. Syvyys vaihtelee millimetrin kymmenesosasta useisiin millimetriin.
Teollisiin tarkoituksiin käytettäessä infrapunasäteilijöiden aallonpituus valitaan kohteen tai aineen teknisten ominaisuuksien perusteella. IR-säteet kulkevat vapaasti ilmamassan läpi, joten lämmitys tapahtuu ilman havaittavia häviöitä. Tätä seikkaa pidetään kohtuullisesti merkittävänä tuotannon etuna.
Laitteen käsittelemän alueen lämmittämisen ja valaisemisen lisäksi infrapunalähettimiä käytetään seuraavien ongelmien ratkaisemiseen:
Infrapunasäteilyn lähteiden tyypit
Yksinkertaisimpia IR-säteilyn lähteitä ovat meille kaikille hyvin tutut hehkulamput, toimii matalalla jännitteellä. Tällaisissa olosuhteissa ne lähettävät pääasiassa infrapunavirtoja.Valon sähkömagneettisten aaltojen osuus on merkityksetön, mutta se määräytyy silti optisesti.
Nykyään yksityisillä kuluttajilla, rakennus- ja tuotantoorganisaatioilla on käytössään monenlaisia infrapunalähettimiä.
Niiden soveltamisala määräytyy:
- Käyttölämpötila;
- suurin aallonpituusarvo;
- vyöhyke, jossa infrapunavirta jakautuu tasaisesti.
Ottaen huomioon luetellut ominaisuudet valitaan säteilevä laite, joka on suunniteltu ratkaisemaan tiettyjä ongelmia.
Yleisimmät IR-säteilijät ovat:
- Valaisimet peiliheijastavilla laitteilla. Maksimisäteilyllä niiden aallonpituus on 1,05 mikronia.
- Kvartsiputkilamput. Niiden aallonpituus maksimisäteilyllä on välillä 2-3 mikronia.
- Ei-metalliset sauvalämmittimet. Rakenteellisesti niitä on täydennetty heijastimilla, suurin aallonpituus on 6-8 mikronia.
- Putkimaiset sähkölämmittimet. Laajalti käytössä jokapäiväisessä elämässä, tuotannossa käytetään lämmityselementeillä varustettuja laitteita.
- Infrapunapolttimet. Ne on varustettu keraamisilla tai metallisilla rei'itetyillä suuttimilla. Niitä käytetään rakentamisessa avoimien ja suljettujen tilojen lämmittämiseen rakennuksen rakentamisen ja viimeistelytöiden aikana.
Infrapunasäteiden lähteet ovat löytäneet sovelluksen maataloudessa. Heidän avullaan lämmitetään nuoria lintuja ja vastasyntyneitä lemmikkejä. Emitterit asennetaan kasvihuoneisiin viljeltyjen lajikkeiden kasvun stimuloimiseksi, navetoihin ja aitoihin kuivausta varten.
Infrapunavirtausten lähteet on jaettu:
- Infrapunalamput. Nämä ovat "valoa" säteileviä ja lämpösäteilyä tuottavia laitteita.
- Lämmittimet. Ahtaiden tilojen ja avoimien tilojen lämmittämiseen käytettävät laitteet. Näitä ovat mallit, jotka toimivat sähköllä, nestemäisellä tai kaasumaisella polttoaineella. Lämmityselementti voi olla joko lämmityselementti tai spiraali, joka on valmistettu korkean vastuksen metalliseoksesta.
Aallonpituusluokituksen mukaan infrapunalähteet jaetaan kahteen pääryhmään: tummiin ja valoisiin. Edellinen toimii vapauttamalla pitkiä aaltoja avaruuteen, jälkimmäinen - lyhyitä.
Tummat ja vaaleat IR-lähettimet
Määritelmän mukaan "kirkkaat" lähteet pystyvät lähettämään valoa. Niiden lähettämät virrat havaitaan näön avulla, vaikka niitä on edelleen vaikea kutsua kirkkaaksi valaistukseksi, eikä niitä tule käyttää tähän tarkoitukseen ollenkaan.
"Tummat" laitteet tuottavat ihmisille näkymätöntä lämpövirtaa, jonka käyttäjän iho tuntee, mutta jota ei havaita visuaalisesti. "Vaalean" ja "pimeän" välisenä raja-arvona pidetään 3 mikronin aallonpituutta. Lämmitettävän pinnan rajalämpötila on 700º.
