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Moderne Heizelemente

 

Moderne HeizelementeIm Artikel "Elektrische Heizelemente" Es wurde hauptsächlich über rohrförmige Heizelemente berichtet - Heizelemente und offene Spiralen. Darüber hinaus gibt es viele andere Elemente, von denen einige fast so alt sind wie die offene Spirale, während andere dank der Entwicklung moderner Technologien erst vor relativ kurzer Zeit aufgetaucht sind. Über diese neuen und nicht sehr neuen Heizungen wird in diesem Artikel gesprochen.


Infrarot-Heizelemente

Sie werden hauptsächlich in verschiedenen Geräten verwendet Infrarotstrahler zur Raumheizung. Einfach ausgedrückt sind dies Heizgeräte, die Komfort in einem Haus, einer Wohnung, einem Büro oder einer Werkstatt schaffen. Für verschiedene Bedingungen wird eine Vielzahl von Heizungskonstruktionen verwendet. Infrarotstrahler können auch in verschiedenen technologischen Geräten verwendet werden, in denen das Erwärmen bestimmter Objekte erforderlich ist.

Ein markantes Beispiel für solche technologischen Geräte sind Infrarot-Lötstationen sowie moderne Laborheizschränke und -öfen. IR-Erwärmung wird häufig beim Gruppenlöten von Leiterplatten mit SMD-Komponenten verwendet.

Gruppenlöten mit IR-Heizung: 1 - Abluft, 2 - Matrix von IR-Lampen, 3 - Platine, 4 - IR - Lampe, 5 - Reflektor, 6 - Kühlvorrichtung, 7 - Förderband

Abbildung 1. Installation von Gruppenlöten mit IR-Heizung: 1 - Abluft, 2 - Matrix von IR-Lampen, 3 - Leiterplatte, 4 - IR-Lampe, 5 - Reflektor, 6 - Kühlvorrichtung, 7 - Förderband


IR-Strahlung, was es ist und wie es funktioniert

Infrarotstrahlung ist eine der Komponenten des Sonnenspektrums. IR-Strahlen befinden sich im Bereich mit der niedrigsten Frequenz des Sonnenlichts. Sie bringen uns Wärme auf die Erde. Gleichzeitig strömen Infrarotstrahlen ungehindert durch die Luft, ohne sie überhaupt zu erwärmen. Die Erdoberfläche ist erwärmt und alles, was sich auf dem Weg des Sonnenlichts befindet. Und nur dann erwärmt sich die Luft von warmen Gegenständen. Deshalb ist die Luft morgens kühl, bis die Sonne aufgeht. Infrarotstrahler, die die Basis für Industrie- und Haushaltsheizungen.

Natürlich ist das Spektrum künstlicher IR-Heizgeräte nicht so breit wie das des Sonnenlichts und liegt im langwelligen Bereich des IR-Bereichs mit einer Wellenlänge von λ = 50–2000 μm. Darüber hinaus ist die Wellenlänge umso länger, je niedriger die Temperatur des erhitzten Körpers ist. Im Allgemeinen ist der Bereich der IR-Strahlung viel breiter und in drei Unterbereiche unterteilt

• kurzwelliger Bereich: λ = 0,74-2,5 Mikrometer,

• Mittelwellenbereich: λ = 2,5-50 Mikrometer,

• langwelliger Bereich: λ = 50-2000 Mikrometer,

Infrarot-Heizelemente arbeiten jedoch nur im langwelligen Teil des IR-Spektrums. Verschiedene IR-Heizelemente bilden die Grundlage für die Erstellung von Infrarotstrahlern. Da die Wärme von Infrarot-Heizelementen hauptsächlich durch Wärmestrahlung übertragen wird, werden sie häufig als Infrarot-Emitter bezeichnet.



Wie sind IR-Heizungen angeordnet?

Tatsächlich ist das Design des IR-Heizgeräts einfach und unprätentiös: Das Heizelement - der Kühler befindet sich im Gehäuse des einen oder anderen Designs, im Inneren des Gehäuses befinden sich ein Reflektor - Reflektor, Anschlüsse zum Anschließen des Kühlers und äußere Anschlüsse für externe Drähte. Abbildung 2 zeigt eine so einfache Version der Heizung.

