Obsevalniki in naprave za infrardeče ogrevanje živali

V kmetijstvu se kot viri infrardečega sevanja za ogrevanje živali uporabljajo žarnice z žarilno nitko za splošne namene, žarnice z žarilno nitko, cevni oddajniki in cevni električni grelniki (TEN).

Žarnice z žarilno nitko.

Žarnice z žarilno nitko se razlikujejo po napetosti, moči in zasnovi. Zasnova žarnic z žarilno nitko je odvisna od njihovega namena. Steklena žarnica, katere premer je določen z močjo svetilke, je na dnu ojačana s posebnim mastikom. Na podnožju je navoj za pritrditev v okov, s katerim je svetilka priključena na omrežje. Za izdelavo žarilne nitke žarnice se uporablja volfram. Za zmanjšanje sipanja volframa je svetilka napolnjena z inertnim plinom (npr. argonom, dušikom itd.).

Glavni parametri žarnice z žarilno nitko:

• Nazivna napetost,

• električna energija,

• svetlobni tok,

• povprečno trajanje gorenja.

Žarnice z žarilno nitko za splošno uporabo so na voljo v 127 in 220 V.

Električna moč žarnic z žarilno nitko je navedena kot povprečna vrednost za nazivno napetost, za katero je sijalka zasnovana. V kmetijstvu se uporabljajo predvsem žarnice z žarilno nitko z razponom moči od 40 do 1500 W.

Svetlobni tok žarnice z žarilno nitko je premo sorazmeren z električno močjo žarnice in temperaturo žarilne nitke; za svetilke, ki so izgorele 75% nazivne življenjske dobe, je dovoljeno zmanjšanje svetlobnega toka za 15-20% začetne vrednosti.

Ko uporabljate svetilke za ogrevanje živali, se zavedajte, da lahko visoka raven svetlobe draži živali.

Povprečni čas gorenja žarnice z žarilno nitko je določen predvsem z razprševanjem volframa. Pri večini žarnic z žarilno nitko za splošno uporabo je povprečni čas gorenja 1000 ur.

Spremembe omrežne napetosti v primerjavi z nazivno vrednostjo bodo povzročile spremembe v toku, ki ga oddaja žarnica, kot tudi v izhodni moči in življenjski dobi. Ko se napetost spremeni za ± 1 %, se svetlobni tok žarnice spremeni za ± 2,7 %, povprečni čas gorenja pa za ± 13 %.

Žarnice z žarilno nitko z odsevnim slojem. Za usmerjanje toka sevanja na določeno območje se uporabljajo svetilke z ogledalom in difuzno odbojno plastjo, ki se nanese od znotraj na zgornji del žarnice.

Svetilke, ki oddajajo toploto.

Ti viri sevanja so "svetlobni" oddajniki, sestavljeni iz volframove mono-tuljave in reflektorja, ki je notranja aluminizirana površina žarnice s posebnim profilom. Porazdelitvena krivulja sevalnega toka Ф (λ) vzdolž spektra za sijalke tipa IKZ je prikazana na sl. 1.

riž. 1.Porazdelitev sevalnega toka vzdolž spektra sijalke IKZ 220-500 in IKZ 127-500.

riž. 2. Porazdelitev sevalnega toka vzdolž spektra sijalk IKZK 220-250 in IKZK 127-250.

Na sl. 2 prikazuje krivuljo porazdelitve sevalnega toka vzdolž spektra svetilk tipov IKZK 220-250 in IKZK 127-250.

Pri označevanju tipa svetilk črke pomenijo: IKZ — infrardeče ogledalo, IKZK 220-250 — infrardeče ogledalo z barvano žarnico; številke za črkami označujejo omrežno napetost in moč vira sevanja. Svetilka je paraboloidna steklena žarnica. Del površine svetilke je od znotraj prekrit s tanko odbojno srebrno plastjo, da koncentrira sevalni tok v dani smeri.

Zelo pomemben parameter steklenih žarnic, ki vpliva na življenjsko dobo svetilk, je njihova toplotna odpornost, to je sposobnost, da prenesejo nenadne temperaturne spremembe. Da bi povečali toplotno odpornost s spreminjanjem sestave polnila med taljenjem stekla, je treba zmanjšati njegovo toplotno kapaciteto in temperaturni koeficient linearne ekspanzije ter povečati toplotno prevodnost.

Odvisno od oblike žarnice imajo svetilke različno porazdelitev toka sevanja: koncentrirano vzdolž osi (pri parabolični žarnici) ali široko, pod trdnim kotom približno 45 ° (pri sferični žarnici). Treba je opozoriti na prednost uporabe svetilk s sferično žarnico v kmetijski proizvodnji, te svetilke zagotavljajo bolj enakomerno porazdelitev sevanja v ogrevalnem območju.

