Emissors d'infrarojos de gas per a locals industrials: dispositiu, principi de funcionament, varietats
Els dispositius IR que generen fluxos de calor i llum s'utilitzen activament en diverses àrees de producció i economia privada.Els emissors d'infrarojos de gas són els més demandats per a les instal·lacions industrials. La seva acció es basa en la capacitat d'un cos escalfat per alliberar la calor resultant a l'espai.
Aprendràs tot sobre els principis de funcionament dels equips d'infrarojos a partir del nostre article proposat. Parlarem dels tipus d'equips infrarojos i les seves diferències característiques. Anem a presentar els models líders del mercat.
El contingut de l'article:
L'essència de la radiació infraroja
La radiació infraroja difereix de la llum visible normal i tan familiar. Són semblants en la velocitat amb què s'estenen i creuen l'espai. Les dues varietats són capaços de refracció, reflexió i agrupació.
A diferència de la radiació lluminosa ordinària, que són ones electromagnètiques, el flux d'IR té propietats onades i quàntiques. És a dir, transmet tant llum com calor.
La llum subministrada pels dispositius infrarojos es mou en ones.Les vibracions electromagnètiques de la llum es troben en el segment de l'espectre de 760 nm (nanòmetres) a 540 μm (micròmetres). La calor generada pels emissors IR és un flux de quants. La seva energia oscil·la entre 0,0125 i 1,25 eV (electrons volts).
Els fluxos de calor i llum emesos pels dispositius infrarojos estan interconnectats. A mesura que augmenta la intensitat de la llum, el flux de calor quàntic disminueix. Depenent de la temperatura, la radiació infraroja pot ser percebuda o no pels nostres ulls. La radiació tèrmica no es pot detectar visualment.
Aquesta especificitat de la radiació infraroja s'utilitza a la indústria per accelerar els processos de polimerització i enduriment. La part tèrmica de la radiació infraroja permet determinar la presència i la ubicació d'una persona o animal en períodes nocturns amb poca il·luminació i sense llum.
El funcionament no estàndard dels dispositius IR que emeten llum en combinació amb la calor es va convertir en la base per al desenvolupament de dispositius de visió nocturna. S'utilitza en la detecció de defectes, en sistemes d'alarma ocults i en dispositius tècnics per fotografiar a la foscor.
Tots dos components radiació infraroja gairebé no es dissipen en l'espai que s'està processant, sembla que se centren en objectes situats a la zona de la seva influència. La calor penetra al cos de l'objecte escalfat, la profunditat de penetració depèn de les propietats, l'estructura i el material de l'objecte. La profunditat varia d'una dècima de mil·límetre a diversos mm.
Quan s'utilitza amb finalitats industrials, la longitud d'ona dels emissors d'infrarojos es selecciona en funció de les característiques tècniques de l'objecte o substància. Els raigs IR passen lliurement a través de la massa d'aire, de manera que l'escalfament es realitza sense pèrdues notables. Aquesta circumstància es considera raonablement un avantatge significatiu en la producció.
A més d'escalfar i il·luminar la zona tractada pel dispositiu, s'utilitzen emissors d'infrarojos per resoldre els problemes següents:
Tipus de fonts de radiació infraroja
Les fonts més senzilles de radiació IR inclouen aquelles que ens són molt familiars làmpades incandescents, funcionant sota tensió baixa. En aquestes condicions, emeten principalment corrents infrarojos.La proporció d'ones electromagnètiques lleugeres és insignificant, però encara es determina òpticament.
Actualment, els consumidors privats, les organitzacions de construcció i producció tenen a la seva disposició molts tipus diferents d'emissors IR.
L'àmbit de la seva aplicació està determinat per:
- Temperatura de funcionament;
- valor màxim de longitud d'ona;
- zona on el flux infrarojo es distribueix uniformement.
Tenint en compte les característiques enumerades, es selecciona un dispositiu radiant dissenyat per resoldre problemes específics.
Els tipus més comuns d'emissors IR inclouen:
- Llums amb dispositius reflectors de mirall. A la radiació màxima, la seva longitud d'ona és d'1,05 micres.
- Làmpades de tub de quars. La seva longitud d'ona a la radiació màxima està en el rang de 2 a 3 micres.