IR-Heizungsdesign

Abbildung 2. Design der IR-Heizung: 1 - Reflektor (Reflektor), 2 - Schutznetz, 3 - Schalter, 4 - Halterung, 5 - Infrarot-Carbonlampe, 6 - Abdeckung, 7 - Anschlusskasten, 8 - Netzkabel, 9 - eine Gabel.

Es ist sofort ersichtlich, dass die Heizung dieses Entwurfs einem Scheinwerfer für Halogenlampen sehr ähnlich ist, der zur Beleuchtung von Werbung, Gebäudefassaden, Stufen der Veranda und einem Teil des Hofs in der Nähe des Hauses verwendet wird. Im Allgemeinen eine Art relativ kleiner Bereich, die sogenannte lokale Beleuchtung.

Mit Hilfe von IR-Heizungen ist es daher auch möglich, nicht den gesamten Raumbereich, sondern nur einen Teil davon zu heizen. Energieeinsparung macht sich mit bloßem Auge bemerkbar: Warum den gesamten Raum heizen, wenn Sie nur eine Ecke heizen können? Ein Beispiel für die individuelle Heizung eines Büroangestellten ist in Abbildung 3 dargestellt.

Punkt IR-Heizung

Abbildung 3. Punkt-IR-Erwärmung

Dies ist genau die Heizoption, die mit der in Abbildung 2 gezeigten Heizung erzielt werden kann. Wenn Sie beispielsweise in einem Café heizen möchten, benötigen Sie Heizungen mit etwas anderem Design, die in die Decke eingebaut werden können, z. B. Lampen mit Leuchtstofflampen. Diese Option ist in Abbildung 4 dargestellt. Grundsätzlich können Heizungen über jeden Tisch oder einfach in einem Schachbrettmuster aufgehängt werden.

Volle Heizung

Abbildung 4. Volle Erwärmung

Sie können viele ähnliche Heizschemata finden, da IR-Heizungen verwendet werden, um ausreichend große Räume zu heizen: Werkstätten, Lagerhäuser, Werkstätten und sogar kleine Außenbereiche. Zum Beispiel kann es ein Pavillon in der Nähe des Hauses oder eine Restaurantveranda mit Tischen sein. Die in Abbildung 2 gezeigte Infrarot-Heizung verwendet eine Infrarot-Carbon-Lampe. Was ist das, wie ist sie angeordnet und welche Eigenschaften hat sie?


Carbon Lampe

Es ist eine Vakuumröhre aus Quarzglas, in deren Inneren sich ein Strahlungselement aus Kohlefaser befindet, genauer gesagt aus mehreren Fasern, die zu einem Bündel verdrillt sind. Manchmal wird dieses Strahlungselement als Kohlenstoffspirale bezeichnet, obwohl dies nicht ganz richtig ist.

Kohlefaser ist vor relativ kurzer Zeit aufgetaucht, hat jedoch in verschiedenen Technologien große Popularität erlangt. Daraus werden nicht nur Kohlenstoffemittenten hergestellt. Unter Verwendung spezieller Technologien wird Kohlefaser aus Kohlefaser hergestellt.

Das Anwendungsspektrum von Kohlenstoffkunststoffen ist sehr breit und umfasst etwa zwanzig Richtungen: von der Flugzeug- und Raketentechnologie bis hin zu Saiten für Musikinstrumente. Kohlenstoffkunststoffe sind in der Automobilindustrie weit verbreitet, hauptsächlich in Sportwagen. Diejenigen, die Amateur- und Sportfischen lieben, schätzten den Charme von Carbonruten.

Kohlefaser hat eine Faserstruktur, die die Strahlungsfläche erheblich vergrößert. Dieser Bereich ist zehn- und hundertmal größer als der Bereich der Spirale aus Nichrom, Wolfram, Keramik, Flamentin oder anderen Materialien. Eine solche entwickelte Fläche führt dazu, dass der Wärmeübergang von Kohlefasern 30 ... 40% höher ist als der von herkömmlichen Heizelementen.

