Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Справочник электрика » Полезная информация

Облучатели и установки для инфракрасного обогрева животных

 

Облучатели и установки для инфракрасного обогрева животныхВ сельском хозяйстве в качестве ИК-источников излучения для обогрева животных используют лампы накаливания общего назначения, лампы-термоизлучатели, трубчатые излучатели и трубчатые электронагреватели (ТЭН).

Лампы накаливания.

Лампы накаливания различают по напряжению, мощности и исполнению. Конструкция ламп накаливания зависит от их назначения. Стеклянная колба, диаметр которой определяется мощностью лампы, укрепляется специальной мастикой в цоколе. На цоколе имеется винтовая нарезка для крепления в патроне, при помощи которого лампа включается в сеть. Для изготовления тела накала лампы применяется вольфрам. С целью уменьшения распыления вольфрама лампа наполняется инертным газом (например, аргоном, азотом и др.).

Основные параметры лампы накаливания:

• номинальное напряжение,

• электрическая мощность,

• световой поток,

• средняя продолжительность горения.

Лампы накаливания общего назначения выпускаются на напряжения 127 и 220 В.

Электрическая мощность ламп накаливания указывается как среднее значение для номинального напряжения, на которое рассчитана лампа. В сельском хозяйстве в основном используются лампы накаливания с диапазоном мощностей от 40 до 1500 Вт.

Световой поток лампы накаливания находится в прямой зависимости от электрической мощности лампы и температуры накала; для ламп, прогоревших 75% своего номинального срока службы, допускается уменьшение светового потока на 15—20% начального значения.

При использовании осветительных ламп для обогрева животных необходимо иметь в виду, что большая освещенность может вызвать раздражение у животных.

Средняя продолжительность горения лампы накаливания определяется в первую очередь распылением вольфрама. Для большинства ламп накаливания общего назначения средняя продолжительность горения составляет 1000 ч.

Изменение напряжения в сети по сравнению с номинальным значением вызывает изменение потока, излучаемого лампой, а также мощности и срока службы. При изменении напряжения на ±1% световой поток лампы изменяется на ±2,7%, а средняя продолжительность горения на ±13%.

Лампы накаливания с отражающим слоем. Для направления потока излучения в определенную зону используются лампы с зеркальным и с диффузным отражающим слоем, который наносится изнутри на верхнюю часть колбы.

Лампы-термоизлучатели.

Эти источники излучения являются «светлыми» излучателями, состоящими из вольфрамовой моноспирали и отражателя, которым является внутренняя алюминированная поверхность колбы специального профиля. Кривая распределения потока излучения Ф(λ) по спектру для ламп типа ИКЗ показана на рис. 1.

Распределение потока излучения по спектру ламп ИКЗ 220-500 и ИКЗ 127-500

Рис. 1. Распределение потока излучения по спектру ламп ИКЗ 220-500 и ИКЗ 127-500.

Распределение потока излучения по спектру ламп ИКЗК 220-250 и ИКЗК 127-250

Рис. 2. Распределение потока излучения по спектру ламп ИКЗК 220-250 и ИКЗК 127-250.

На рис. 2 приведена кривая распределения потока излучения по спектру ламп типов ИКЗК 220-250 и ИКЗК 127-250.

В обозначении типа ламп буквы указывают: ИКЗ — инфракрасная зеркальная, ИКЗК 220-250 — инфракрасная зеркальная с окрашенной колбой; цифры, стоящие после букв, указывают напряжение сети и мощность источника излучения. Лампа представляет собой стеклянную колбу параболоидной формы. Часть поверхности лампы покрыта изнутри тонким отражающим слоем серебра для концентрации лучистого потока в заданном направлении.

ИКЗК 220-250 — инфракрасная зеркальная с окрашенной колбойОчень важным параметром стеклянных колб, оказывающим влияние на срок службы ламп, является их нагревостойкость, т. е. способность выдерживать резкие изменения температур. Для увеличения нагревостойкости изменением состава шихты при варке стекла необходимо уменьшить его теплоемкость и температурный коэффициент линейного расширения, а также повысить теплопроводность.

В зависимости от формы колбы лампы имеют различное распределение потока излучения: либо концентрированное по оси (при параболической колбе), либо широкое, в телесном угле около 45° (при сферической форме колбы). Следует отметить преимущество применения в сельскохозяйственном производстве ламп со сферической формой колбы, эти лампы обеспечивают более равномерное распределение облученности в зоне обогрева.