- Escalfadors de varetes no metàl·liques. Estructuralment, es complementen amb reflectors, la longitud d'ona màxima és de 6 a 8 micres.
- Escalfadors elèctrics tubulars. Àmpliament utilitzat a la vida quotidiana, s'utilitzen en la producció dispositius amb elements de calefacció.
- Cremadors d'infrarojos. Estan equipats amb broquets perforats de ceràmica o metall. S'utilitzen en la construcció per escalfar zones obertes i tancades durant la construcció d'un edifici i treballs d'acabat.
Les fonts de raigs infrarojos han trobat aplicació a l'agricultura. Amb la seva ajuda, els ocells joves i les mascotes acabades de néixer s'escalfen. Els emissors s'instal·len en hivernacles per estimular el creixement de varietats cultivades, en graners i graners per a l'assecat.
Les fonts de flux infrarojos es divideixen en:
- Làmpades d'infrarojos. Es tracta d'emissors de "llum" i dispositius que subministren radiació tèrmica.
- Escalfadors. Dispositius utilitzats per escalfar espais tancats i espais oberts. Aquests inclouen models que funcionen amb electricitat, combustible líquid o gasós. L'element de calefacció pot ser un element de calefacció o una espiral feta d'un aliatge d'alta resistència.
Segons la classificació per longitud d'ona, les fonts d'infrarojos es divideixen en dos grans grups: fosques i clares. Els primers treballen alliberant ones llargues a l'espai, els segons, curtes.
Emissors IR foscos i clars
Per definició, les fonts "brillantes" són capaces d'emetre llum. Els corrents que emeten són percebuts per la visió, tot i que encara és difícil anomenar-los il·luminació brillant i no s'han d'utilitzar per a aquest propòsit.
Els dispositius "foscs" proporcionen un flux de calor invisible per als humans, sentit per la pell de l'usuari, però no detectat visualment. Es considera que el valor límit entre "llum" i "fosc" és una longitud d'ona de 3 micres. La temperatura límit de la superfície escalfada és de 700º.
El representant més famós de la unitat de calefacció "fosca" és Estufa russa de maó, que ha estat escalfant amb èxit edificis de poca altura durant molts segles. Entre les “lleugeres”, com ja entenem, hi ha una bombeta elèctrica incandescent, si no proporciona més del 12% de la llum. La seva energia principal es dirigeix a generar calor.
Característiques del disseny de lluminàries
Estructuralment, les fonts de llum són similars a una llum incandescent típica. Tanmateix, hi ha diferències en els cossos del filament. Per als dispositius d'infrarojos brillants, la temperatura no pot superar un límit de 2270-2770 K. Això és necessari per augmentar el flux de calor reduint l'emissió de llum.
Igual que les bombetes estàndard, el cos del filament, fet de filament de tungstè, es col·loca en una bombeta de vidre. Només el matràs està equipat amb reflectors, gràcies als quals tota l'energia radiant es centra en l'objecte escalfat. En aquest cas, una petita part de l'energia es gasta en escalfar la base de la bombeta.
La bombeta de fonts infrarojes de llum s'escalfa a altes temperatures, de manera que també participa en el procés de transferència de calor a l'espai. L'energia tèrmica del matràs escalfat no és enfocada pel reflector i surt a l'espai no tractat; és el component que redueix l'eficiència del dispositiu.
La productivitat d'una font de llum infraroja de mitjana no supera el 65%.S'augmenta col·locant un cos de calefacció de tungstè en un tub o matràs similar fet de vidre de quars. Aquesta solució permet augmentar la longitud d'ona fins a 3,3 micres i reduir la temperatura a 600º.
Aquesta opció s'utilitza en escalfadors IR de quars, en què el filferro de crom-níquel s'enrotlla al voltant d'una vareta de quars i tot es col·loca en un tub de quars.
L'essència del treball és el doble ús de fil de filament. L'energia tèrmica alliberada s'utilitza parcialment per a l'escalfament directe, i parcialment per augmentar la temperatura de la vareta de quars. Una vareta calenta també emet calor.
Els avantatges dels dispositius tubulars inclouen, de manera força raonable, la resistència de tots els components fets de quars i ceràmica a la negativitat atmosfèrica. L'inconvenient és la fragilitat de les peces ceràmiques.
