Elemente de încălzire moderne

În articol "Elemente de încălzire electrică" S-a vorbit în principal despre elemente de încălzire tubulară - elemente de încălzire și spirale deschise. În plus, există multe alte elemente, unele având aproape aceeași vârstă cu spirala deschisă, în timp ce altele au apărut relativ recent, datorită dezvoltării tehnologiilor moderne. Despre aceste încălzitoare, noi și nu foarte multe, vor fi discutate în acest articol.

Elemente de încălzire prin infraroșu

Sunt utilizate în diferite dispozitive, în primul rând încălzitoare cu infraroșu pentru încălzirea spațiului. Mai simplu spus, acestea sunt aparate de încălzit care creează confort într-o casă, apartament, birou sau atelier. Pentru diferite condiții, se utilizează o mare varietate de modele de încălzire. Încălzitoarele infraroșii pot fi de asemenea utilizate în diferite echipamente tehnologice unde este necesară încălzirea anumitor obiecte.

Un exemplu izbitor de astfel de echipamente tehnologice sunt stațiile de lipit cu infraroșu și dulapurile și cuptoarele moderne de încălzire de laborator. Încălzirea IR este utilizată pe scară largă în lipirea în grup a plăcilor de circuit imprimat cu componente SMD.

Figura 1. Instalarea lipirilor în grup cu încălzire IR: 1 - ventilație de evacuare, 2 - matrice de lămpi IR, 3 - placă, 4 - lampă IR, 5 - reflector, 6 - dispozitiv de răcire, 7 - transportor

Radiația IR, ce este și cum funcționează

Radiația infraroșie este una dintre componentele spectrului solar. Razele IR sunt situate în zona de joasă frecvență a luminii solare. Ei sunt cei care ne aduc căldură pe Pământ. În același timp, razele infraroșii trec nestingherite prin aer, fără a-l încălzi deloc. Suprafața pământului este încălzită și tot ce se găsește pe calea luminii solare. Și abia atunci, aerul se încălzește din obiecte calde. Acesta este motivul pentru care aerul este rece dimineața până când răsare soarele. Încălzitoare infraroșii, care sunt baza industrială și încălzitoare de uz casnic.

Desigur, gama de încălzitoare IR realizate de om nu este la fel de largă ca cea a luminii solare și se află în regiunea de lungime de undă a intervalului IR cu o lungime de undă de λ = 50-2000 μm. Mai mult, cu cât temperatura corpului încălzit este mai mică, cu atât lungimea de undă este mai lungă. În general, gama de radiații IR este mult mai largă și este împărțită în trei subranje

• regiunea cu unde scurte: λ = 0,74-2,5 microni,

• regiunea de undă medie: λ = 2,5-50 microni,

• regiunea lungimii de undă lungă: λ = 50-2000 microni,

dar elementele de încălzire cu infraroșu funcționează numai în partea de lungime de undă a spectrului IR. Diferite elemente de încălzire IR sunt baza pentru crearea de încălzitoare cu infraroșu. Deoarece căldura din elementele de încălzire cu infraroșu este transmisă în principal prin radiații de căldură, acestea sunt adesea numite emițătoare cu infraroșu.

Cum sunt aranjate încălzitoarele IR?

De fapt, proiectarea încălzitorului IR este simplă și nepretențioasă: elementul de încălzire - radiatorul este plasat în carcasa unuia sau altuia, în interiorul carcasei există un reflector - reflector, borne pentru conectarea caloriferului și terminale exterioare pentru fire exterioare. Figura 2 prezintă o versiune atât de simplă a încălzitorului.

Figura 2. Proiectare încălzitor IR: 1 - reflector (reflector), 2 - plasă de protecție, 3 - întrerupător, 4 - suport de montare, 5 - lampă cu infraroșu de carbon, 6 - capac, 7 - cutie de borne, 8 - cablu de alimentare, 9 - o furculiță.

Este evident imediat că încălzitorul acestui design este foarte asemănător cu un reflector pentru lămpile cu halogen, folosit pentru iluminarea publicității, fațadele clădirii, treptele pridvorului, o parte din curte din apropierea casei. În general, un fel de zonă relativ mică, așa-numita iluminat local.