Wenn Spannung angelegt wird, erwärmt sich die Kohlefaser sofort, die Erzeugung von Strahlungswärme beginnt sofort, ohne schädliche Strahlung im ultravioletten Teil des Spektrums. Eine erhöhte Wärmeübertragung von Kohlefasern führt zu einem wirtschaftlicheren Energieverbrauch als herkömmliche Heizungen aus Nichromspirale.

Bei gleichem Stromverbrauch erzeugen Carbonheizungen mehr Wärme. Die Wärme geht nicht unter die Decke, wie bei einer Heizung, beispielsweise einem Ölkühler oder einer Zentralheizungsbatterie.

Die optische Strahlung von Kohlenstofflampen ist sehr gering. Ein leicht sichtbares rotes Leuchten beeinträchtigt das Sehvermögen überhaupt nicht, erblindet nicht, aber das Leuchten ist immer noch spürbar. Abbildung 5 zeigt eine funktionierende Haushaltsheizung auf Basis von Carbonlampen.

Betrieb der Carbonheizung

Abbildung 5. Betrieb der Kohlenstoffheizung

Am oberen Rand der Heizung befinden sich Schalter, mit denen die Betriebsarten eingestellt werden. Im Stand des Heizgeräts befindet sich ein elektrischer Antrieb, der ein Schwingen des Heizgeräts in verschiedene Richtungen erzeugt, wie es die Lüfter tun. Mit diesen Windungen wird eine Vergrößerung der Heizfläche erreicht.

Siehe auch zu diesem Thema:Interessante Fakten zur Infraroterwärmung


Keramische Infrarotstrahler (Emitter)

Sie sind eine gewöhnliche Heizung, die in einer Keramikschale "eingesperrt" ist - der Fall. Keramik wird durch Wärme von der Heizung erwärmt, und bereits von dieser werden Wärmestrahlen an die äußere Umgebung abgegeben. Die Keramikschale hat eine Fläche, die um ein Vielfaches größer ist als die Fläche der Heizung, daher wird Wärme aktiver abgegeben.

Das Aussehen der Keramikheizung ist in Abbildung 6 dargestellt. Solche Heizungen werden häufig als Infrarot-Plattenheizungen bezeichnet. Die Form der Heizpaneele ist am vielfältigsten. Die Heizung kann flach, konkav oder umgekehrt konvex sein.

Aussehen einer Keramikheizung

Abbildung 6. Aussehen einer Keramikheizung

Auf der Vorderseite können Sie die Konfiguration des Heizgeräts berücksichtigen. Auf der Rückseite befinden sich mit Keramikperlen isolierte Kabel. Die Arbeitstemperatur von Keramikheizungen beträgt 700 ... 750 Grad, die spezifische Oberflächenleistung beträgt bis zu 64 kW / m2. Die Leistung von Keramikheizungen kann zwischen einigen zehn Watt und mehreren Kilowatt liegen. Was heißt, für alle Gelegenheiten.


Einige Arten von Keramikheizungen haben eine offene, sichtbare Spule, wie beispielsweise der HSR-Typ. Die Betriebstemperatur des Heizgeräts beträgt 900 ° C, das Heizgerät ist für schnelles Heizen ausgelegt. Das Aussehen der HSR-Heizung ist in Abbildung 7 dargestellt.

HSR-Heizung

Abbildung 7. Heizung vom Typ HSR

Es gibt drei Arten von keramischen IR-Heizgeräten: volumetrische (massiv), hohle sowie Heizgeräte mit eingebautem Thermoelement. Volumenelemente sind ausreichend träge, erwärmen sich lange und kühlen langsam ab. In Fällen, in denen Sie eine periodische Ein / Aus-Heizung benötigen, werden Hohlheizungen verwendet.

Sie sind weniger träge, so dass sie in verschiedenen technologischen Prozessen eingesetzt werden können, bei denen es erforderlich ist, die genaue Temperatur des Arbeitsmediums durch periodisches Ein- und Ausschalten des Emitters aufrechtzuerhalten. Aufgrund der reduzierten Masse ist die Heizrate von Hohlstrahlern 40% höher als die von Massenstrahlern.

