Moderna värmeelement

I artikeln "Elektriska värmeelement" Det berättades främst om rörformiga värmeelement - värmeelement och öppna spiraler. Dessutom finns det många andra element, av vilka några är nästan samma ålder som den öppna spiralen, medan andra har dykt upp relativt nyligen, tack vare utvecklingen av modern teknik. Om dessa värmare, nya och inte särskilt, kommer att diskuteras i denna artikel.

Infraröd värmeelement

De används främst i olika enheter infraröda värmare för rumsuppvärmning. Enkelt uttryckt, detta är värmeapparater som skapar komfort i ett hus, lägenhet, kontor eller verkstad. För olika förhållanden används en mängd olika värmareutformningar. Infraröda värmare kan också användas i olika tekniska apparater där uppvärmning av vissa föremål krävs.

Ett slående exempel på sådan teknisk utrustning är infrarödlödningsstationer och moderna laboratorievärmeskåp och ugnar. IR-uppvärmning används ofta i grupplödning av tryckta kretskort med SMD-komponenter.

Bild 1. Installation av grupplödning med IR-uppvärmning: 1 - avgasventilation, 2 - matris med IR-lampor, 3 - kretskort, 4 - IR-lampa, 5 - reflektor, 6 - kylanordning, 7 - transportör

IR-strålning, vad det är och hur det fungerar

Infraröd strålning är en av komponenterna i solspektrumet. IR-strålar är belägna i det lägsta frekvensområdet för solljus. Det är de som ger oss värme till jorden. Samtidigt passerar infraröda strålar obehindrat genom luften utan att värma det alls. Jordens yta värms upp, och allt som finns i solskenets väg. Och först då värmer luften från varma föremål. Därför är luften sval på morgonen tills solen står upp. Infraröda värmare, som är grunden för industriella och husvärmare.

Naturligtvis är utbudet av konstgjorda IR-värmare inte så stort som solljuset och ligger i IR-intervallets långa våglängdsområde med en våglängd av λ = 50–2000 μm. Dessutom, ju lägre temperaturen på den uppvärmda kroppen, desto längre är våglängden. Generellt sett är IR-strålningsområdet mycket bredare och delas upp i tre subranges

• kortvågsregion: λ = 0,74-2,5 mikron,

• Midvågregion: λ = 2,5-50 mikron,

• lång våglängdsregion: λ = 50-2000 mikron,

men infraröda värmeelement fungerar endast i den långa våglängdsdelen av IR-spektrumet. Olika IR-värmeelement är basen för att skapa infraröda värmare. Eftersom värmen från infrarödvärmeelement överförs huvudsakligen av värmestrålning, kallas de ofta infraröda sändare.

Hur är IR-värmare ordnade?

Faktum är att konstruktionen av IR-värmaren är enkel och opretentiös: värmeelementet - kylaren är placerad i höljet i en eller annan design, inuti höljet finns det en reflektor - reflektor, plintar för anslutning av kylaren och ytterterminaler för externa ledningar. Figur 2 visar en så enkel version av värmaren.

Bild 2. Konstruktion av IR-värmare: 1 - reflektor (reflektor), 2 - skyddsnät, 3 - strömbrytare, 4 - monteringsfäste, 5 - infraröd kollampa, 6 - lock, 7 - plintlåda, 8 - nätsladd, 9 - en gaffel.

Det är omedelbart uppenbart att värmaren i denna design liknar en strålkastare för halogenlampor, som används för att belysa reklam, byggnadsfasader, trappor på verandan, en del av gården nära huset. I allmänhet ett slags relativt litet område, den så kallade lokala belysningen.

Därför är det med hjälp av IR-värmare också möjligt att värma upp hela rummet utan bara en del av det. Energibesparing märks med det blotta ögat: varför värma upp hela rummet om du bara kan värma bara ett hörn? Ett exempel på individuell uppvärmning av en kontorsarbetare visas i figur 3.

