Ožarovače a zariadenia na infračervené vykurovanie zvierat

V poľnohospodárstve sa ako zdroje infračerveného žiarenia na vykurovanie zvierat používajú univerzálne žiarovky, žiarovky, trubicové žiariče a trubicové elektrické ohrievače (TEN).

Žiarovky.

Žiarovky sa líšia napätím, výkonom a dizajnom. Konštrukcia žiaroviek závisí od ich účelu. Sklenená banka, ktorej priemer je určený výkonom lampy, je na základni vystužený špeciálnym tmelom. Na základni je skrutkovací závit na upevnenie v objímke, pomocou ktorej sa svietidlo pripája do siete. Volfrám sa používa na výrobu vlákna žiarovky. Na zníženie rozptylu volfrámu je lampa naplnená inertným plynom (napr. argónom, dusíkom atď.).

Hlavné parametre žiarovky:

• Menovité napätie,

• elektrická energia,

• svetelný tok,

• priemerné trvanie horenia.

Univerzálne žiarovky sú dostupné v 127 a 220 V.

Elektrický výkon žiaroviek je špecifikovaný ako priemerná hodnota menovitého napätia, pre ktoré je žiarovka navrhnutá. V poľnohospodárstve sa používajú najmä žiarovky s rozsahom výkonu 40 až 1500 W.

Svetelný tok žiarovky je priamo úmerný elektrickému výkonu žiarovky a teplote vlákna; pre žiarovky, ktoré vyhoreli 75% svojej menovitej životnosti, je povolený pokles svetelného toku o 15-20% pôvodnej hodnoty.

Pri používaní osvetľovacích lámp na zahrievanie zvierat si uvedomte, že vysoká úroveň svetla môže zvieratá dráždiť.

Priemerná doba horenia žiarovky je určená najmä rozprašovaním volfrámu. Pre väčšinu bežných žiaroviek je priemerná doba horenia 1000 hodín.

Zmeny sieťového napätia v porovnaní s nominálnou hodnotou budú mať za následok zmeny v toku vyžarovanom lampou, ako aj vo výkone a životnosti. Pri zmene napätia o ± 1 % sa svetelný tok lampy zmení o ± 2,7 % a priemerná doba horenia o ± 13 %.

Žiarovky s reflexnou vrstvou. Na nasmerovanie toku žiarenia do určitej oblasti sa používajú lampy so zrkadlom a difúznou reflexnou vrstvou, ktorá je nanesená zvnútra na hornú časť žiarovky.

Výbojky vyžarujúce teplo.

Tieto zdroje žiarenia sú „svetelné“ žiariče pozostávajúce z volfrámovej mono-cievky a reflektora, čo je vnútorný pohliníkovaný povrch žiarovky so špeciálnym profilom. Distribučná krivka toku žiarenia Ф (λ) pozdĺž spektra pre výbojky typu IKZ je na obr. 1.

Ryža. 1.Rozloženie toku žiarenia pozdĺž spektra žiaroviek IKZ 220-500 a IKZ 127-500.

Ryža. 2. Rozloženie toku žiarenia pozdĺž spektra žiaroviek IKZK 220-250 a IKZK 127-250.

Na obr. 2 je znázornená krivka rozloženia toku žiarenia pozdĺž spektra žiaroviek typov IKZK 220-250 a IKZK 127-250.

V označení typu svietidiel písmená znamenajú: IKZ — infračervené zrkadlo, IKZK 220-250 — infračervené zrkadlo s maľovanou žiarovkou; čísla za písmenami označujú sieťové napätie a výkon zdroja žiarenia. Lampa je paraboloidná sklenená žiarovka. Časť povrchu svietidla je zvnútra pokrytá tenkou reflexnou striebornou vrstvou pre sústredenie žiarivého toku v danom smere.

Veľmi dôležitým parametrom sklenených žiaroviek, ktorý ovplyvňuje životnosť svietidiel, je ich tepelná odolnosť, teda schopnosť odolávať náhlym zmenám teploty. Na zvýšenie tepelnej odolnosti zmenou zloženia vsádzky pri tavení skla je potrebné znížiť jej tepelnú kapacitu a teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti, ako aj zvýšiť tepelnú vodivosť.

V závislosti od tvaru banky majú lampy rôzne rozloženie toku žiarenia: buď sústredené pozdĺž osi (pri parabolickej banke) alebo široké, pod priestorovým uhlom asi 45 ° (s guľovou bankou). Treba poznamenať výhodu použitia svietidiel s guľovou žiarovkou v poľnohospodárskej výrobe, tieto svietidlá poskytujú rovnomernejšie rozloženie žiarenia vo vykurovacej zóne.