"Tumman" lämmitysyksikön tunnetuin edustaja on Venäläinen tiiliuuni, joka on menestyksekkäästi lämmittänyt matalia rakennuksia vuosisatojen ajan. Kuten jo ymmärrämme, "kevyiden" joukossa on hehkulamppu, jos se tuottaa enintään 12% valosta. Sen pääenergia on suunnattu lämmön tuottamiseen.
Valaisimien suunnittelun ominaisuudet
Rakenteellisesti valonlähteet ovat samanlaisia kuin tyypillinen hehkulamppu. Hehkulangan rungoissa on kuitenkin eroja. Kirkkaissa infrapunalaitteissa lämpötila ei saa ylittää 2270-2770 K:n rajaa. Tämä on tarpeen lämpövirran lisäämiseksi vähentämällä valon säteilyä.
Kuten tavallisissa hehkulampuissa, myös volframilangasta valmistettu hehkulanka sijoitetaan lasikupuun. Vain pullo on varustettu heijastimilla, joiden ansiosta kaikki säteilyenergia keskittyy lämmitettyyn kohteeseen. Tässä tapauksessa pieni osa energiasta kuluu polttimon kannan lämmittämiseen.
Infrapunavalolähteiden lamppu lämpenee korkeisiin lämpötiloihin, joten se osallistuu myös lämmön siirtymiseen avaruuteen. Heijastin ei fokusoi lämmitetystä kolvista tulevaa lämpöenergiaa, vaan se menee ulos käsittelemättömään tilaan, vaan se on komponentti, joka vähentää laitteen tehokkuutta.
Valon infrapunalähteen tuottavuus ei ole keskimäärin yli 65 %.Sitä lisätään asettamalla volframikuumennuskappale putkeen tai vastaavaan kvartsilasista valmistettuun pulloon. Tämä ratkaisu mahdollistaa aallonpituuden kasvattamisen 3,3 mikroniin ja lämpötilan laskemisen 600 asteeseen.
Tätä vaihtoehtoa käytetään kvartsi-IR-lämmittimissä, joissa kromi-nikkelilanka on kierretty kvartsisauvan ympärille ja kokonaisuus asetetaan yhteen kvartsiputkeen.
Työn ydin on hehkulangan kaksinkertainen käyttö. Vapautunut lämpöenergia käytetään osittain suoraan lämmitykseen ja osittain kvartsitangon lämpötilan nostamiseen. Kuuma sauva lähettää myös lämpöä.
Putkimaisten laitteiden etuja ovat melko kohtuudella kaikkien kvartsista ja keramiikasta valmistettujen komponenttien kestävyys ilmakehän negatiivisuudelle. Huono puoli on keraamisten osien hauraus.
Tummien lämmittimien toiminta- ja suunnitteluominaisuudet
Niin kutsutut "tummat" IR-vuon lähteet ovat paljon käytännöllisempiä kuin "kevyet" vastineensa. Niiden säteilevä elementti eroaa rakenteeltaan parempaan suuntaan. Lämmitetty johdin itsessään ei säteile lämpöenergiaa, vaan se tulee ympäröivästä metallikuoresta.
Tämän seurauksena laitteen käyttölämpötila ei ylitä 400 - 600º. Jotta lämpöenergiaa ei mene hukkaan, tummat emitterit on varustettu heijastimilla, jotka ohjaavat virtauksen haluttuun suuntaan.
Pimeän ryhmän pitkäaaltolähettimet eivät pelkää iskuja ja vastaavia mekaanisia vaikutuksia, koska niissä oleva herkkä polymeeri tai keraaminen elementti on suojattu metallikotelolla ja suojaavalla lämpöä eristävällä kerroksella. Tämän ryhmän päästöjen tehokkuus on 90%.
Mutta he eivät ole ilman haittoja. Tumman ryhmän lämmittimet riippuvat laitteen suunnitteluominaisuuksista. Jos pääsäteilevän elementin ja laitteen pinnan välinen etäisyys on suuri, ohivirtaava ilma pesee ja jäähdyttää sen. Tämän seurauksena tehokkuus laskee.
Suunnitteluominaisuuksiensa vuoksi tummat mallit asennetaan matalakattoisten huoneiden ja lineaarista lämmönsyöttöä vaativien alueiden lämmittämiseen. Valo - sijoitetaan paikkaan, jossa vaaditaan korkeakattoisten huoneiden ja pystysuoraan pitkänomaisten alueiden käsittelyä.