Especificacions de funcionament i disseny d'escalfadors foscos
Les anomenades fonts "fosques" de fluxos IR són molt més pràctiques que les seves contraparts "lleugeres". El seu element radiant difereix d'estructura per a millor. El conductor escalfat en si no emet energia tèrmica; és subministrat per la carcassa metàl·lica circumdant.
Com a resultat, la temperatura de funcionament del dispositiu no supera els 400 - 600º. Per garantir que no es malgasta l'energia tèrmica, els emissors foscos estan equipats amb reflectors que redirigeixen el flux en la direcció desitjada.
Els emissors d'ones llargues del grup fosc no tenen por dels xocs i influències mecàniques similars, perquè el fràgil polímer o element ceràmic que hi ha està protegit per una carcassa metàl·lica i una capa protectora aïllant tèrmica. L'eficiència dels emissors d'aquest grup arriba al 90%.
Però no estan exempts dels seus inconvenients. Els escalfadors de grup fosc depenen de les característiques de disseny del dispositiu. Si la distància entre l'element radiant principal i la superfície del dispositiu és gran, es rentarà i es refredarà amb l'aire que passa. Com a resultat, l'eficiència disminueix.
A causa de les seves característiques de disseny, els models foscos s'instal·len per escalfar habitacions amb sostres baixos i zones que requereixen un subministrament de calor lineal. Llum: col·locat on es requereix el processament d'habitacions amb sostres alts i zones allargades verticalment.
Cremadors de gas com a font de raigs IR
Els dispositius en què es produeix el processament de gas sense flama s'anomenen cremadors de gas o emissors d'infrarojos de gas. L'energia tèrmica alliberada amb alta intensitat es transfereix a l'espai a través de la superfície radiant de la unitat.
Es tracta d'escalfadors tipus cremador infrarojos de gas que s'utilitzen a escala industrial durant els treballs de construcció i instal·lació.El volum predominant d'energia tèrmica es transmet mitjançant broquets de cremador de ceràmica radiant.
Com a broquets s'utilitzen els següents:
- plaques de ceràmica amb perforacions, que poden ser planes o en relleu;
- plaques de ceràmica amb porus uniformement distribuïts;
- elements ceràmics amb pantalla de malla nicromada, malla metàl·lica i tot tipus de fixacions catalítiques.
Tots els tipus de forats enumerats en un element ceràmic o metàl·lic són canals de foc.
El combustible per fer funcionar aquest tipus d'emissor d'infrarojos és el gas principal, així com la seva versió liquada o gasos creats artificialment. A Rússia, produeixen cremadors dissenyats per processar gas liquat i principal. L'equip estranger està dissenyat principalment per processar versions liquades i artificials.
Si no es violen les normes de funcionament, els productes de combustió del funcionament d'un cremador de gas s'alliberen en quantitats mínimes amb un contingut insignificant d'òxids de nitrogen i monòxid de carboni.
Per subministrar gas, els cremadors d'infrarojos de gas (GIG) estan equipats amb broquets a través dels quals es bombeja el gas a gran velocitat. Aquest subministrament de gas garanteix la injecció d'aire necessari per a la combustió. És "empès" per un flux d'alta velocitat a través de l'injector cap a la cambra de distribució.
El gas no només injecta aire, sinó que també es barreja amb ell a l'injector, donant lloc a una mescla gas-aire adequada per a la combustió completa. Aquesta mescla es desplaça a la superfície del broquet ceràmic a través dels seus porus, forats perforats o escletxes, on es crema completament en una capa fina de no més d'1,5 mm de gruix.
Cremadors amb broquets ceràmics plans
La quantitat predominant d'energia tèrmica es transfereix a les rajoles ceràmiques, que s'escalfen a temperatures molt elevades en menys d'un minut. La superfície exterior de l'element ceràmic es converteix en una font addicional de flux de calor.
El broquet de ceràmica representa entre el 40 i el 60% de la radiació transmesa per un escalfador IR de gas industrial. Per augmentar l'eficiència del dispositiu, s'instal·la una pantalla de malla a sobre del broquet.Per augmentar la superfície de transferència de calor, les rajoles perforades s'enganxen amb massilla resistent al foc.