Vo vnútri žiarovky je upevnené telo z volfrámového vlákna. Vláknitý materiál vláknitého telesa sa odparuje vo vákuu, usadzuje sa na vnútornom povrchu banky a vytvára čierny povlak.To vedie k zníženiu svetelného toku v dôsledku jeho intenzívnejšej absorpcie sklom.

Na zvýšenie životnosti žiarovky a zníženie rýchlosti vyparovania vláknitého telesa je banka naplnená zmesou inertných plynov (argón a dusík).

Prítomnosť plynu vytvára tepelné straty v dôsledku vedenia tepla a konvekcie. V plynových lampách sa žiarovka ohrieva nielen žiarením z vlákna, ale aj konvekciou a vedením plniaceho plynu. Takže ohrev plynu v 500 W lampe spotrebuje 9 % dodanej energie.

Vo výkonných žiarovkách s masívnym vláknovým telom je nárast tepelných strát plynom plne kompenzovaný prudkým znížením rozptylu vlákna, takže sa vždy uvoľňujú s plynom.

Na rozdiel od vákuových lámp závisí teplota jednotlivých sekcií baniek s inertným plynom od ich pracovnej polohy. Napríklad otočením banky hore dnom môžete znížiť zahrievanie spoja kov-sklo z 383-403 na 323-343 K.

Tok žiarenia závisí od telesnej teploty vlákna. Zvýšenie teploty urýchľuje odparovanie volfrámu a zvyšuje podiel viditeľného svetla v toku žiarenia. Preto vo výbojkách typu IKZ, kde je účinné infračervené žiarenie, sa pracovná teplota vlákna zníži z 2973 K (ako v žiarovke) na 2473 K s poklesom svetelnej účinnosti o 60 %. To umožňuje premenu až 70 % spotrebovanej elektriny na infračervené žiarenie.

Zníženie teploty vlákna umožnilo zvýšiť životnosť infražiaroviek z 1000 na 5000 hodín.Žiarenie žiarovkového telesa s vlnovou dĺžkou viac ako 3,5 mikrónov (7-8% celkového toku) je absorbované sklom žiarovky, čo je dôvodom častých predčasných porúch žiaroviek v dôsledku teplotných rázov.

Ožiarenie zo svietidla typu IKZ vo vzdialenosti 50-400 mm od vyhrievaného povrchu sa pohybuje od 2 do 0,2 W / cm2.

Diagramy energetického žiarenia vytvoreného infračervenou zrkadlovou lampou IKZ s výkonom 250 W vo výške zavesenia: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 - 80 cm...

Na prenos tepla žiarením možno použiť obyčajné žiarovky s volfrámovou cievkou a guľôčkovou žiarovkou. Zvýšenie účinnosti žiarenia je zabezpečené napájacím napätím, ktorého hodnota je o 5-10% menšia ako nominálna; okrem toho musia byť v zariadení nainštalované reflektory z lešteného hliníka.

Rúrkové infračervené žiariče.

Konštrukčne sú trubicové zdroje infračerveného žiarenia rozdelené do dvoch skupín — s vykurovacími telesami vyrobenými z kovových odporových zliatin a volfrámu. Prvým je trubica z obyčajného alebo žiaruvzdorného skla s priemerom 10–20 mm; Vo vnútri trubice je pozdĺž stredovej osi teleso so závitom vo forme špirály, na ktorého konce je privedené napájacie napätie. Takéto žiariče nie sú široko používané. Zvyčajne sa používajú na vykurovanie priestorov.

Žiariče s volfrámovým vláknom majú podobný dizajn ako žiarovky. Vyhrievacie teleso vo forme volfrámovej špirály je umiestnené pozdĺž osi trubice a je upevnené na molybdénových držiakoch priletovaných na sklenenú tyč. Rúrkový radiátor môže byť vyrobený s vonkajším alebo vnútorným reflektorom vytvoreným odparovaním striebra alebo hliníka vo vákuu. Na obr.3 je znázornená konštrukcia takéhoto IR žiariča.

Spektrálne rozloženie žiarenia z trubicových žiaričov je blízke spektrálnemu rozloženiu trubicových žiaričov; teplota vykurovania je 2100-2450 K.

Ryža. 3. Konštrukcia klasického trubicového IR zdroja. 1 — základňa; 2 — tyč; 3 — pružina podopierajúca tyč; 4 — držiaky na molybdén; 5 — sklenená tyčinka; 6 — elektródy; 7 — volfrámové vlákno; 8 — sklenená trubica.

Rúrkové radiátory s nízkym výkonom (100 W) môžu byť široko používané v poľnohospodárstve na vykurovanie mladých zvierat a hydiny. Takže vo Francúzsku sa používajú na zahrievanie mladej hydiny v klietkach. Radiátory sú inštalované priamo na strope klietky, vo výške 45 cm a zabezpečujú rovnomerný ohrev pre 40 kurčiat.