Prin urmare, cu ajutorul încălzitoarelor IR, este posibil să se încălzească nu întreaga zonă a camerei, ci doar o parte din ea. Economisirea de energie este vizibilă cu ochiul liber: de ce să încălziți întreaga cameră dacă puteți încălzi doar un colț? Un exemplu de încălzire individuală a unui lucrător de birou este prezentat în figura 3.

Figura 3. Încălzire prin IR

Aceasta este exact opțiunea de încălzire care poate fi obținută folosind încălzitorul prezentat în figura 2. Dacă doriți să faceți încălzire, de exemplu într-o cafenea, veți avea nevoie de încălzitoare cu un design ușor diferit, care pot fi instalate în tavan, cum ar fi lămpile cu lămpi fluorescente. Această opțiune este prezentată în figura 4. În principiu, încălzitoarele pot fi agățate peste fiecare masă sau pur și simplu într-un model de tablă de control.

Figura 4. Încălzire completă

Puteți găsi o mulțime de scheme similare de încălzire, deoarece încălzitoarele IR sunt folosite pentru încălzirea încăperilor destul de mari: ateliere, depozite, ateliere și chiar mici zone exterioare. De exemplu, poate fi un foișor lângă casă sau un pridvor de restaurant cu mese. Încălzitorul cu infraroșu prezentat în figura 2 folosește o lampă cu carbon infraroșu, ce este, cum este aranjat și care sunt proprietățile sale?

Lampa de carbon

Este un tub vidat din sticlă de cuarț, în interiorul căruia se află un element radiant format din fibră de carbon (carbon), mai precis din mai multe fibre răsucite într-un mănunchi. Uneori acest element radiant se numește spirală carbonică, deși acest lucru nu este complet corect.

Fibra de carbon a apărut relativ recent, dar a câștigat o mare popularitate în diverse tehnologii. Nu sunt emise numai emisii de carbon. Folosind tehnologii speciale fibra de carbon este realizată din fibră de carbon.

Gama de aplicații ale materialelor plastice din carbon este foarte largă, aproximativ douăzeci de direcții: de la tehnologia aeronavei și rachetelor la corzi pentru instrumente muzicale. Materialele plastice din carbon sunt utilizate pe scară largă în industria auto, în special în mașinile sport. Cei care sunt pasionați de pescuitul amator și sport, au apreciat toate farmecele tijelor de carbon.

Fibra de carbon are o structură fibroasă, ceea ce crește semnificativ aria radiațiilor. Această zonă este de zeci și de sute de ori mai mare decât suprafața spiralei de nichrom, tungsten, ceramică, flamentină sau alte materiale. O astfel de zonă dezvoltată duce la faptul că transferul de căldură al fibrei de carbon este cu 30 ... 40% mai mare decât cel al elementelor de încălzire convenționale.

Când se aplică tensiune, fibra de carbon se încălzește instantaneu, generarea de căldură radiantă începe imediat, în plus, fără radiații nocive în partea ultravioletă a spectrului. Transferul crescut de căldură al fibrei de carbon duce la un consum de energie mai economic decât încălzitoarele convenționale din spirală nichromă.

Cu același consum de energie, încălzitoarele de carbon generează mai multă căldură. Căldura nu trece sub tavan, ca în cazul încălzirii, de exemplu, un calorifer de ulei sau o baterie de încălzire centrală.

Radiația optică a lămpilor cu carbon este foarte mică. O strălucire roșie ușor vizibilă nu afectează deloc vederea, nu orbește, dar strălucirea este încă vizibilă. Figura 5 prezintă un încălzitor de uz casnic, bazat pe lămpi de carbon.

Figura 5. Funcționarea încălzitorului de carbon

În partea de sus a încălzitorului sunt comutatoare care setează modurile de funcționare. În suportul încălzitorului există o acționare electrică, care creează o balansare a încălzitorului în diferite direcții, similar cu modul în care fac fanii. Cu aceste viraje se obține o creștere a zonei de încălzire.