Kaasupolttimet infrapunasäteiden lähteenä
Laitteita, joissa tapahtuu liekkitöntä kaasun käsittelyä, kutsutaan kaasupolttimiksi tai kaasuinfrapunasäteilijöiksi. Suurella intensiteetillä vapautuva lämpöenergia siirtyy avaruuteen yksikön säteilevän pinnan kautta.
Se on kaasu-infrapunapoltintyyppisiä lämmittimiä, joita käytetään teollisessa mittakaavassa rakennus- ja asennustöissä.Valtaosa lämpöenergiasta välittyy säteilevien keraamisten poltinsuuttimien avulla.
Suuttimina käytetään seuraavia:
- keraamiset levyt, joissa on rei'itykset, jotka voivat olla litteitä tai kohokuvioituja;
- keraamiset levyt, joissa on tasaisesti jakautuneet huokoset;
- keraamiset elementit nichrome mesh -seulalla, metalliverkolla ja kaikenlaisilla katalyyttisillä kiinnikkeillä.
Kaikki luetellut reiät keraamisissa tai metallisissa elementeissä ovat palokanavia.
Polttoaine tämän tyyppisen infrapunasäteilijän käyttöön on pääkaasu, samoin kuin sen nesteytetty versio tai keinotekoisesti luodut kaasut. Venäjällä ne tuottavat polttimia, jotka on suunniteltu nesteytetyn ja pääkaasun käsittelyyn. Ulkomaiset laitteet on suunniteltu pääasiassa nesteytettyjen ja keinotekoisten versioiden käsittelyyn.
Jos käyttösääntöjä ei rikota, kaasupolttimen toiminnasta syntyviä palamistuotteita vapautuu pieninä määrinä merkityksettömällä typen oksidien ja hiilimonoksidin pitoisuudella.
Kaasun syöttämiseksi kaasu-infrapunapolttimet (GIG) on varustettu suuttimilla, joiden läpi kaasua pumpataan suurella nopeudella. Tämä kaasunsyöttö varmistaa palamiseen tarvittavan ilman ruiskutuksen. Se "työntyy" nopealla virtauksella injektorin läpi jakelukammioon.
Kaasu ei ainoastaan ruiskuta ilmaa, vaan myös sekoittuu sen kanssa injektorissa, jolloin muodostuu täydelliseen palamiseen sopiva kaasu-ilmaseos. Tämä seos siirtyy keraamisen suuttimen pintaan sen huokosten, rei'itetyn reikien tai rakojen kautta, missä se palaa kokonaan ohuena, enintään 1,5 mm paksuisena kerroksena.
Polttimet litteillä keraamisilla suuttimilla
Valtaosa lämpöenergiasta siirtyy keraamisiin laattoihin, jotka kuumennetaan ultrakorkeisiin lämpötiloihin alle minuutissa. Keraamisen elementin ulkopinta muuttuu lisälämmönlähteeksi.
Keraaminen suutin vastaa 40-60 % teollisuuskaasun infrapunalämmittimen lähettämästä säteilystä. Laitteen tehokkuuden lisäämiseksi suuttimen yläpuolelle on asennettu verkkoverkko.Lämmönsiirtopinnan lisäämiseksi rei'itetyt laatat liimataan yhteen palonkestävällä kitillä.
Tärkeä indikaattori on palokanavien halkaisija. Se määrittää, mitä kaasua laite voi käsitellä. Keraamisten laattojen reikien kokonaismäärä riippuu halkaisijasta. Mitä enemmän niitä on, sitä hauraampi lämpöä säteilevä elementti on ja GIG on herkkä mekaanisille vaurioille.
Lämmittimet evätyyppisillä suuttimilla
Rei'itettyjen litteiden keraamisten suuttimien lisäksi käytetään kohoelementtejä. Uurrepinnan käyttö tässä tapauksessa stimuloi lämmönvaihdon virtausta säteilevän pinnan ja palavan kaasun välillä. Uurretut keraamiset laatat lämpenevät paremmin, kun taas säteilevän elementin lämpökuorma ei kasva.
Litteät ja uurretut keraamiset suuttimet kuumenevat 1473 K:een. Huokoiset keraamiset elementit kuumenevat vain 1237 K:iin. Huokoinen versio on helpompi valmistaa ja siksi halvempi.Lisäksi sen valmistuksessa käytetään keramiikkateollisuuden jätettä.