Bild 3. Spot IR-uppvärmning

Det här är exakt värmealternativet som kan erhållas med hjälp av värmaren som visas i figur 2. Om du vill göra uppvärmning, till exempel på ett kafé, behöver du värmare av något annorlunda design som kan installeras i taket, som lampor med lysrör. Detta alternativ visas i figur 4. I princip kan värmare hängas över varje bord, eller helt enkelt i ett rutmönster.

Bild 4. Full uppvärmning

Du kan hitta många liknande värmesystem, eftersom IR-värmare används för att värma ganska stora rum: verkstäder, lager, verkstäder och till och med små utomhusområden. Till exempel kan det vara ett lusthus nära huset eller en restaurangveranda med bord. Den infraröda värmaren som visas i figur 2 använder en infraröd kollampa, vad är den, hur är den ordnad och vad är dess egenskaper?

Kollampa

Det är ett vakuumrör tillverkat av kvartsglas, där det finns ett strålningselement av kol (kol) fiber, mer exakt av flera fibrer tvinnade till en bunt. Ibland kallas detta utstrålande element en kolspiral, även om detta inte är helt korrekt.

Kolfiber har visat sig relativt nyligen, men har vunnit stor popularitet inom olika tekniker. Inte bara koldioxidutsläppare är gjorda av det. Med hjälp av speciell teknik är kolfiber tillverkad av kolfiber.

Användningsområdet för kolplast är mycket brett, cirka tjugo riktningar: från flygplan- och raketeknik till strängar för musikinstrument. Kolplast används ofta inom bilindustrin, främst i sportbilar. De som är förtjust i amatör- och sportfiske uppskattade alla charms av kolstänger.

Kolfiber har en fibrös struktur som ökar strålningsområdet avsevärt. Detta område är tiotals och hundratals gånger större än området för spiral av nikrom, volfram, keramik, flamentin eller andra material. Ett sådant utvecklat område leder till det faktum att värmeöverföringen av kolfiber är 30 ... 40% högre än för konventionella värmeelement.

När spänning appliceras värms kolfiberen upp direkt, generering av strålningsvärme börjar omedelbart, dessutom utan skadlig strålning i den ultravioletta delen av spektrumet. Ökad värmeöverföring av kolfiber leder till en mer ekonomisk energiförbrukning än konventionella värmare tillverkade av nichrom spiral.

Med samma kraftförbrukning genererar kolvärmare mer värme. Värmen går inte under taket, som vid uppvärmning, till exempel en oljeradiator eller ett centralvärmebatteri.

Den optiska strålningen av kollampor är mycket liten. En lätt synlig röd glöd påverkar inte synen alls, är inte blind, men glödet är fortfarande märkbart. Figur 5 visar en fungerande hushållsvärmare baserad på kollampor.

Bild 5. Drift av kolvärmare

Överst på värmaren finns omkopplare som ställer in driftslägen. I stativet på värmaren finns en elektrisk drivenhet som skapar en gungning av värmaren i olika riktningar, liknande hur fläktarna gör det. Med dessa svängar uppnås en ökning av uppvärmningsområdet.

Se också om detta ämne:Intressanta fakta om infraröd uppvärmning

Infraröda keramiska värmare (emittrar)

De är en vanlig värmare, "fängslad" i ett keramiskt skal - fallet. Keramik värms upp av värme från värmaren, och redan från den släpps termiska strålar ut i den yttre miljön. Det keramiska skalet har ett område flera gånger uppvärmningsområdet, varför värme ges mer aktivt.

Utseendet på den keramiska värmaren visas i figur 6. Sådana värmare kallas ofta panelen infraröda värmare. Formen på värmepanelerna är den mest varierande. Värmaren kan vara platt, konkav eller omvänt konvex.