Vezi și pe acest subiect:Fapte interesante despre încălzirea cu infraroșu

Incalzitoare cu infrarosu ceramice (emitatoare)

Sunt un încălzitor obișnuit, „închis” într-o înveliș ceramic - cazul. Ceramica este încălzită de căldură de la încălzitor și deja din aceasta, radiațiile termice sunt emise în mediul extern. Învelișul ceramic are o zonă de mai multe ori față de încălzitor, de aceea, căldura este dată mai activ.

Aspectul încălzitorului ceramic este prezentat în figura 6. Astfel de încălzitoare sunt adesea numite încălzitoare cu panouri infraroșii. Forma panourilor de încălzire este cea mai diversă. Încălzitorul poate fi plat, concave sau, invers, convex.

Figura 6. Aspectul unui încălzitor ceramic

Pe suprafața frontală, puteți lua în considerare configurația încălzitorului, pe suprafața din spate se află cabluri izolate cu margele ceramice. Temperatura de lucru a încălzitoarelor ceramice este de 700 ... 750 de grade, puterea specifică a suprafeței este de până la 64 kW / m2. Puterea încălzitoarelor ceramice poate varia de la câteva zeci de wați la mai mulți kilowati. Ceea ce se numește, pentru toate ocaziile.

Unele tipuri de încălzitoare ceramice au o bobină deschisă și vizibilă, cum ar fi tipul HSR. Temperatura de funcționare a încălzitorului este de 900 ° C; încălzitorul este proiectat pentru încălzirea rapidă. Aspectul încălzitorului HSR este prezentat în figura 7.

Figura 7. Încălzitor tip HSR

Încălzitoarele IR din ceramică sunt de trei tipuri: volumetrice (solide), tubulare și, de asemenea, încălzitoare cu un termocuplu încorporat. Elementele volumetrice sunt suficient de inerțiale, se încălzesc mult timp și se răcesc lent. În cazurile în care aveți nevoie de încălzitor / pornit încălzitor, se folosesc încălzitoare tubulare.

Sunt mai puțin inerțiale, ceea ce le permite să fie utilizate în diferite procese tehnologice, unde este necesară menținerea temperaturii exacte a mediului de lucru prin pornirea / oprirea periodică a emițătorului. Datorită masei reduse, rata de încălzire a emițătoarelor goale este cu 40% mai mare decât cea a celor mai mari.

Spre deosebire de emițătorii în vrac, cea mai mare parte a radiațiilor de la emișoarele goale este îndreptată înainte. Radiația din spate este prevenită de o barieră termică goală din partea din spate, care asigură condiții de temperatură reduse pentru elementele structurilor de carcasă și, de asemenea, crește eficiența emițătorului. Față de caloriferele de aceeași putere, reducerea consumului de energie electrică ajunge la 15%.

Când utilizați un radiator de volum, o astfel de distribuție a căldurii poate fi obținută doar cu ajutorul unui reflector. Unele tipuri de încălzitoare IR cu panou au un termocuplu încorporat de tip K sau J, care permite controlul și reglarea precisă a temperaturii. Este foarte convenabil pentru utilizare în procese tehnologice.

Există o mulțime de procese tehnologice în care se utilizează emițătoare de IR. Iată doar câteva dintre ele:

• Uscarea vopselelor (vopsele cu două componente, lacuri epoxidice),

• Prelucrarea materialelor plastice (vulcanizarea PVC-ului, termoformarea plasticului ABS, polietilenă, polistiren, părți ale unui corp auto, acoperire cu pulbere)

• Uscare adezivă

• Prelucrarea alimentelor (menținerea încălzită, grătarul, sterilizarea și pasteurizarea),

• Textile (serigrafie, decalcomanii pe tricouri, latexing pentru covoare),

• Frumusețe și sănătate (cabine de căldură cu infraroșu, saune)

Lămpi ceramice cu infraroșu Edison

În legătură cu emițătoarele ceramice goale, sunt disponibile cu un capac E27, ca o lampă cu incandescență convențională. Această bază a fost inventată cu mult timp în urmă de marele inventator T. Edison. Litera „E” este denumită capacul care imortalizează numele inventatorului, iar 27 este diametrul capacului în milimetri. Designul este foarte convenabil: l-au înșurubat pur și simplu într-un cartuș în locul unei lămpi incandescente și imediat a devenit cald!

