Облъчватели и инсталации за инфрачервено отопление на животни

В земеделието лампите с нажежаема жичка с общо предназначение, термоизлъчващите лампи, тръбните излъчватели и тръбните електрически нагреватели (TEN) се използват като източници на инфрачервена радиация за отопление на животни.

Лампи с нажежаема жичка.

Лампите с нажежаема жичка се отличават с напрежение, мощност и дизайн. Дизайнът на лампите с нажежаема жичка зависи от тяхното предназначение. Стъклената крушка, чийто диаметър се определя от мощността на лампата, е подсилена със специална мастика в основата. На основата има винтова резба за фиксиране в гнездото, с която лампата е свързана към мрежата. Волфрамът се използва за направата на нажежаема жичка на лампата. За да се намали разпръскването на волфрам, лампата се пълни с инертен газ (например аргон, азот и др.).

Основните параметри на лампата с нажежаема жичка:

• Номинално напрежение,

• електрическа енергия,

• светлинен поток,

• средна продължителност на изгаряне.

Лампите с нажежаема жичка с общо предназначение се предлагат в 127 и 220 V.

Електрическата мощност на лампите с нажежаема жичка е посочена като средна стойност за номиналното напрежение, за което е предназначена лампата. В селското стопанство се използват главно лампи с нажежаема жичка с диапазон на мощност от 40 до 1500 W.

Светлинният поток на лампа с нажежаема жичка е в пряка пропорция с електрическата мощност на лампата и температурата на нажежаемата жичка; за лампи, които са изгорели 75% от номиналния им експлоатационен живот, се допуска намаляване на светлинния поток с 15-20% от първоначалната стойност.

Когато използвате осветителни лампи за отопление на животни, имайте предвид, че високите нива на светлина могат да раздразнят животните.

Средното време на горене на лампа с нажежаема жичка се определя главно от пръскането на волфрам. За повечето лампи с нажежаема жичка с общо предназначение средното време на горене е 1000 часа.

Промените в мрежовото напрежение в сравнение с номиналната стойност ще доведат до промени в потока, излъчван от лампата, както и в мощността и експлоатационния живот. Когато напрежението се промени с ± 1%, светлинният поток на лампата се променя с ± 2,7%, а средното време на изгаряне с ± 13%.

Лампи с нажежаема жичка с отразяващ слой. За насочване на радиационния поток към определена зона се използват лампи с огледало и дифузен отразяващ слой, който се прилага отвътре към горната част на крушката.

Термоизлъчващи лампи.

Тези източници на радиация са „светлинни“ излъчватели, състоящи се от волфрамова моно-бобина и рефлектор, който е вътрешната алуминизирана повърхност на колбата със специален профил. Кривата на разпределение на радиационния поток Ф (λ) по спектъра за лампи от типа IKZ е показана на фиг. 1.

Ориз. 1. Разпределение на радиационния поток по спектъра на лампите IKZ 220-500 и IKZ 127-500.

Ориз. 2. Разпределение на радиационния поток по спектъра на лампите IKZK 220-250 и IKZK 127-250.

На фиг. 2 показва кривата на разпределение на радиационния поток по спектъра на лампи от типове IKZK 220-250 и IKZK 127-250.

В обозначението на типа лампи буквите означават: IKZ — инфрачервено огледало, IKZK 220-250 — инфрачервено огледало с боядисана крушка; цифрите след буквите показват мрежовото напрежение и мощността на източника на радиация. Лампата е параболоидна стъклена крушка. Част от повърхността на лампата е покрита отвътре с тънък отразяващ сребърен слой за концентриране на излъчващия поток в дадена посока.

Много важен параметър на стъклените крушки, който влияе върху живота на лампите, е тяхната топлоустойчивост, тоест способността да издържат на резки температурни промени. За да се увеличи топлоустойчивостта чрез промяна на състава на заряда по време на топене на стъкло, е необходимо да се намали топлинният му капацитет и температурният коефициент на линейно разширение, както и да се увеличи топлопроводимостта.

В зависимост от формата на крушката, лампите имат различно разпределение на радиационния поток: или концентрирани по оста (с параболична крушка), или широки, под плътен ъгъл от около 45 ° (със сферична крушка). Трябва да се отбележи предимството на използването на лампи със сферична крушка в селскостопанското производство, тези лампи осигуряват по -равномерно разпределение на облъчването в зоната на нагряване.