Bild 6. Utseende på en keramisk värmare

På den främre ytan kan du ta hänsyn till värmarens konfiguration; på baksidan finns trådledningar isolerade med keramiska pärlor. Arbetstemperaturen för keramiska värmare är 700 ... 750 grader, den specifika ytkraften är upp till 64 kW / m2. Kraften hos keramiska värmare kan variera från flera tiotals watt till flera kilowatt. Vad som kallas, för alla tillfällen.

Vissa typer av keramiska värmare har en öppen, synlig spole, till exempel HSR-typen. Värmarens driftstemperatur är 900 ° C; värmaren är konstruerad för snabb uppvärmning. Utseendet på HSR-värmaren visas i figur 7.

Bild 7. HSR-värmeapparat

IR-värmare i keramik finns i tre typer: volymetriska (fasta), ihåliga och även värmare med inbyggt termoelement. Volumetriska element är tillräckligt tröghet, värms upp under lång tid och svalnar långsamt. I fall där du behöver periodisk på / av värmare används ihåliga värmare.

De är mindre tröghet, vilket gör att de kan användas i olika tekniska processer, där det är nödvändigt att bibehålla den exakta temperaturen på arbetsmediet genom att regelbundet sätta på / stänga av sändaren. På grund av den minskade massan är uppvärmningshastigheten för ihåliga emittrar 40% högre än för bulk.

Till skillnad från bulkutsändare riktas huvuddelen av strålningen från ihåliga emittrar framåt. Återstrålning förhindras av en ihålig termisk barriär från baksidan, som ger sparsamma temperaturförhållanden för element i husstrukturer, och ökar också emitterns effektivitet. Jämfört med volymradiatorer med samma effekt når reduktionen i elförbrukning 15%.

Vid användning av en volymkylare kan en sådan värmefördelning endast erhållas med en reflektor. Vissa typer av IR-värmepaneler har en inbyggd termoelement typ K eller J, vilket möjliggör exakt styrning och reglering av temperaturen. Det är mycket bekvämt att använda i tekniska processer.

Det finns många tekniska processer där IR-sändare används. Här är bara några av dem:

• Torkning av färg (tvåkomponentfärger, epoxylack),

• Plastbearbetning (vulkanisering av PVC, termoformning av ABS-plast, polyeten, polystyren, delar av en automatisk kropp, pulverbeläggning)

• Limtorkning

• Livsmedelsbearbetning (upprätthålla uppvärmd, grillning, sterilisering och pastörisering),

• Textilier (silketryck, dekaler på t-skjortor, matta latexing),

• Skönhet och hälsa (infraröd värmebås, bastu)

Edison infraröda keramiska lampor

Förhållande till ihåliga keramiska sändare, finns med en E27-kåpa, som en konventionell glödlampa. Denna bas uppfanns för länge sedan av den stora uppfinnaren T. Edison. Det är bokstaven "E" i namnet på locket som odödliggör uppfinnarens namn, och 27 är lockets diameter i millimeter. Konstruktionen är väldigt bekväm: skruvas bara in i en patron istället för en glödlampa, och det blev omedelbart varmt!

Det antas att dessa värmare oftast används i djuruppfödning.Även på kinesiska webbplatser med gratis leverans, från en klumpig maskinöversättning från engelska, kan du förstå att dessa värmare är avsedda för laddar, fjäderfähus och svin.

Varför kan inte en sådan radiator hängas om inte hemma, åtminstone på arbetsplatsen? Det är ju långt ifrån en hemlighet att våra arbetsgivare inte bryr sig om att skapa normala arbetsförhållanden: på sommaren finns det inte tillräckligt med luftkonditionering, och på hösten, när värmen ännu inte har slagits på, måste du ta på dig en bomullstoppad jacka i verkstaden, verkstaden eller i designavdelningen.

Metallreflektorer finns tillgängliga för Edisons värmare, vilket gör det möjligt att öka värmeöverföringen i rätt riktning och minska den termiska effekten på väggar och tak. Faktiskt för samma ändamål tjänar även reflektorer som används med andra typer av värmare. Utseendet på värmaren med E27-basen visas i figur 8.