Se crede că aceste încălzitoare sunt cel mai des utilizate în zootehnie.Chiar și pe site-urile chinezești cu livrare gratuită, dintr-o traducere automată stângace din engleză, puteți înțelege că aceste încălzitoare sunt concepute pentru vaci, case de pasăre și porci.

De ce nu poate fi atârnat un astfel de radiator dacă nu acasă, atunci cel puțin la locul de muncă? La urma urmei, este departe de un secret faptul că angajatorii noștri nu se deranjează să creeze condiții normale de lucru: vara nu există suficient aer condiționat, iar toamna, când încă nu s-a pornit încălzirea, trebuie să puneți o geacă căptușită din bumbac în atelier, atelier sau în departamentul de proiectare.

Reflectoarele metalice sunt disponibile pentru încălzitoarele Edison, ceea ce permite creșterea transferului de căldură în direcția corectă și reducerea efectului termic pe pereți și tavane. De fapt, în aceleași scopuri, servește și reflectoarele folosite cu alte tipuri de încălzitoare. Aspectul încălzitorului cu baza E27 este prezentat în figura 8.

Figura 8. Lampa infraroșie Edison

În mod firesc, este necesar să înșurubați astfel de „becuri” într-un cartuș ceramic cu temperaturi ridicate.

Emitatori de cuarț și halogen

Sunt un tub de vid sigilat din sticlă de cuarț, în interiorul căruia se află o spirală de metal cu rezistență ridicată. De fapt, aceasta lămpi convenționale cu halogen de wolfram. În funcție de proiectarea spiralei, emițătorii sunt împărțiți în două game de radiații infraroșii - emițători cu undă medie și emițători cu undă scurtă.

În primul dintre ele, spirala are o formă de stea, iar în al doilea rând, în interiorul tubului de cuarț se află un filament susținut, care este perfect vizibil prin sticla transparentă de cuarț. Întrebarea este: de ce să formăm spirale de diferite proiecte, care este rezultatul unei astfel de cercetări tehnologice?

Emitenții cu halogen cu un filament suportat funcționează în domeniul de frecvență înaltă a IR și oferă capacitatea de a se încălzi până la 2600 ° C. Acest element de încălzire are o putere mare, timp de răspuns foarte rapid, ceea ce îl face indispensabil în procesele ciclice scurte, unde este necesară o putere specifică ridicată.

Elemente de încălzire pentru avioane de încălzire

Încălzirea la temperaturi atât de ridicate este departe de a fi întotdeauna necesară, iar în aceste cazuri este necesară utilizarea altor încălzitoare care transmit căldură nu prin radiație, ci în contact direct cu obiectul încălzit. În acest caz, suprafața unei anumite zone și forme este încălzită, atât plană cât și curbă. Unul dintre aceste tipuri de încălzitoare sunt încălzitoarele elastice plate din silicon.

Silicona este un polimer organosilicon compus din silici și atomi de carbon. În funcție de greutatea moleculară, acești polimeri pot fi lichizi (lichide organosiliconice), elastice (cauciucuri organosiliconice) sau produse solide (materiale plastice organosiliconice).

Polimerii organosilicon au caracteristici dielectrice bune, se caracterizează prin rezistență ridicată la căldură, proprietăți bune hidrofugante, inertitate fiziologică, care le permite să fie folosite pentru a crea elemente de încălzire plane. Acest design se numește covorașe de încălzire din silicon și este utilizat în cazurile în care este necesară o încălzire uniformă a oricărei suprafețe.

Elemente de încălzire din silicon

Sunt o construcție a două straturi de silicon, între care este plasat un fir de încălzire sau o peliculă de încălzire gravată, care vă permite să obțineți o varietate de parametri de încălzire. Pentru a crește rezistența mecanică, siliconul este consolidat cu fibra de sticlă textilă.