V notranjosti žarnice je pritrjeno telo z volframovo nitko. Material žarilne nitke telesa žarilne nitke izhlapi v vakuumu, se usede na notranjo površino žarnice in tvori črno prevleko.To vodi do zmanjšanja svetlobnega toka zaradi njegove intenzivnejše absorpcije s steklom.

Za podaljšanje življenjske dobe žarnice in zmanjšanje hitrosti izhlapevanja telesa žarilne nitke je bučka napolnjena z mešanico inertnih plinov (argon in dušik).

Prisotnost plina povzroča toplotne izgube zaradi toplotne prevodnosti in konvekcije. Pri žarnicah, polnjenih s plinom, se žarnica ne segreva le s sevanjem žarilne nitke, temveč tudi s konvekcijo in prevodnostjo polnilnega plina. Torej segrevanje plina v 500 W žarnici porabi 9% dobavljene energije.

V močnih žarnicah z masivnim telesom žarilne nitke se povečanje toplotne izgube skozi plin v celoti kompenzira z močnim zmanjšanjem disperzije žarilne nitke, zato se vedno sproščajo s plinom.

Za razliko od vakuumskih sijalk je temperatura posameznih delov bučk inertnega plina odvisna od njihovega delovnega položaja. Na primer, če bučko obrnete na glavo, lahko zmanjšate segrevanje stičišča kovina-steklo s 383-403 na 323-343 K.

Tok sevanja je odvisen od telesne temperature filamenta. Zvišanje temperature pospeši izhlapevanje volframa in poveča delež vidne svetlobe v sevalnem toku. Zato se v žarnicah tipa IKZ, kjer je infrardeče sevanje učinkovito, delovna temperatura žarilne nitke zmanjša z 2973 K (kot pri žarnici z žarilno nitko) na 2473 K z zmanjšanjem svetlobnega izkoristka za 60%. To omogoča pretvorbo do 70 % porabljene električne energije v infrardeče sevanje.

Znižanje temperature žarilne nitke je omogočilo podaljšanje življenjske dobe infrardečih žarnic s 1000 na 5000 ur.Sevanje žarilnega telesa z valovno dolžino več kot 3,5 mikrona (7-8% celotnega toka) absorbira steklo žarnice, kar je razlog za pogoste prezgodnje okvare svetilk zaradi temperaturnih skokov.

Obsevanje žarnice tipa IKZ na razdalji 50-400 mm do ogrevane površine se giblje od 2 do 0,2 W / cm2.

Diagrami energijskega sevanja, ki ga ustvari infrardeča zrcalna svetilka IKZ z močjo 250 W na višini obešanja: 1 - 10 cm, 2 - 20 cm, 3 - 30 cm, 4 - 40 cm, 5 - 50 cm, 6 - 60 cm, 7 — 80 cm...

Za prenos toplote s sevanjem se lahko uporabljajo navadne žarnice z žarilno nitko z volframovo tuljavo in kroglasto žarnico. Povečanje učinkovitosti sevanja je zagotovljeno z napajalno napetostjo, katere vrednost je 5-10% manjša od nominalne; poleg tega je treba v napravo vgraditi reflektorje iz poliranega aluminija.

Cevni infrardeči oddajniki.

Po zasnovi so cevni viri infrardečega sevanja razdeljeni v dve skupini - z grelnimi telesi iz kovinskih uporovnih zlitin in volframa. Prva je cev iz navadnega ali ognjevzdržnega stekla s premerom 10–20 mm; V notranjosti cevi je vzdolž središčne osi telo z navojem v obliki spirale, na konce katerega se napaja napajalna napetost. Takšni oddajniki se ne uporabljajo široko. Običajno se uporabljajo za ogrevanje prostorov.

Oddajniki z volframovo nitko so po zasnovi podobni žarnicam z žarilno nitko. Grelno telo v obliki volframove spirale je nameščeno vzdolž osi cevi in ​​je pritrjeno na držala iz molibdena, spajkana na stekleno palico. Cevni radiator je lahko izdelan z zunanjim ali notranjim reflektorjem, ki nastane z izparevanjem srebra ali aluminija v vakuumu. Na sl.3 prikazuje konstrukcijo takega IR oddajnika.

Spektralna porazdelitev sevanja cevnih sevalnikov je blizu cevnim sevalcem; temperatura ogrevanja je 2100-2450 K.

riž. 3. Konstrukcija klasičnega cevnega IR vira. 1 - osnova; 2 - palica; 3 - vzmetna nosilna palica; 4 - držala za molibden; 5 - steklena palica; 6 - elektrode; 7 - volframova nit; 8 - steklena cev.