Вътре в крушката е фиксирано тяло от волфрамова нишка. Материалът с нажежаема жичка на тялото с нажежаема жичка се изпарява във вакуум, утаявайки се по вътрешната повърхност на крушката и образувайки черно покритие. Това води до намаляване на светлинния поток в резултат на по -интензивното му абсорбиране от стъклото.

За да се увеличи експлоатационният живот на лампата и да се намали скоростта на изпаряване на тялото с нажежаема жичка, колбата се пълни със смес от инертни газове (аргон и азот).

Наличието на газ създава топлинни загуби поради топлопроводимостта и конвекцията. В напълнени с газ лампи крушката се нагрява не само от излъчване от нажежаема жичка, но и от конвекция и топлопроводимост от пълнещия газ. Така че, загряването на газа в 500 W лампа изразходва 9% от доставената енергия.

При мощни лампи с масивно тяло с нажежаема жичка увеличаването на топлинните загуби през газа се компенсира напълно от рязкото намаляване на разпръскването на нажежаемата жичка, така че те винаги се освобождават с газ.

За разлика от вакуумните лампи, температурата на отделните секции от колби с инертен газ зависи от тяхното работно положение. Например, като обърнете колбата с главата надолу, можете да намалите нагряването на кръстовището метално стъкло от 383-403 на 323-343 K.

Радиационният поток зависи от телесната температура на нишката. Повишаването на температурата ускорява изпаряването на волфрама и увеличава дела на видимата светлина в радиационния поток. Следователно, в лампи от типа IKZ, където инфрачервеното излъчване е ефективно, работната температура на нажежаемата жичка се намалява от 2973 K (както при осветителна лампа) на 2473 K с намаление на светлинната ефективност от 60%. Това позволява преобразуване на до 70% от консумираната електроенергия в инфрачервено излъчване.

Понижаването на температурата на нажежаемата жичка направи възможно увеличаването на експлоатационния живот на инфрачервените лампи от 1000 на 5000 часа. Излъчването на нажежаемото тяло с дължина на вълната над 3,5 микрона (7-8% от общия поток) се абсорбира от стъклото на крушката, което е причина за честите преждевременни повреди на лампите поради температурни пренапрежения.

Облъчването от лампа от типа IKZ на разстояние 50-400 мм до нагрятата повърхност варира от 2 до 0,2 W / cm2.

Диаграми на енергийното облъчване, създадено от инфрачервена огледална лампа IKZ с мощност 250 W при височина на окачване: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 см, 7 — 80 см …

За пренос на топлина чрез радиация могат да се използват обикновени лампи с нажежаема жичка с волфрамова спирала и крушка във формата на топка. Увеличаването на ефективността на излъчването се осигурява чрез подаване на напрежение, чиято стойност е 5-10% по-малка от номиналната; освен това в устройството трябва да се монтират отражатели от полиран алуминий.

Тръбни инфрачервени излъчватели.

По дизайн тръбните източници на инфрачервено лъчение са разделени на две групи — с нагревателни тела, изработени от метални резистивни сплави и от волфрам. Първият е тръба от обикновено или огнеупорно стъкло с диаметър 10–20 мм; Вътре в тръбата, по централната ос, има тяло с нишка под формата на спирала, към краищата на която се подава захранващо напрежение. Такива излъчватели не се използват широко. Обикновено се използват за отопление на помещения.

Излъчвателите на волфрамови нишки са сходни по дизайн с тръбни лампи с нажежаема жичка. Нагревателното тяло под формата на волфрамова спирала е разположено по оста на тръбата и е фиксирано върху държачи от молибден, споени в стъклена пръчка. Тръбният радиатор може да бъде направен с външен или вътрешен рефлектор, образуван от изпаряването на сребро или алуминий във вакуум. На фиг. 3 показва конструкцията на такъв IR излъчвател.

Спектралното разпределение на радиацията от тръбни излъчватели е близко до това на тръбните излъчватели; температурата на нагряване е 2100-2450 К.

Ориз. 3. Изграждане на конвенционален тръбен IR източник. 1 — основа; 2 — штенгел; 3 — пружина, поддържаща пръта; 4 — държачи за молибден; 5 — стъклен прът; 6 — електроди; 7 — волфрамова нишка; 8 — стъклена тръба.

