Infraqizil isitgich
Tarix [ tahrir ]
Nemis-ingliz astronomi Sir Uilyam Xerschel 1800 yilda infraqizil kashfiyotiga ega. U turli to'lqin uzunliklarida yorqin quvvatni o'lchash uchun spektrometr deb nomlangan asbobni yaratdi. Ushbu qurilma uch qismdan iborat edi. Birinchisi, quyosh nurini ushlab turish va ranglarni stol ustiga tushirish prizmasidir, ikkinchisi esa faqatgina bitta rang uchun tekis rangli va keng ochilgan, shisha termometrlari . Uning tajribasi orqali Herschel yorug'lik nurining yorug'lik spektrida eng yuqori harorat o'zgarishiga ega ekanligini aniqladi, biroq Ikkinchi jahon urushigacha infraqizil isitgichlar keng tarqalmagan . Ikkinchi jahon urushi davrida infraqizil isitgichlar keng tarqalib, tanildi. Asosiy ilovalar, ayniqsa, harbiy texnika bo'ylab bo'yoq va laklarni quritish va quritish uchun metallli terish sohalarida bo'lgan. Lampochka lampalar banklari juda muvaffaqiyatli ishlatilgan, ammo bugungi me'yorlar bo'yicha kuchlanish zichligi juda past edi. Texnik vaqtning yoqilg'ida konvektsiya pechlaridan ko'ra tezroq quritish vaqtlarini taqdim etdi. Ishlab chiqarishdagi qiyinchiliklar kamaydi va qurolli kuchlarga harbiy materiallar saqlanib qoldi. Ikkinchi jahon urushidan keyin infraqizil isitish usullarini qo'llash davom etmoqda, ammo juda sekinroq. 1950-yillarning o'rtalariga kelib, avtoulov sanoati infraqizil bo'yoqlarni parvarish qilish va infraqizil tunnellarning bir qator ishlab chiqarish quvvatlariga qiziqish ko'rsatishga kirishdi. [
Elementlar [ Tartibga solish ]
Elektr infraqizil isitgichlar uchun ishlatiladigan eng keng tarqalgan filament materiallari tungstenli sim, bu esa ko'proq sirt maydonini ta'minlash uchun sariq bo'ladi. Tungsten uchun past haroratli muqobillar uglerod yoki temir, xrom va alyuminiy qotishmalaridir (savdo markasi va tovar belgisi Kanthal ). Uglerod filamentlari ishlab chiqarish uchun yanada chiroyli bo'lsa-da, FeCrAl filamentiga asoslangan o'rtacha to'lqinli issiqlik moslamasidan ko'ra tezroq isiydi.
Agar yoritgich istenmiyorsa yoki isibe kerak bo'lmasa, seramika infraqizil nurli isitgichlar afzal tanlovdir. 8 metrli qotishma qarshilikka qarshi chidamli simni o'z ichiga olgan bo'lib, ular isitgichning butun yuzasi bo'ylab uniforma issiqlikni chiqaradi va keramika radiatsiyada 90% changni yutadi. Emilim va emissiya har bir tanadagi bir xil jismoniy sabablarga asoslanib, keramika infraqizil isitgichlar uchun material sifatida ideal tarzda mos keladi.
Sanoat infraqizilli isitgichlar ba'zan infraqizil nurlanishni aks ettiruvchi kvarts naychasida oltin qoplamadan foydalanadi va uni isitiladigan mahsulotga yo'naltiradi. Natijada, mahsulotga ta'sir ko'rsatadigan infraqizil nurlanish deyarli ikki barobarga teng. Oltin Oksidlanish qarshiligi va taxminan 95% darajada yuqori IR yansıtıcılığı tufayli ishlatiladi. [4]
Turlari [ Tartibga solish ]
Infraqizil isitgichlar ko'pincha isitiladigan hududlarga erishish uchun ko'plab isitgichlarni birlashtiradigan infraqizil modullarda (yoki emitentlar banklarida) keng qo'llaniladi.
Infraqizil isitgichlar odatda chiqaradigan to'lqin uzunligi bo'yicha tasniflanadi:
Yaqin vaqtlarda infraqizil (NIR) yoki qisqa to'lqinli infraqizil isitgichlar 1800 ° C dan yuqori bo'lgan filaman temperaturasida ishlaydi va bir joyda yuzlab kVt / m 2 yuqori quvvat zichligiga etadi. Ularning tepalik to'lqin uzunligi suv uchun assimilyatsiya spektridan ancha past bo'lib, ularni ko'plab quritish dasturlari uchun yaroqsiz holga keltirmoqda. Ular chuqur penetrasyon zarur bo'lgan silika isitadi uchun juda mos keladi.