Un indicador important és el diàmetre dels canals de foc. Determina quin gas pot processar el dispositiu. El nombre total de forats a la rajola ceràmica depèn del diàmetre. Com més n'hi hagi, més fràgil serà l'element emissor de calor i el GIG serà sensible a danys mecànics.
Escalfadors amb broquets tipus aleta
A més de broquets ceràmics plans amb perforacions, s'utilitzen elements de relleu. L'ús d'una superfície nervada en aquest cas estimula el flux d'intercanvi de calor entre la superfície radiant i el gas en combustió. Les rajoles de ceràmica nervada s'escalfen millor, mentre que la càrrega tèrmica de l'element radiant no augmenta.
Els broquets ceràmics plans i acanalats escalfen fins a 1473 K. Però els elements ceràmics porosos només escalfen fins a 1237 K. La versió porosa és més fàcil de fabricar i, per tant, més barata.A més, en la seva producció s'utilitzen residus de la indústria ceràmica.
El gruix de les rajoles poroses arriba als 30 mm, la qual cosa augmenta significativament la resistència del broquet a l'estrès mecànic. Durant el funcionament d'un cremador amb aquest broquet, la barreja de gas i aire que surt de la cambra de distribució es crema a la superfície exterior de la rajola ceràmica en una capa de fins a 2 mm.
L'àrea de combustió del broquet porós es mou des de la superfície exterior fins a una profunditat de 3-5 mm. En aquest cas, la temperatura de calefacció només arriba a 1123 K.
El desavantatge dels broquets porosos per a la injecció higroscòpica és la resistència hidràulica excessivament alta, que fa impossible l'ús de gas principal a baixa pressió.
Equipament amb malla metàl·lica
No obstant això, tots els tipus d'accessoris enumerats estan fets de ceràmica, la qual cosa significa que, malgrat el gruix i tota mena de trucs del fabricant que vol augmentar la resistència, segueixen sent fràgils. La fragilitat és especialment molesta si el dispositiu s'ha de moure constantment.
Per tant, per escalfar llocs durant els treballs de construcció o instal·lació, es va desenvolupar un tipus de cremador més durador, equipat amb una doble malla metàl·lica. En aquest dispositiu, la barreja de gas i aire es processa a l'espai entre el broquet i les reixetes. La superfície de la malla exterior s'escalfa fins a només 1023 K.
En GIG amb broquets de malla, aquests elements estan fets d'aliatges resistents a la calor amb crom i níquel.Els broquets estan fets de manera que la mida de les cel·les de la malla superior permeti que la flama passi lliurement, i la mida de la malla inferior sigui mínima, fonamental perquè el foc penetri. Aquí, les dues reixetes o una poden ser emissors de calor IR.
Si el cremador d'infrarojos processa el gas principal o una barreja de propà-butà liquat cilindre de gas, només la malla superior està implicada en la propagació de l'energia tèrmica. Si s'està processant gas de baixa càrrega, ambdues reixes irradien calor. D'aquesta manera, augmenta la transferència de calor.
Tanmateix, el valor màxim d'eficiència de GIG amb malles no supera el 60%, perquè la resistència hidràulica dels broquets és el doble que la de les rajoles ceràmiques perforades de tot tipus. És cert que és inferior a la dels broquets porosos.
Dispositius amb major potència tèrmica
L'eficiència més aviat baixa dels emissors de gas infrarojos amb plaques i reixetes ceràmiques ens va obligar a buscar maneres d'augmentar la potència tèrmica. El resultat es va aconseguir amb la introducció d'un nou tipus de broquet, que és un panell de ceràmica amb una sèrie de ranures.
En el tall, les esquerdes tenen un eixamplament sobtat, els seus forats d'entrada són més petits que els forats de sortida. Aquesta solució augmenta l'eficiència del cremador a causa de la recirculació dels productes de la combustió, és a dir. el seu retorn a la base de la flama dins del canal de foc. A més, la flama d'aquests models és més estable i és molt menys probable que s'apaga al vent obert.
La secció transversal viva dels panells ranurats és de mitjana entre el 55 i el 60% de la seva secció transversal total real. Els cremadors equipats amb ells funcionen amb gas de mitjana pressió. El pla exterior del broquet s'escalfa a 1723 K.