Тръбните радиатори с ниска мощност (100 W) могат да се използват широко в селското стопанство за отопление на млади животни и домашни птици. Така че във Франция те се използват за отопление на млади домашни птици при отглеждане в клетки. Радиаторите се монтират директно на тавана на клетката, на височина 45 см и осигуряват равномерно отопление на 40 пилета.

Тръбните лампи могат успешно да се използват при създаването на комбинирани облъчващи и осветителни инсталации за млади селскостопански животни и домашни птици, особено ако вземем предвид, че UV лампите и лампите за осветление на еритема също имат тръбен дизайн.

Кварцови IR излъчватели.

Кварцовите IR излъчватели са подобни на описаните по -горе, като кварцова стъклена тръба се използва само. Тук ще се ограничим до разглеждането на кварцови IR излъчватели с волфрамови нагревателни тела.

Ориз. 4. Устройство за инфрачервена лампа с нажежаема жичка тип KI 220-1000.

Фигура 4 показва устройството на кварцов тръбен излъчвател — лампа от типа KI (KG). Цилиндрична колба 1 с диаметър 10 mm е изработена от кварцово стъкло, което има максимално пропускане в ИЧ спектралната област. 1-2 mg йод се поставят в колба и се пълнят с аргон. Светещото тяло 2, направено под формата на мононамотка, е монтирано по оста на тръбата върху волфрамови опори 3.

Входът към лампата се извършва с помощта на молибденови електроди, споени в кварцови крака 4. Краищата на спиралата с нажежаема жичка се завинтват към вътрешната част на втулките 5. Цилиндричните основи 6 са направени от никелова лента с шев, в който външните молибденови проводници са заварени 7. Температурата на основите на кварцовите излъчватели не трябва да надвишава 573 К. В тази връзка е задължително радиаторите да се охлаждат по време на работа в облъчващи инсталации.

В комбинация с огледален рефлектор под формата на елипсовиден цилиндър, кварцовите лампи създават много високо облъчване. Ако огледалните лампи осигуряват излъчване до 2-3 W / cm2, тогава излъчване до 100 W / cm2 може да се получи от кварцова лампа с рефлектор.

Кварцови излъчватели с волфрамови нагревателни тела се произвеждат от компании като Osram, Philips, General Electric и др. W за напрежение 110/130 и 220/250 V. Животът на тези лампи е 5000 часа.

Разпределението на енергията на излъчване на лампата KI-220-1000 по спектъра е показано на фиг. 5. Спектралният състав на излъчването, генерирано от кварцови лампи, се характеризира с факта, че има втори максимум в областта на дължините на вълните по -големи от 2,5 микрона, причинени от радиация от нагрята тръба. Добавянето на йод към крушката ще намали пулверизацията на волфрама и по този начин ще увеличи живота на лампата. В инфрачервените кварцови лампи увеличаването на напрежението над номиналното не води до рязко намаляване на експлоатационния живот, поради което е възможно плавно регулиране на радиационния поток чрез промяна на приложеното напрежение.

Ориз. 5. Разпределение на спектъра на радиационната енергия на лампа от тип KI 220-1000 при различно напрежение в лампата.

Инфрачервените кварцови лампи с йоден цикъл имат следните предимства:

• висока специфична плътност на радиацията;

• стабилност на радиационния поток през експлоатационния живот. Радиационният поток в края на живота е 98% от първоначалния;

• малки габаритни размери;

• способност да издържа на дългосрочни и големи претоварвания;

• способността за плавно регулиране на радиационния поток в широк диапазон чрез промяна на подаденото напрежение.

Основните недостатъци на тези лампи:

• при температури на втулките над 623 K, кварцът се разрушава чрез термично разширение;

• Лампите могат да работят само в хоризонтално положение, в противен случай нажежаемото тяло може да се деформира под собственото си тегло и йодният цикъл в резултат на концентрацията на йод в долната част на тръбата ще бъде нарушен.

Инфрачервените лампи с йодов цикъл се използват за сушене на бои и лакови покрития на различни селскостопански обекти; за отопление на селскостопански животни (телета, прасенца и др.).

Облъчватели с инфрачервени лампи.

За да се предпазят инфрачервените лампи от механични повреди и капки вода, както и за преразпределение на радиационния поток в космоса, се използват специални фитинги. Източникът на радиация заедно с приспособлението се нарича захранване.

Облъчвателите с различни инфрачервени лампи се използват широко в животновъдството за локално отопление на млади селскостопански животни и домашни птици.