Im Gegensatz zu Massenemittern wird der größte Teil der Strahlung von Hohlstrahlern nach vorne gerichtet. Die Rückstrahlung wird durch eine hohle Wärmesperre von der Rückseite verhindert, die sparsame Temperaturbedingungen für Elemente von Gehäusestrukturen bietet und auch die Effizienz des Emitters erhöht. Im Vergleich zu Volumenstrahlern gleicher Leistung erreicht der Stromverbrauch eine Reduzierung von 15%.

Bei Verwendung eines Volumenstrahlers kann eine solche Wärmeverteilung nur mit einem Reflektor erzielt werden. Einige Arten von Panel-IR-Heizungen verfügen über ein eingebautes Thermoelement vom Typ K oder J, das eine präzise Steuerung und Regelung der Temperatur ermöglicht. Es ist sehr praktisch für den Einsatz in technologischen Prozessen.

Es gibt viele technologische Prozesse, bei denen IR-Emitter verwendet werden. Hier sind nur einige davon:

  • Farbtrocknung (Zweikomponentenfarben, Epoxidlacke),

  • Kunststoffverarbeitung (Vulkanisation von PVC, Tiefziehen von ABS-Kunststoff, Polyethylen, Polystyrol, Karosserieteile, Pulverbeschichtung)

  • Klebetrocknung

  • Lebensmittelverarbeitung (Erhitzen, Grillen, Sterilisieren und Pasteurisieren),

  • Textilien (Siebdruck, Abziehbilder auf T-Shirts, Teppichlatexing),

  • Schönheit und Gesundheit (Infrarot-Wärmekabinen, Saunen)


Edison Infrarot Keramiklampen

Bezogen auf hohle Keramikstrahler, sind mit einer E27-Kappe wie bei einer herkömmlichen Glühlampe erhältlich. Diese Basis wurde vor langer Zeit vom großen Erfinder T. Edison erfunden. Es ist der Buchstabe "E" im Namen der Kappe, der den Namen des Erfinders verewigt, und 27 ist der Durchmesser der Kappe in Millimetern. Das Design ist sehr praktisch: Sie schraubten es einfach in eine Patrone anstelle einer Glühlampe und sofort wurde es warm!

Es wird angenommen, dass diese Heizungen am häufigsten in der Tierhaltung verwendet werden.Selbst auf chinesischen Websites mit kostenlosem Versand können Sie anhand einer ungeschickten maschinellen Übersetzung aus dem Englischen verstehen, dass diese Heizungen für Kuhställe, Geflügelställe und Schweineställe ausgelegt sind.

Warum kann ein solcher Heizkörper nicht aufgehängt werden, wenn nicht zu Hause, dann zumindest am Arbeitsplatz? Schließlich ist es kein Geheimnis, dass sich unsere Arbeitgeber nicht darum kümmern, normale Arbeitsbedingungen zu schaffen: Im Sommer ist die Klimaanlage nicht ausreichend, und im Herbst, wenn die Heizung noch nicht eingeschaltet ist, müssen Sie in der Werkstatt, Werkstatt oder in der Konstruktionsabteilung eine mit Baumwolle gepolsterte Jacke anziehen.

Für die Heizungen von Edison sind Metallreflektoren erhältlich, mit denen die Wärmeübertragung in die richtige Richtung erhöht und die thermischen Auswirkungen auf Wände und Decken verringert werden können. Zu den gleichen Zwecken dienen auch Reflektoren, die mit anderen Heizungsarten verwendet werden. Das Aussehen der Heizung mit der E27-Basis ist in Abbildung 8 dargestellt.

Edisson Infrarotlampe

Abbildung 8. Edison-Infrarotlampe

Natürlich ist es notwendig, solche „Lampen“ in eine Hochtemperatur-Keramikpatrone zu schrauben.