Huokoisten laattojen paksuus on 30 mm, mikä lisää merkittävästi suuttimen kestävyyttä mekaaniselle rasitukselle. Tällaisella suuttimella varustetun polttimen käytön aikana jakelukammiosta tuleva kaasu-ilmaseos palaa keraamisen laatan ulkopinnalle jopa 2 mm kerroksella.
Huokoisessa suuttimessa palamisalue siirtyy ulkopinnasta 3-5 mm syvyyteen. Tässä tapauksessa lämmityslämpötila saavuttaa vain 1123 K.
Hygroskooppiseen ruiskutukseen tarkoitettujen huokoisten suuttimien haittana on liian korkea hydraulinen vastus, mikä tekee mahdottomaksi käyttää matalapaineista pääkaasua.
Laitteet metalliverkolla
Kaikki luetellut kiinnitystyypit ovat kuitenkin keramiikkaa, mikä tarkoittaa, että paksuudesta ja kaikenlaisista lujuutta kasvattavan valmistajan temppuista huolimatta ne ovat silti hauraita. Hauraus on erityisen ärsyttävää, jos laitetta on liikuteltava jatkuvasti.
Siksi alueiden lämmittämiseksi rakennus- tai asennustöiden aikana kehitettiin kestävämpi poltintyyppi, joka oli varustettu metallilla kaksoisverkolla. Tällaisessa laitteessa kaasu-ilmaseos käsitellään suuttimen ja ritilöiden välisessä tilassa. Ulkoverkon pinta lämpenee vain 1023 K.
Verkkosuuttimilla varustetussa GIG:ssä nämä elementit on valmistettu kuumuutta kestävistä seoksista, joissa on kromia ja nikkeliä.Suuttimet on valmistettu siten, että ylemmän verkon kennojen koko sallii liekin kulkea vapaasti ja alemman verkon koko on minimaalinen, mikä on kriittinen tulen läpimurtolle. Tässä molemmat ristikot tai yksi voi olla IR-lämpölähettimiä.
Jos infrapunapoltin käsittelee pääkaasua tai nesteytettyä propaani-butaaniseosta kaasusylinteri, vain ylempi verkko on mukana lämpöenergian leviämisessä. Jos käsitellään matalakuormitettua kaasua, molemmat ristikot säteilevät lämpöä. Tällä tavalla lämmönsiirto lisääntyy.
GIG:n maksimi hyötysuhde verkkojen kanssa ei kuitenkaan ylitä 60 %, koska suuttimien hydraulinen vastus on kaksi kertaa suurempi kuin kaikentyyppisillä rei'itetyillä keraamisilla laatoilla. Totta, se on pienempi kuin huokoisten suuttimien.
Laitteet, joissa on lisätty lämpöteho
Keraamisilla levyillä ja ristikoilla varustettujen infrapunakaasusäteilijöiden melko alhainen hyötysuhde pakotti meidät etsimään tapoja lisätä lämpötehoa. Tulos saavutettiin ottamalla käyttöön uudenlainen suutin, joka on keraaminen paneeli, jossa on useita rakoja.
Leikkauksessa halkeamat levenevät äkillisesti, niiden sisääntuloaukot ovat pienempiä kuin ulostuloreiät. Tämä ratkaisu lisää polttimen hyötysuhdetta palamistuotteiden kierrätyksen ansiosta, ts. ne palaavat liekin pohjalle palokanavassa. Lisäksi tällaisten mallien liekki on vakaampi ja se sammuu paljon vähemmän avoimessa tuulessa.
Uralevyjen jännitteinen poikkileikkaus on keskimäärin 55–60 % niiden todellisesta kokonaispoikkileikkauksesta. Niillä varustetut polttimet toimivat keskipaineisella kaasulla. Suuttimen ulkotaso kuumennetaan 1723 K:iin.
Säteilijät, jotka kestävät tuulikuormia
Toiminnan vakaus tuulikuormituksella on tärkeä indikaattori valittaessa kaasu-infrapunapoltinta, jota käytetään rakentamisessa tai tuotantolaitosten kokoonpanossa. Kaikilla kaasua käsittelevillä teollisilla infrapunasäteilijöillä ei ole tätä laatua.
Avoimille alueille tarvitaan erityisiä laitteita, jotka:
- jolle on ominaista vakaa injektio tuulenpuuskista riippuen;
- varustettu laitteella, joka estää suuttimesta tulevan suihkun taipumisen;
- suojattu tuulien vaikutuksesta johtuvalta pintasäteilyn aktiiviselta jäähtymiseltä.