Внутри колбы закреплено тело накала из вольфрамовой проволоки. Раскаленный материал тела накала в вакууме испаряется, оседая на внутренней поверхности колбы и образуя черный налет. Это приводит к уменьшению светового потока в результате более интенсивного его поглощения стеклом.

Для увеличения срока службы лампы и уменьшения скорости испарения тела накала колбу заполняют смесью инертных газов (аргона и азота).

Наличие газа создает теплопотери за счет теплопроводности и конвекции. В газополных лампах колба нагревается не только излучением от нити, но и конвекцией и теплопроводностью от наполняющего газа. Так, на нагрев газа в лампе мощностью 500 Вт расходуется 9% подведенной энергии.

В мощных лампах с массивным телом накала увеличение теплопотерь через газ полностью компенсируется резким уменьшением распыления нити, поэтому они всегда выпускаются газополными.

В отличие от вакуумных ламп температура отдельных участков колб с инертными газами зависит от их рабочего положения. Например, перевернув колбу цоколем книзу, можно снизить нагрев на участке спая металла со стеклом с 383—403 до 323—343 К.

Поток излучения зависит от температуры тела накала. Повышение температуры ускоряет испарение вольфрама и увеличивает долю видимого света в потоке излучения. Поэтому в лампах типа ИКЗ, где эффективным является ИК-излучение, рабочая температура нити накала с 2973 К (как у осветительной лампы) снижается до 2473 К с уменьшением на 60% световой отдачи. Это позволяет преобразовать в ИК-излучение до 70% потребляемой электроэнергии.

Понижение температуры нити накала позволило увеличить срок службы ИК-ламп с 1000 до 5000 ч. Длина волны максимального излучения 1,05 мкм, основная часть энергии генерируется на участке спектра от 0,8 до 2 мкм. Излучение тела накала с длиной волны более 3,5 мкм (7—8% всего потока) поглощается стеклом колбы, что является причиной частого преждевременного выхода ламп из строя из-за температурных перенапряжений.

Облученность от лампы типа ИКЗ при расстоянии до обогреваемой поверхности 50—400 мм изменяется в пределах от 2 до 0,2 Вт/см2.

Эпюры энергетической облученности, создаваемой инфракрасной зеркальной лампой ИКЗ

Эпюры энергетической облученности, создаваемой инфракрасной зеркальной лампой ИКЗ мощностью 250 Вт при высоте подвеса: 1 - 10 см, 2 - 20 см, 3 - 30 см, 4 - 40 см, 5 - 50 см, 6 - 60 см, 7 - 80 см.

Для теплопередачи излучением можно использовать и обычные лампы накаливания с вольфрамовой спиралью и шарообразной колбой. Повышение КПД излучения обеспечивается подачей напряжения, значение которого на 5—10% меньше номинального; кроме того, в установке должны быть смонтированы отражатели из полированного алюминия.

Трубчатые ИК-излучатели.

Трубчатые ИК-излучателиПо конструкции трубчатые источники ИК-излучения разделяются на две группы — с телами накала из металлических резистивных сплавов и из вольфрама. Первые представляют собой трубку из обычного или тугоплавкого стекла диаметром 10—20 мм; внутри трубки по центральной оси расположено тело накала в виде спирали, к концам которой подается питающее напряжение. Такие излучатели мало распространены. Они используются, как правило, для обогрева помещений.

Излучатели с вольфрамовыми телами накала по конструкции аналогичны трубчатым лампам накаливания. Тело накала в виде вольфрамовой спирали расположено вдоль оси трубки и укреплено на молибденовых держателях, впаянных в стеклянный стержень. Трубчатый излучатель может быть изготовлен с внешним или внутренним отражателем, образованным испарением серебра или алюминия в вакууме. На рис. 3 показана конструкция такого ИК-излучателя.

Спектральное распределение излучения трубчатых излучателей близко к ламповым; температура накала составляет 2100—2450 К.

Конструкция обычного трубчатого источника ИК излучения

Рис. 3. Конструкция обычного трубчатого источника ИК излучения. 1 — цоколь; 2 — штенгель; 3 — пружина, поддерживающая стержень; 4 — молибденовые держатели; 5 — стеклянный стержень; 6 — электроды; 7 — вольфрамовое тело накала; 8 — стеклянная трубка.

Трубчатые излучатели малой мощности (100 Вт) могут найти широкое применение в сельском хозяйстве для обогрева молодняка животных и птицы. Так, во Франции они используются для обогрева молодняка птицы при клеточном выращивании. Излучатели монтируются непосредственно на потолке клетки, на высоте 45 см и обеспечивают равномерный обогрев 40 цыплят.