Quarz- und Halogenemitter

Sie sind eine versiegelte Vakuumröhre aus Quarzglas, in deren Inneren sich eine Metallspirale mit hohem Widerstand befindet. In der Tat dies herkömmliche Wolframhalogenlampen. Je nach Ausführung der Spirale werden die Emitter in zwei Bereiche der Infrarotstrahlung unterteilt - Mittelwellenemitter und Kurzwellenemitter.

In der ersten ist die Spirale sternförmig, und in der Quarzröhre befindet sich ein unterstütztes Filament, das durch transparentes Quarzglas perfekt sichtbar ist. Die Frage ist, warum Spiralen mit verschiedenen Designs hergestellt werden. Was ist das Ergebnis einer solchen technologischen Forschung?

Halogenemitter mit einem unterstützten Filament arbeiten im Hochfrequenzbereich des IR und bieten die Möglichkeit, sich auf 2600 ° C zu erwärmen. Dieses Heizelement hat eine hohe Leistung und eine sehr schnelle Reaktionszeit, was es für kurze zyklische Prozesse, bei denen eine hohe spezifische Leistung erforderlich ist, unverzichtbar macht.


Heizelemente zum Heizen von Flugzeugen

Das Erhitzen auf solch hohe Temperaturen ist bei weitem nicht immer notwendig, und in diesen Fällen ist es notwendig, andere Heizgeräte zu verwenden, die Wärme nicht durch Strahlung, sondern in direktem Kontakt mit dem erhitzten Gegenstand übertragen. In diesem Fall wird die Oberfläche eines bestimmten Bereichs und einer bestimmten Form sowohl flach als auch gekrümmt erwärmt. Eine dieser Arten von Heizungen sind flache elastische Heizungen aus Silikon.

Silikon ist ein Organosiliciumpolymer, das aus Silicium und Kohlenstoffatomen besteht. Je nach Molekulargewicht können diese Polymere flüssige (Organosiliciumflüssigkeiten), elastische (Organosiliciumkautschuke) oder feste Produkte (Organosiliciumkunststoffe) sein.

Organosiliciumpolymere haben gute dielektrische Eigenschaften, zeichnen sich durch hohe Wärmebeständigkeit, gute wasserabweisende Eigenschaften und physiologische Inertheit aus, wodurch sie zur Erzeugung flacher Heizelemente verwendet werden können. Diese Konstruktion wird als Silikonheizmatten bezeichnet und wird in Fällen verwendet, in denen eine gleichmäßige Erwärmung einer Oberfläche erforderlich ist.


Silikonheizelemente

Es handelt sich um eine Konstruktion aus zwei Silikonschichten, zwischen denen ein Heizdraht oder ein geätzter Heizfilm angeordnet ist, wodurch Sie eine Vielzahl von Heizungsparametern erhalten. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit wird Silikon mit textilem Fiberglas verstärkt.

Diese Heizungen haben eine hohe Ansprechrate (kurze Heiz- / Abkühlzeit), die Genauigkeit der Temperaturerhaltung ist ziemlich hoch, insbesondere wenn die Heizung mit einem Temperatursensor und einem Thermostat ausgestattet ist.

Die geometrischen Abmessungen der Silikonmatten sind gering, die Dicke der Heizungen beginnt bei 0,7 mm, wodurch sie in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden können, von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen bis hin zum Erhitzen von Öl- oder Lackfässern.

Silikonheizungen weisen eine erhöhte Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Nässe auf. Daher werden sie für Laborgeräte, Anwendungen im Catering-Bereich sowie zum Schutz elektronischer Geräte vor Gefrieren und Kondensation empfohlen. Die einzige Einschränkung bei der Verwendung von Silikonheizelementen kann eine relativ niedrige Betriebstemperatur sein: 200 ° C im Dauerbetrieb und 230 ° C für kurze Zeit. Das Erscheinungsbild von Silikonheizungen ist in Abbildung 9 dargestellt.

Silikonheizungen

Abbildung 9. Silikonheizungen

Die Heizung aus dem geätzten Film ist in 10 gezeigt. Natürlich ist dieser leitende Pfad unter bestimmten Bedingungen gezeigt, tatsächlich ist er von einer anderen Silikonschicht bedeckt.