Markaziy to'lqinlar va uglerod (CIR) infraqizil isitgichlar 1000 ° C atrofida filaman temperaturalarida ishlaydi. Ular 60 kVt / m 2 (o'rta to'lqin) va 150 kVt / m 2 (CIR) maksimal quvvat zichligiga ega.
Uzoq infraqizil issitlar (FIR) odatda past haroratli infraqizil saunalarda qo'llaniladi . Ular nafaqat infraqizil sauna bozorining yuqori va arzon narxini tashkil etadi. Yaqin va o'rta infraqizil radiatsiya, issiqlik va yorug'lik chiqaradigan uglerod, kvarts yoki yuqori vattli keramika emitrlarini ishlatish o'rniga, infraqizil yoritgichlar uzoqroq infraqizil radiatsiya chiqarib, sovuq bo'lgan past vattli keramik plitalardan foydalanadilar. [5]
Harorat va tepalik to'lqin uzunligi o'rtasidagi munosabatlar Wienning ko'chirish qonuni bilan ifodalanadi.
Metall tel elementi [ Tartibga solish ]
Metall tel isitish elementlari birinchi marta 1920-yillarda paydo bo'lgan. Ushbu elementlar xromeldan tayyorlangan teldan iborat. Chromel nikel va xromdan tayyorlanadi va nichrom sifatida ham tanilgan. Ushbu tel keyinchalik spiralga o'ralgan va seramika tanasiga o'ralgan. Yuqori haroratlarda qizdirilganda, u xrom-oksidli himoya qatlami hosil qiladi, bu simni yong'indan va korroziyadan himoya qiladi, bu esa elementning porlashiga olib keladi. [6]
Issiqlik chiroqlari [ Tartibga solish ]
Issiq chiroq issiqlik hosil qilishning asosiy maqsadi uchun ishlatiladigan lampochka hisoblanadi. Chiroqdan chiqadigan qora tan radiatsiyasining spektri ko'proq infraqizil nur hosil qilish uchun siljiydi. Ko'plab issiqlik chiroqlari yoritilgan ko'rinadigan yorug'lik miqdorini kamaytirish uchun qizil filtrni o'z ichiga oladi. Issiq lampalar odatda ichki reflektorni o'z ichiga oladi.
Issiq chiroqlar dush va hammomlarda keng tarqalgan bo'lib xizmat qilishdan avval issiqni ushlab turish uchun issiqxonalar va restoranlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Ular ko'pincha chorvachilik uchun ishlatiladi. Parrandalar uchun ishlatiladigan yoritgichlar ko'pincha yorug'lik chiroqlari deb ataladi. Yosh qushlardan tashqari, issiqlik lampalaridan foydalanishlari mumkin bo'lgan boshqa turdagi hayvonlar ham ko'kda uchuvchi , amfibiyalik , hasharot , araxnid va ba'zi sut emizuvchilarning yoshlarini o'z ichiga oladi.
Issiqlik chiroqlari uchun ishlatiladigan uyalar, odatda, seramika hisoblanadi, chunki plastmassa soketlari, ayniqsa, "taglik" pozitsiyasida ishlayotgan chiroqlar tomonidan ishlab chiqarilgan katta miqdorda chiqindilar issiqligiga duchor bo'lganda eriydi yoki yoqib yuborishi mumkin. Chiroqning qopqog'i yoki qopqog'i odatda metalldir. Lampochkaning issiq yuzasiga tegmaslik uchun, panjara oldida sim koruvchi bo'lishi mumkin.
Oddiy uy oq akkor amrullari issiqlik chiroqlari sifatida ham ishlatilishi mumkin, lekin qizil va ko'k lampalar kichkina lampalar va sudraluvchilar lampalaridan foydalanish uchun sotiladi. 250 vattli issiqlik chiroqlari odatda "R40" (5 "reflektorli chiroq) formadagi faktorga qidiruv videyli taglik bilan paketlanadi.