Cevni radiatorji majhne moči (100 W) se lahko široko uporabljajo v kmetijstvu za ogrevanje mladih živali in perutnine. Tako jih v Franciji uporabljajo za ogrevanje mlade perutnine v kletkah. Radiatorji so nameščeni direktno na strop kletke, na višini 45 cm in zagotavljajo enakomerno ogrevanje za 40 piščancev.

Cevne svetilke se lahko uspešno uporabljajo pri izdelavi kombiniranih obsevalnih in osvetljevalnih naprav za mlade rejne živali in perutnino, še posebej, če upoštevamo, da imajo UV žarnice in svetilke za osvetljevanje eritema tudi cevasto zasnovo.

Kvarčni IR oddajniki.

Kvarčni IR oddajniki so podobni zgoraj opisanim, le da je uporabljena cev iz kremenčevega stekla. Tu se bomo omejili na obravnavanje kremenčevih IR oddajnikov z volframovimi grelnimi elementi.

riž. 4. Naprava za infrardečo žarnico z žarilno nitko tipa KI 220-1000.

Slika 4 prikazuje napravo kvarčnega cevnega oddajnika - svetilko tipa KI (KG). Cilindrična bučka 1 s premerom 10 mm je izdelana iz kremenčevega stekla, ki ima največjo prepustnost v IR spektralnem območju. 1-2 mg joda damo v bučko in napolnimo z argonom. Svetlobno telo 2, izdelano v obliki monotuljave, je nameščeno vzdolž osi cevi na nosilce 3 iz volframa.

Vhod v svetilko se izvede z molibdenskimi elektrodami, spajkanimi v kremenčeve noge 4. Konci spirale žarilne nitke so priviti na notranji del tulcev 5. Cilindrične podlage 6 so izdelane iz nikljevega traku s šivom, v katerem je zunanje molibdenske žice so varjene 7. Temperatura osnov kremenčevih sevalnikov ne sme preseči 573 K. V zvezi s tem je obvezno hlajenje radiatorjev med delovanjem v obsevalnih napravah.

V kombinaciji z zrcalnim reflektorjem v obliki elipsastega cilindra ustvarijo kremenčeve sijalke zelo visoko obsevanost. Če zrcalne svetilke zagotavljajo sevanje do 2-3 W / cm2, potem lahko dobimo sevanje do 100 W / cm2 iz kremenčeve svetilke z reflektorjem.

Kvarčne oddajnike z grelnimi elementi iz volframa proizvajajo podjetja, kot so Osram, Philips, General Electric itd. W za napetost 110/130 in 220/250 V. Življenjska doba teh sijalk je 5000 ur.

Porazdelitev energije sevanja sijalke KI-220-1000 po spektru je prikazana na sl. 5. Za spektralno sestavo sevanja, ki ga ustvarjajo kremenčeve žarnice, je značilno, da obstaja drugi maksimum v območju valovnih dolžin nad 2,5 mikrona, ki ga povzroči sevanje iz segrete cevi. Dodajanje joda v žarnico bo zmanjšalo razprševanje volframa in tako podaljšalo življenjsko dobo žarnice. V infrardečih kvarčnih sijalkah povečanje napetosti nad nominalno ne vodi do močnega zmanjšanja življenjske dobe, zato je mogoče gladko prilagoditi tok sevanja s spreminjanjem uporabljene napetosti.

riž. 5. Porazdelitev energijskega spektra sevanja sijalke tipa KI 220-1000 pri različnih napetostih sijalke.

Infrardeče kvarčne sijalke z jodovim ciklom imajo naslednje prednosti:

• visoka specifična gostota sevanja;

• stabilnost toka sevanja v obratovalni dobi. Tok sevanja ob koncu življenja je 98 % začetnega;

• majhne dimenzije;

• sposobnost prenašanja dolgotrajnih in velikih preobremenitev;

• možnost gladkega prilagajanja pretoka sevanja v širokem območju s spreminjanjem napajane napetosti.

Glavne pomanjkljivosti teh svetilk:

• pri temperaturah rokavov nad 623 K se kremen uniči s toplotnim raztezanjem;

• Svetilke lahko delujejo le v vodoravnem položaju, sicer se lahko žarilno telo deformira pod lastno težo in moten je kroženje joda zaradi koncentracije joda v spodnjem delu cevi.

Infrardeče sijalke z jodnim ciklom se uporabljajo za sušenje barv in lakov na različnih kmetijskih območjih; za ogrevanje domačih živali (telet, pujskov itd.).

Obsevalniki z infrardečimi žarnicami.

Za zaščito infrardečih žarnic pred mehanskimi poškodbami in vodnimi kapljicami ter za prerazporeditev toka sevanja v prostoru se uporabljajo posebne armature. Vir sevanja skupaj z napeljavo imenujemo napajalnik.

Obsevalci z različnimi infrardečimi žarnicami se v živinoreji pogosto uporabljajo za lokalno ogrevanje mladice domačih živali in perutnine.