Puuskissa tuulessa lämpenemään kykenevien ja sammumattomien kaasulaitteiden tekniset tiedot osoittavat tuulenvastuksen. Tämä kaupallisesti tuotettujen infrapunapolttimien ominaisuus on suunnilleen sama kuin suorapolttimilla, ts. etutuulen altistuminen sekä sivupuhallus.
Ruiskutussuhteen pieneneminen aiheuttaa liekin ilmestymisen säteilevän paneelin ulkopinnalle. Samalla lämpötila laskee jyrkästi. Sitä vähentää kylmän ilman tunkeutuminen palamisalueelle.
Tuulenvastus liittyy fyysisesti ominaislämpökuormaan ja suuttimeen palamisjakson aikana tulevan ilman määrään. Liian suurella ilmavirtausnopeudella infrapunasäteilijän hyötysuhde heikkenee. Vähenemiseen liittyy liekkien ilmaantumista, säteilevän pinnan tummumista ja yksikön toiminnan lopettamista liekettömässä tilassa.
Arvostelu IR-lämmittimien valmistajista
Kaasulaitteita suotuisan mikroilmaston luomiseksi rakennustyömaalla, työpajassa, tuotantopajassa ja vastaavissa tiloissa valmistavat sekä kotimaiset että ulkomaiset yritykset.
Kuluttajien mukaan venäläisten tuotteiden luokituksen ylittävät Solarogaz-tuotemerkin kaasupolttimet. Tämän yrityksen esittelemä valikoima sisältää malleja, jotka on suunniteltu erikokoisiin tiloihin. Yksiköitä voidaan käyttää kasvihuoneissa, autotalleissa ja avoimissa tiloissa.
Ainoa negatiivinen asia, joka pääkaupungin valmistajan kaasupoltin- ja liesimallien ostajien ja todellisten omistajien tulisi ottaa huomioon, on turvajärjestelmän antureiden puute. Siksi niitä voidaan käyttää jokapäiväisessä elämässä, mutta varotoimia noudattaen.
Pathfinder-yrityksen tuotteet eivät ole huonompia suosiossa. Ostajalle tarjottavaa tuotevalikoimaa hallitsevat kuitenkin kotitalouskäyttöön ja matkailuun tarkoitetut tuotteet.
Laatat ovat oikeutetusti suosittuja, niitä käytetään sekä lämmitykseen että yksinkertaisten ruokien valmistukseen ja minipolttimet ruiskupurkista.
Aeroheat-logolla varustetut kaasulämmittimet saivat erinomaiset ominaisuudet kuluttajilta. Tämä laite on houkutteleva korkealaatuisten komponenttien käyttöön perustuvan luotettavuutensa ja edullisen hinnan ansiosta. Dixonin ja Sibiryachkan kaasukäyttöiset uunit ja polttimet ovat osoittautuneet hyvin.
Ulkomaisten toimittajien arvoisten kaasulämmittimien luetteloa johtavat eteläkorealaisen Kovean kaasupolttimet ja -uunit. Brändin tuotteita käytetään aktiivisesti pienissä työpajoissa, maalaus- ja rakennustyömailla, vaellusmatkoilla ja kalastuksella.
Työpajojen varustamiseen käytetään usein italialaisen Sisteman kaasulämmittimiä. Eteläkorealaisten Hyundai- ja italialaisten kaasuliesien Bartolini-mallit, joita voidaan käyttää sekä kotona että toimistossa, ovat aktiivisesti kysyttyjä. Ruotsalaiset Timberk-uunit ja kiinalaiset Ballu-laitteet erottuvat luotettavuudestaan ja vakaasta toiminnastaan.
Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta
Seuraavan videon kirjoittaja kertoo sinulle yksityiskohtaisesti IR-kaasupolttimien toimintaperiaatteesta ja eduista:
Yksityiskohdat infrapunalämmityksen järjestämisestä esitetään seuraavassa videossa:
Kattotyyppisen kaasulämmittimen asennusvaiheet on esitetty tässä:
Venäjän federaatiossa valmistetaan erilaisia infrapunapolttimia, mukaan lukien tuulenpitävät mallit. Yrityksen tarjoaman valikoiman avulla voit valita laitteen avoimien ja suljettujen alueiden lämmittämiseen.
Ennen ostamista on tärkeää päättää, mihin tarkoitukseen ja missä olosuhteissa laitteita käytetään, ja sitten valita joko tuottavampi tai kestävämpi malli, joka ei pelkää toistuvia liikkeitä.