Issiqlik lampalari boshqa davolanishlar samarasiz yoki samarasiz bo'lganda quruq issiqlikni ta'minlash uchun tibbiy davolash sifatida ishlatilishi mumkin. [7]
Seramika infraqizil issiqlik tizimlari [ Tartibga solish ]
Seramika infraqizil isitish elementlari uzoq to'lqinli infraqizil nurlanishni talab qiladigan turli xil sanoat jarayonlarida qo'llaniladi. Ularning foydali to'lqin uzunligi diapazoni 2-10 mm. Ular ko'pincha hayvon / chorva salomatligi sohasida ham foydalaniladi. Keramika infraqizil isitgichlar (emitrlar) E27 seramika chiroq ushlagichi orqali an'anaviy o'rnatish uchun yassi (konkav), tekislik va lampochkada yoki Edison vida elementi bilan ishlab chiqariladi.
Far-infraqizil [ tahrir ]
Bu isitish texnologiyasi ba'zi qimmatbaho infraqizil saunalarda qo'llaniladi. Bundan tashqari, kosmik isitgichlarda ham mavjud. Bu isitgichlar uzoq to'lqinli infraqizil radiatsiya chiqaradigan past vattli zichlikdagi seramika emitrlari (odatda juda katta panellar) dan foydalanadilar. Isitish elementlari nisbatan past haroratda bo'lganligi sababli, infraqizil qizdirgichlar chang, axloqsizlik, formaldegid, bo'yoq qoplamasidan toksik dumanlarni chiqarib tashlamaydi va hokazo. Bu bunday kosmik isitishni odamlar orasida juda mashhur Evropada jiddiy allergiya va ko'p kimyoviy xurujlar mavjud. Yaqinda infraqizil texnologiya xona havosini bevosita isitmagani uchun mavjud sirtlarning ta'sirini maksimal darajaga ko'tarish, keyinchalik haroratning butun atrofida haroratni ta'minlash uchun haroratni qaytadan chiqarib yuborish muhimdir.
Kuvars issiqlik chiroqlari [ Tartibga solish ]
Kvarts elementini tozalang
Halogen lampalar - yuqori bosimli halogen gaz bilan to'ldirilgan akkor lampalar . Ushbu gaz filtrning bug'lanishini kamaytirish orqali volfram atomlarini qayta tiklashga olib keladigan oz miqdorda brom yoki yod bilan birlashtiriladi. Bu esa akkor chiroqlarga qaraganda halogen lampalarning ancha uzoqroq ishlashiga olib keladi. Yuqori bosim va harorat halogen lampalardan ishlab chiqarilishi tufayli ular nisbatan kichik va kvars shishalardan tayyorlanadi, chunki u standart shishadan ko'ra issiqroq erish nuqtasiga ega. Halojen lampalar uchun umumiy maqsadlar - stol usti isitgichlardir. [8] [9]
Kuvars infraqizil isitish elementlari o'rta to'lqinli infraqizil energiyani chiqaradi va tezda isitgichlarga javob berish kerak bo'lgan tizimlarda ayniqsa samarali. Kvars amrullari ichidagi tubulali infraqizil chiroqlar 1,5-8 mm to'lqin uzunliklarida infraqizil radiatsiya hosil qiladi. Qoplangan filaman 2500 K gacha ishlaydi va ochiq simli radiusli manbalardan ko'ra ko'proq qisqa to'lqinli radiatsiya hosil qiladi. 1950-yillarda " General Electric" da ishlab chiqarilgan ushbu lampalar taxminan 100 Vt / ( 4 Vt / mm ) ni ishlab chiqaradi va kvadrat oyoq uchun 500 Vt ( 5400 Vt / m 2 ) radiatsiyasini birlashtirishi mumkin. Hatto yuqori energiya zichligiga erishish uchun halogen lampalar ishlatilgan. Kvarsli infraqizil yoritgichlar yuqori darajada parlatilgan reflektorlarda tekis va kontsentratsiyalangan nurlanishni radiatsiya qilish uchun ishlatiladi.