Geätzte Filmheizung

Abbildung 10

Heizungen mit geätzten Elementen sowie Heizungen mit Heizdraht sind in einer Vielzahl von Formen und Größen erhältlich. Geätzte Elemente bieten jedoch eine Vielzahl von Wärmeverteilungsschemata. Zusätzlich sorgt die große Fläche des geätzten Heizelements für eine höhere Leistungsdichte und eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Der Abstand zwischen den geätzten Leitern kann geringfügig geringer sein als bei Verwendung eines Heizdrahtes.

Zur Erleichterung der Installation sind viele Silikonheizungen auf der Rückseite mit einer selbstklebenden Folie ausgestattet. Moderne Klebetechnologien ermöglichen es, auch bei erhöhten Temperaturen, bei denen Silikonheizungen arbeiten, dauerhafte Verbindungen herzustellen, sodass die Verbindung zuverlässig und langlebig ist.

Fassheizungen werden oft als Thermohemden bezeichnet. Die gleichen Hemden gibt es für Heizbehälter sowie für den Boden von Fässern und Behältern. Natürlich sind diese Heizungen flach und ihre Größe entspricht den Abmessungen von Fässern oder Behältern. Micanite-Heizungen

Gilt auch für flache Heizelemente. Ihre Basis ist Mikanit - Glimmerpapier. Seine Basis ist eine Krume aus natürlichem Glimmer, die mit einem hitzebeständigen Bindemittel verbunden ist. Mehrere Schichten eines solchen Papiers werden unter hohem Druck und hoher Temperatur gepresst und verarbeitet, was zu Platten der gewünschten Größe führt.

Um die Betriebseigenschaften und die mechanische Festigkeit sicherzustellen, werden Micanit-Sandwiches in einem dünnen Metallgehäuse hergestellt, wodurch Heizelemente verschiedener Formen hergestellt werden können. Fig. 11 zeigt eine flache Mikanitheizung und eine Manschettenheizung. Solche Heizgeräte werden in Geräten zur Verarbeitung von Kunststoffen verwendet, deren Schmelztemperatur im Bereich von 180 bis 240 ° C liegt, was für Mikanitheizgeräte durchaus akzeptabel ist.

Micanite-Heizungen

Abbildung 11. Micanite-Heizungen

Um die Wärmeübertragung zu verbessern, werden Heizungen in Metallgehäusen mit Metallklammern und -klemmen auf das beheizte Element gedrückt oder einfach mit Draht verbunden.

Derzeit gibt es sehr viele verschiedene Systeme und Designs von Heizgeräten, mit denen Sie alle technologischen Aufgaben ausführen können. In diesem Artikel wurde nur ein kleiner Teil von ihnen beschrieben. Wenn jemand ernsthaft an diesem Problem interessiert ist, insbesondere an irgendeiner Art von Heizung, der Technologie seiner Anwendung, dann können solche Informationen immer in Internet-Suchmaschinen gefunden werden.

Siehe auch:Moderne elektrische Haushaltsheizungen

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Interessante Fakten zur Infraroterwärmung
  • Welcher Lufterhitzer ist besser: PETN oder Keramik?
  • Moderne elektrische Haushaltsheizungen. Fortsetzung
  • Infrarotstrahler
  • Moderne elektrische Haushaltsheizungen

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Guten Tag. Interessante Artikel. Übrigens kann ich Heizelemente auf Quarzrohren mit einer Fechralspirale herstellen. Vielleicht ist jemand interessiert?
    Mit freundlichen Grüßen Yuri

     
    Kommentare:

    # 2 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Guten Tag. Wir müssen den Pavillon erwärmen, der an drei Seiten geschlossen ist. Die Heizfläche beträgt 15 qm Ich möchte die Paneele in der Decke verstecken. Der Temperaturbereich liegt zwischen -15 und -40. Was raten?

     
    Kommentare:

    # 3 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Vielen Dank!

     
    Kommentare:

    # 4 schrieb: Alexander | [Zitat]

     
     

    Yuri,