Трубчатые лампы могут быть использованы с успехом при создании комбинированных облучательно-осветительных установок для молодняка сельскохозяйственных животных и птицы, особенно если учесть, что УФ-лампы и эритемно-осветительные лампы имеют также трубчатую конструкцию.

Кварцевые ИК-излучатели.

Кварцевые ИК-излучатели аналогичны описанным выше, только в качестве колбы используется трубка из кварцевого стекла. Ограничимся здесь рассмотрением кварцевых ИК-излучателей с вольфрамовыми телами накала.

Устройство инфракрасной лампы накаливания типа КИ 220-1000

Рис. 4. Устройство инфракрасной лампы накаливания типа КИ 220-1000.

На рис.4 показано устройство кварцевого трубчатого излучателя — лампы типа КИ (КГ). Цилиндрическая колба 1 диаметром 10 мм изготовлена из кварцевого стекла, имеющего максимум пропускания в ИК-области спектра. В колбу помещают 1—2 мг йода и наполняют ее аргоном. Тело накала 2, выполненное в виде моноспирали, смонтировано по оси трубки на вольфрамовых поддержках 3.

Ввод в лампу выполнен посредством молибденовых электродов, впаянных в кварцевые ножки 4. Концы спирали тела накала навернуты на внутреннюю часть вводов 5. Цилиндрические цоколи 6 выполнены из никелевой ленты со швом, в который вварены наружные молибденовые выводы 7. Температура цоколей кварцевых излучателей не должна превышать 573 К. В связи с этим обязательно охлаждение излучателей во время работы в облучательных установках.

Кварцевые ИК-излучателиВ сочетании с зеркальным отражателем в виде эллиптического цилиндра кварцевые лампы создают очень высокую облученность. Если зеркальные лампы обеспечивают облученность до 2—3 Вт/см2, то от кварцевой лампы с отражателем может быть получена облученность до 100 Вт/см2.

Кварцевые излучатели с вольфрамовыми телами накала выпускают такие фирмы, как «Осрам», «Филипс», «Дженерал электрик» и др. Мощность излучателей колеблется в пределах 100—7500 Вт, напряжение 110— 960 В. Чаще всего выпускают излучатели мощностью 500 и 1000 Вт на напряжение 110/130 и 220/250 В. Срок службы этих ламп 5000 ч.

Распределение энергии излучения лампы типа КИ-220-1000 по спектру показано на рис. 5. Спектральный состав излучения, генерируемого кварцевыми лампами, характерен тем, что в нем есть второй максимум в районе длин волн более 2,5 мкм, вызываемый излучением нагретой трубки. Добавление в колбу йода позволяет уменьшить распыление вольфрама и тем самым увеличить срок службы лампы. В инфракрасных кварцевых лампах повышение напряжения сверх номинального не вызывает резкого сокращения срока службы, поэтому возможно плавно регулировать поток излучения путем изменения подводимого напряжения.

Рис. 5. Распределение по спектру энергии излучения лампы типа КИ 220-1000 при различном напряжении на лампе.

Инфракрасные кварцевые лампы с йодным, циклом имеют следующие достоинства:

• высокая удельная плотность излучения;

• стабильность потока излучения в течение срока службы. Значение потока излучения в конце срока службы составляет 98% начального;

• малые габаритные размеры;

• способность выдерживать длительные и большие перегрузки;

• возможность плавного регулирования потока излучения в широких пределах путем изменения подводимого напряжения.

Основные недостатки этих ламп:

• при температуре вводов выше 623 К кварц под действием теплового расширения разрушается;

• лампы могут работать только в горизонтальном положении, в противном случае тело накала может деформироваться под действием собственного веса, и йодный цикл в результате концентрации йода в нижней части трубки будет нарушен.

Инфракрасные лампы с йодным циклом применяются для сушки лакокрасочных покрытий различных сельскохозяйственных объектов; для обогрева сельскохозяйственных животных (телят, поросят и др.).

Облучатели с ИК-лампами.

Для защиты ИК-ламп от механических повреждений и капель воды, а также для перераспределения потока излучения в пространстве применяют специальные арматуры. Источник излучения вместе с арматурой называется облучателем.

Облучатели с различными ИК-лампами широко применяются в животноводстве для локального обогрева молодняка сельскохозяйственных животных и птицы.








Статьи близкие по теме:
  • Классификация источников света. Часть 1. Лампы накаливания и галогенные лам ...
  • Маркировка и параметры отечественных люминесцентных ламп
  • Характеристики энергосберегающих ламп
  • Как продлить срок службы ламп накаливания
  • Схема подключения ламп ДРЛ

  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Кабельные муфты IEK