Kvars issiqlik chiroqlari oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash, kimyoviy qayta ishlash, bo'yoqlarni quritish va muzlatilgan materiallarni eritish uchun ishlatiladi. Ular shuningdek, sovuq joylarda, inkubatorlarda va isitish, quritish va pishirish uchun boshqa dasturlarda qulaylik uchun ishlatilishi mumkin. Kosmik qayta kiritilgan avtomobillarni ishlab chiqarish jarayonida kvarsli infraqizil yoritgichlar quvvati 28 kVt / kvadrat (300 kVt / m 2 ) balandlikda issiqlik qalqoni materiallarini sinovdan o'tkazish uchun ishlatilgan. [10]
Eng ko'p ishlatiladigan dizaynerlar saten sutli-oq kvartsli shisha naychadan yoki elektrga chidamli elementli, odatda volframli simli yoki temir-xrom-alyuminiy qotishmasidan yasalgan nozik bir kovakdan iborat. Atmosfera havosi chiqariladi va azot va argon kabi inert gazlar bilan to'ldiriladi, keyin yopiladi. Kvars halogen lampalarida, isitgichning ishlash muddatini uzaytirish uchun oz miqdorda halogen gaz qo'shiladi.
Ko'tarilgan infraqizil va ko'zga ko'rinadigan energiyaning ko'p qismi kvarts moddasining to'g'ridan-to'g'ri isishi tufayli yuzaga keladi, yaqin infraqizillarning 97% silika kvarts shisha tüpüyle so'riladi va kolba devori harorati ortib boradi, bu silikon-kislorod bog'lanishiga olib keladi uzoq infraqizil nurlarini yoyish uchun. [ Kiritish kerak ] Kvarts shisha isitish elementlari aslida yoritish ilovalari uchun mo'ljallangan, ammo chiroq to'liq quvvatda bo'lganida, chiqadigan energiyaning 5% dan kamrog'i paydo bo'ladigan spektrda bo'ladi. [12]
Kuvars tungstenli [ tahrir ]
Kvartsli isitgich
Kvarts volframli infraqizil isitgichlar 1500 ° S (o'rta to'lqin) va 2600 ° S (qisqa to'lqin) ish haroratiga etgan o'rta to'lqin energiyasini chiqaradi. Operatsion haroratiga bir necha soniyalarda erishiladi. Taxminan 1,6 mm (o'rta to'lqinli infraqizil) va 1 mm (qisqa to'lqinli infraqizil) zichligi bo'yicha zilzila to'lqinlari emissiyasi.
Karbon eshituvchi [ Tartibga solish ]
Karbon tolali isitgich
Karbon isitgichlar uzun, o'rta va qisqa to'lqinli infraqizil issiqlik ishlab chiqarishga qodir bo'lgan uglerodli tola isitish elementidan foydalanadi. Ular qizdirilishi kerak bo'lgan joylar uchun aniq ko'rsatilishi kerak. [13]
Gazni yoqish [ tahrir ]
Infraqizil nurli isitgichlarning ikkita asosiy turi mavjud.
Yorqin yoki yuqori intensivlik
Yorqin tube isitgichlar
Sanoat va tijorat binolarida ishlatiladigan radiatorli gazli isitgichlar tabiiy gaz yoki propanni po'lat emitadigan quvurni isitish uchun yoqib yuboradi. Tekshirish valfi orqali o'tadigan gaz bir stakan yoki venturi orqali oqadi. Yonuvchan mahsulot gazlarni emitent nayini isitadi. Quvurlar tiqilib qolgandan so'ng, tüpündeki nurli energiya mintaqadagi barobar va boshqa narsalarga urib, ularni isitish. Issiqlikning bunday shakli, garajdagi garajlar kabi, katta miqdorda sovuq havoni to'satdan joriy qilgan bo'lsa ham, issiqlikni saqlaydi. Biroq ular sovuq qorishmaga qarshi turolmaydilar.
Infraqizil isitgichning samaradorligi infratuzilma tomonidan ishlab chiqarilgan infraqizil energiya miqdori bilan taqqoslaganda energiya iste'mol qilgan umumiy energiyaning reytingidir. Jarayon davomida har doim ishlab chiqariladigan konvektiv issiqlik miqdori har doim bo'ladi, lekin isib boradigan har qanday havo harakatining infraqizil ishlash samaradorligini kamaytiradi. Yangi choksiz reflektorlar bilan, yorqin naychalar taxminan 60% gacha pasayadi. [Boshqa 40% esa yuqoriga ko'tarilmaydigan + yorqin konvektiv yo'qotishlarni, va tuynuk yo'qotishlarini o'z ichiga oladi.]