Aceste încălzitoare au o rată de răspuns mare (timp de încălzire / răcire scurt), precizia menținerii temperaturii este destul de mare, mai ales dacă încălzitorul este echipat cu un senzor de temperatură și un termostat.

Dimensiunile geometrice ale covorașelor din silicon sunt mici, grosimea încălzitorilor pornește de la 0,7 mm, ceea ce le permite să fie utilizate într-o varietate de zone, de la vehicule aerospațiale și care se termină cu încălzirea butoaielor de uleiuri sau vopsele.

Încălzitoarele din silicon au o rezistență crescută la umiditate și umiditate, de aceea sunt recomandate pentru echipamente de laborator, aplicații în domeniul catering, precum și pentru a proteja echipamentele electronice de îngheț și condens. Singura restricție privind utilizarea elementelor de încălzire din silicon poate fi o temperatură de funcționare relativ scăzută: 200 ° C în funcționare continuă și 230 ° C pentru un timp scurt. Aspectul încălzitorilor de silicon este prezentat în figura 9.

Figura 9. Încălzitoare de silicon

Încălzitorul din filmul gravat este prezentat în figura 10. În mod natural, această cale conductivă este prezentată condiționat, de fapt, este acoperită de un alt strat de silicon.

Figura 10

Încălzitoarele cu elemente gravate, precum și încălzitoarele cu fir de încălzire, sunt disponibile într-o mare varietate de forme și dimensiuni, cu toate acestea, elementele gravate oferă o mare varietate de scheme de distribuție a căldurii. În plus, suprafața mare a elementului de încălzire gravat asigură o densitate mai mare a puterii și o distribuție uniformă a căldurii. Distanța dintre conductoarele gravate poate fi obținută puțin mai mică decât în ​​cazul utilizării unui fir de încălzire.

Pentru o ușurință de instalare, multe încălzitoare din silicon pe partea din spate sunt echipate cu o peliculă autoadezivă. Tehnologiile moderne de adeziv fac posibilă crearea de îmbinări durabile chiar și la temperaturi ridicate, la care funcționează încălzitoarele din silicon, astfel încât îmbinarea este fiabilă și durabilă.

Încălzitoarele de baril sunt adesea numite cămăși termice. Aceleași cămăși există și pentru containere de încălzire, precum și pentru fundurile butoaielor și recipientelor. În mod natural, aceste încălzitoare sunt plane, iar dimensiunile lor corespund dimensiunilor butoaielor sau containerelor. Incalzitoare Micanite

De asemenea, se aplică elementelor de încălzire plane. Baza lor este hârtia micanită. Baza sa este o firimituri de mica naturală, lipite cu un liant rezistent la căldură. Mai multe straturi de astfel de hârtie sunt presate și prelucrate la presiune și temperatură ridicate, rezultând plăci de dimensiunea dorită.

Pentru a asigura calitățile operaționale și rezistența mecanică, sandvișurile cu micanit sunt produse într-o carcasă subțire de metal, care permite crearea de încălzitoare de diferite forme. Figura 11 prezintă un încălzitor micanit plat și un încălzitor cu manșetă. Astfel de încălzitoare sunt utilizate în echipamentele pentru prelucrarea materialelor plastice, a căror temperatură de topire este în domeniul de 180 ... 240 ° C, ceea ce este destul de acceptabil pentru încălzitoarele cu micanit.

Figura 11. Încălzitoare cu micanit

Pentru a îmbunătăți transferul de căldură, încălzitoarele din cutii metalice sunt apăsate pe elementul încălzit cu brațe și cleme metalice, sau chiar legate pur și simplu cu sârmă.

În prezent, există o mulțime de sisteme și modele diferite de încălzitoare care vă permit să efectuați orice sarcini tehnologice. În acest articol, a fost descrisă doar o mică parte din ele. Dacă cineva este serios interesat de această problemă, în special de orice tip de încălzitor, de tehnologia aplicației sale, atunci aceste informații pot fi întotdeauna găsite în motoarele de căutare pe Internet.

Vezi și:Încălzitoare electrice moderne de uz casnic