Trubicové lampy možno úspešne použiť pri vytváraní kombinovaných ožarovacích a osvetľovacích inštalácií pre mladé hospodárske zvieratá a hydinu, najmä ak vezmeme do úvahy, že UV lampy a lampy na erytémové osvetlenie majú tiež rúrkový dizajn.

Quartzové IR žiariče.

Kremenné IR žiariče sú podobné tým, ktoré sú opísané vyššie, okrem toho, že je použitá trubica z kremenného skla. Tu sa obmedzíme na zváženie kremenných IR žiaričov s volfrámovými vykurovacími prvkami.

Ryža. 4. Zariadenie pre infračervenú lampu s vláknom typu KI 220-1000.

Obrázok 4 zobrazuje zariadenie kremenného trubicového žiariča - žiarovky typu KI (KG). Valcová banka 1 s priemerom 10 mm je vyrobená z kremenného skla, ktoré má maximálnu priepustnosť v IR spektrálnej oblasti. 1-2 mg jódu sa umiestnia do banky a naplnia sa argónom. Svetelné teleso 2, vyrobené vo forme monocoilu, je namontované pozdĺž osi trubice na volfrámových podperách 3.

Vstup do lampy je realizovaný pomocou molybdénových elektród zaletovaných do kremenných nožičiek 4. Konce vláknovej špirály sú priskrutkované k vnútornej časti objímok 5. Valcové základne 6 sú vyrobené z niklového pásika so švom, v ktorom vonkajšie molybdénové drôty sú zvárané 7. Teplota základne kremenných žiaričov by nemala presiahnuť 573 K. V tejto súvislosti je povinné chladenie radiátorov počas prevádzky v zariadeniach na ožarovanie.

V kombinácii so zrkadlovým reflektorom v tvare eliptického valca vytvárajú kremenné výbojky veľmi vysokú ožiarenosť. Ak zrkadlové lampy poskytujú žiarenie do 2-3 W / cm2, potom je možné získať žiarenie do 100 W / cm2 z kremennej lampy s reflektorom.

Kremenné žiariče s volfrámovými vykurovacími prvkami vyrábajú spoločnosti ako Osram, Philips, General Electric atď. W pre napätie 110/130 a 220/250 V. Životnosť týchto svietidiel je 5000 hodín.

Rozloženie energie žiarenia výbojky KI-220-1000 v spektre je znázornené na obr. 5. Spektrálne zloženie žiarenia generovaného kremennými výbojkami je charakteristické tým, že v oblasti vlnových dĺžok väčších ako 2,5 mikrónu je druhé maximum spôsobené žiarením zo zahriatej trubice. Pridanie jódu do žiarovky zníži prskanie volfrámu a tým predĺži životnosť žiarovky. V infračervených kremenných lampách nevedie zvýšenie napätia nad nominálnu hodnotu k prudkému zníženiu životnosti, a preto je možné plynulo regulovať tok žiarenia zmenou použitého napätia.

Ryža. 5. Rozloženie energetického spektra žiarenia výbojky typu KI 220-1000 pri rôznych napätiach výbojky.

Infračervené kremenné lampy s jódovým cyklom majú nasledujúce výhody:

• vysoká špecifická hustota žiarenia;

• stabilita toku žiarenia počas životnosti. Tok žiarenia na konci životnosti je 98 % počiatočného;

• malé rozmery;

• schopnosť odolávať dlhodobému a veľkému preťaženiu;

• schopnosť plynulo upravovať tok žiarenia v širokom rozsahu zmenou dodávaného napätia.

Hlavné nevýhody týchto svietidiel:

• pri teplotách puzdra nad 623 K sa kremeň ničí tepelnou rozťažnosťou;

• Svietidlá je možné prevádzkovať len vo vodorovnej polohe, inak môže dôjsť k deformácii telesa žiarovky vlastnou hmotnosťou a narušeniu cyklu jódu v dôsledku koncentrácie jódu v spodnej časti trubice.

Infračervené lampy s jódovým cyklom sa používajú na sušenie farieb a lakov na rôznych poľnohospodárskych miestach; na ohrev hospodárskych zvierat (teliat, prasiatok a pod.).

Ožarovače s infračervenými lampami.

Na ochranu infračervených žiaroviek pred mechanickým poškodením a kvapkami vody, ako aj na prerozdelenie toku žiarenia v priestore sa používajú špeciálne armatúry. Zdroj žiarenia spolu s príslušenstvom sa nazýva napájací zdroj.

Ožarovače s rôznymi infračervenými lampami sú široko používané v chove zvierat na lokálne vykurovanie mladých hospodárskych zvierat a hydiny.