Emissors amb resistència a les càrregues del vent
L'estabilitat de funcionament sota la càrrega del vent és un indicador important per triar un cremador d'infrarojos de gas utilitzat en la construcció o el muntatge de plantes de producció. No tots els emissors d'infrarojos industrials que processen gas tenen aquesta qualitat.
Per a zones obertes, es necessiten dispositius especials que:
- caracteritzat per una injecció estable, en funció de les ratxes de vent;
- equipat amb un dispositiu que impedeix la desviació del doll que surt del broquet;
- protegit del refredament actiu de la radiació superficial que es produeix a causa de la influència dels vents.
La fitxa tècnica d'equips de gas capaços d'escalfar-se amb ratxes de vent i no sortir indica la resistència del vent. Aquesta característica per als cremadors d'infrarojos produïts comercialment és aproximadament la mateixa que per als cremadors directes, és a dir. exposició frontal al vent, així com bufat lateral.
Una reducció de la relació d'injecció fa que aparegui una flama a la superfície exterior del panell radiant. Al mateix temps, la temperatura baixa bruscament. Es redueix per la penetració d'aire fred a la zona de combustió.
La resistència al vent està físicament relacionada amb la càrrega tèrmica específica i el volum d'aire que entra a la boquilla durant el període de combustió. Amb una velocitat de flux d'aire excessiva i alta, l'eficiència de l'emissor d'infrarojos es redueix. La reducció va acompanyada de l'aparició de flames, enfosquiment de la superfície radiant i el cessament de funcionament de la unitat en mode sense flama.
Revisió dels fabricants d'escalfadors IR
Els aparells de gas per crear un microclima favorable en un lloc de construcció, taller, taller de producció i instal·lacions similars són produïts tant per empreses nacionals com per empreses estrangeres.
Segons els consumidors, la qualificació dels productes de fabricació russa està superada pels cremadors de gas de la marca Solarogaz. L'assortiment presentat per aquesta empresa inclou models dissenyats per escalfar zones de diferents mides. Les unitats es poden utilitzar en hivernacles, garatges i zones obertes.
L'únic negatiu que haurien de tenir en compte els compradors i els propietaris reals de models de cremadors i estufes de gas del fabricant de la capital és la manca de sensors del sistema de seguretat. Per tant, es poden utilitzar en la vida quotidiana, però amb precaucions.
Els productes de l'empresa Pathfinder no són inferiors en popularitat. Tanmateix, la línia de productes que s'ofereix al comprador està dominada per productes d'ús domèstic i opcions turístiques.
Les rajoles són molt populars, s'utilitzen tant per escalfar com per preparar plats senzills, i mini cremadors d'una llauna d'esprai.
Els escalfadors de gas amb el logotip Aeroheat van rebre excel·lents característiques dels consumidors. Aquest equip és atractiu per la seva fiabilitat, basada en l'ús de components d'alta qualitat, i el seu preu assequible. Les estufes i els cremadors de gas de Dixon i Sibiryachka s'han demostrat bé.
La llista d'escalfadors de gas dignes de proveïdors estrangers està encapçalada per cremadors de gas i estufes de l'empresa sud-coreana Kovea. Els productes de la marca s'utilitzen activament en petits tallers, en obres de pintura i construcció, en excursions i pesca.
Per equipar els tallers, s'utilitzen sovint escalfadors de gas de l'empresa italiana Sistema. Els models dels sud-coreans Hyundai i les estufes de gas italianes Bartolini, que es poden utilitzar tant a casa com a l'oficina, tenen una gran demanda. Les estufes sueques de Timberk i els equips Ballu xinesos es distingeixen per la seva fiabilitat i funcionament estable.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
L'autor del següent vídeo us explicarà detalladament el principi de funcionament i els avantatges dels cremadors de gas IR:
Els detalls de l'organització de la calefacció per infrarojos es presenten al següent vídeo:
Els passos d'instal·lació d'un escalfador de gas de tipus sostre es mostren aquí:
A la Federació Russa es produeixen diferents tipus de cremadors d'infrarojos, inclosos els models resistents al vent. La gamma que ofereix l'empresa permet triar un dispositiu per escalfar zones obertes i tancades.
Abans de comprar, és important decidir amb quina finalitat i en quines condicions s'utilitzarà l'equip, i després triar un model més productiu o durador que no tingui por dels moviments repetits.