Sog'liq ta'siri [ Tartibga solish ]
Issiq lampochkaning yoki elementning teginish xavfi bilan bir qatorda, yuqori zichlikdagi qisqa to'lqinli infraqizil radiatsiya teri juda uzoq vaqt davomida ta'sirlanganda yoki isitgichga juda yaqin joylashganda bevosita termal kuyishga olib kelishi mumkin. Ko'p miqdorda infraqizil radiatsiya (shisha va ventilyator manbalari kabi) ta'sirlangan shaxslar uzoq vaqt davomida irsiyning depigmentatsiyasi va suvli hazilning shaffofligini rivojlanishi mumkin, shuning uchun ta'sir qilishni boshqarish kerak. [14]
Samaradorlik [ Tartibga solish ]
Elektr qizdiradigan infraqizil isitgichlar o'zlarining kirishining yorug'lik energiyasi sifatida 86% gacha yoritadilar. [15] Deyarli barcha elektr energiyali kirish filamentdagi infraqizil nurli issiqqa aylantiriladi va reflektorlar tomonidan mahsulotga [ kerakli tushuntirish ] yo'naltirilgan. Issiqlik energiyasidan isitish elementidan uzatish yoki konveksiya bilan isitish elementidan chiqarib yuboriladi, bu har qanday elektr energiyasining qizdirilgan maydonda istalgan ba'zi dizaynlashuvlarda hech qanday halokat bo'lishi mumkin emas yoki faqat radiatsion issiqlik uzatish talab qilinadi yoki samarali bo'ladi.
Amaliy ilovalar uchun infraqizil isitgichning samaradorligi chiqadigan to'lqin uzunligini va qizdirilishi kerak bo'lgan materialning assimilyatsiya spektrini moslashtirishga bog'liq. Misol uchun, suvning assimilyatsiya spektri taxminan 3000 nm ga teng . Bu o'rtacha to'lqinli yoki uglerodli infraqizil isitgichlardan chiqadigan emissiya NIR yoki qisqa to'lqinli infraqizil radiatsiyaga qaraganda suv va suv asosidagi qoplamalar bilan juda yaxshi so'riladi. Xuddi shu holat, PVX yoki polietilen kabi ko'pgina plastmassalarda ham xuddi shunday. Ularning tepadagi emirilishi 3500 nm atrofida. Boshqa tomondan, ba'zi metallar faqat qisqa to'lqin diapazonida so'riladi va o'rta va uzoq infraqizillarda kuchli shaffoflikni ko'rsatadi. Bu isitish jarayonida energiya samaradorligi uchun muhim bo'lgan o'ng infraqizil isitgich turini ehtiyotkorlik bilan tanlash imkonini beradi. [ kerakli ]
Seramika elementlari 2000 dan 10 000 nm oralig'ida infraqizil to'lqin uzunligi hosil qiluvchi 300 dan 700 ° C gacha (570 dan 1,290 ° F) ishlaydi. Ko'pgina plastmassalar va boshqa ko'plab materiallar bu assortimentda eng yaxshi infraqizillarni o'zlashtiradi, bu esa bu vazifani bajarish uchun eng qulay bo'lgan keramik isitgichni yaratadi. [ kerakli ]
Ilovalar [ Tartibga solish ]
Qaytib kebabni tayyorlash uchun infraqizil isitgich
IQ isitgichlar turli xil isitish talablarini qondirishi mumkin, jumladan:
Juda yuqori haroratlar, asosan emitentning maksimal harorati bilan cheklangan
Tez javob vaqti 1-2 soniyasiga
Issiqlik gradyanlari, ayniqsa yuqori issiqlik kiritishiga ega bo'lgan material tarmoqlarida
Supero'tkazgich va konvektiv isitish usullariga nisbatan qizdirilgan qizdirilgan maydon
Kontaktsiz, shuning uchun mahsulotni o'tkazuvchan yoki konvektiv isitish usuli sifatida bezovta qilmaydi
Shunday qilib, IR isitgichlar ko'p maqsadlarda qo'llaniladi, jumladan:
Isitish tizimlari
Qoplamalarni tuzatish
Formalashdan oldin plastik isitish
Plastik manba
Shisha va metallni issiqlik bilan ishlash
Pishirish
Hayvonot bog'larida yoki veterinariya shifoxonalarida emizuvchi hayvonlarni yoki tutqun hayvonlarni isitish
Issiq yoga mashg'ulotlari konveksiya isitgichidan kelib chiqqan nafas olish masalalarini yumshatish uchun mo'ljallangan [16]