Bild 8. Infraröd lampa för Edison

Naturligtvis är det nödvändigt att skruva sådana “glödlampor” i en keramisk patron med hög temperatur.

Kvarts- och halogenutsläppare

De är ett förseglat vakuumrör tillverkat av kvartsglas, inuti det finns en spiral av metall med hög motstånd. I själva verket detta konventionella volframhalogenlampor. Beroende på spiralens utformning är emittrarna indelade i två områden med infraröd strålning - medellångsemitter och kortvågsemitter.

I den första av dem har spiralen en stjärnaform, och för det andra finns det inuti kvartsröret ett stöttande glödtråd, som är perfekt synligt genom genomskinligt kvartsglas. Frågan är, varför göra spiraler av olika mönster, vad är resultatet av sådan teknisk forskning?

Halogenutsläppare med en stödd filament arbetar inom IR-frekvensområdet och ger möjlighet att värma upp till 2600 ° C. Detta värmeelement har en hög effekt, mycket snabb responstid, vilket gör det nödvändigt i korta cykliska processer där hög specifik effekt krävs.

Värmeelement för värmeplan

Uppvärmning till så höga temperaturer är långt ifrån alltid nödvändig, och i dessa fall är det nödvändigt att använda andra värmare som överför värme inte genom strålning, utan i direkt kontakt med det uppvärmda föremålet. I detta fall upphettas ytan på ett visst område och form, både platt och krökt. En av dessa typer av värmare är platta elastiska värmare av silikon.

Silikon är en organosilikonpolymer som består av kisel- och kolatomer. Beroende på molekylvikten kan dessa polymerer vara flytande (organosilikonvätskor), elastiska (organosilikongummier) eller fasta produkter (organosilikonplast).

Organosilikonpolymerer har goda dielektriska egenskaper, kännetecknas av hög värmebeständighet, god vattenavvisande egenskaper, fysiologisk inertitet, vilket gör att de kan användas för att skapa platta värmeelement. Denna design kallas silikonuppvärmningsmattor och används i fall där enhetlig uppvärmning av någon yta krävs.

Silikonvärmeelement

De är en konstruktion av två lager silikon, mellan vilka en värmetråd eller en etsad värmefilm placeras, vilket gör att du kan få en mängd olika värmeparametrar. För att öka den mekaniska hållfastheten förstärks silikon med textilfiberglas.

Dessa värmare har en hög svarsfrekvens (kort uppvärmning / kylningstid), noggrannheten i temperaturunderhållet är ganska hög, särskilt om värmaren är utrustad med en temperatursensor och en termostat.

De geometriska måtten på silikonmattorna är små, tjockleken på värmaren börjar från 0,7 mm, vilket gör att de kan användas i olika områden, allt från flyg- och rymdfarkoster och slutar med upphettning av fat oljor eller färger.

Silikonvärmare har ökat motståndskraft mot fukt och fukt, därför rekommenderas de för laboratorieutrustning, applikationer inom cateringområdet samt för att skydda elektronisk utrustning från frysning och kondens. Den enda begränsningen för användning av silikonvärmeelement kan vara en relativt låg driftstemperatur: 200 ° C i kontinuerlig drift och 230 ° C under en kort tid. Utseendet på silikonvärmare visas i figur 9.

Bild 9. Silikonvärmare

Värmaren från den etsade filmen visas i figur 10. Naturligtvis visas denna ledande bana villkorligt, täcker den faktiskt av ett annat lager av silikon.

Figur 10

Värmare med etsade element, liksom värmare med värmetråd, finns i en mängd olika former och storlekar, men etsade element tillhandahåller ett brett utbud av värmefördelningssystem. Dessutom ger det stora området av det etsade värmeelementet en högre effektdensitet och jämn värmefördelning. Avståndet mellan de etsade ledarna kan erhållas något mindre än för användning av en värmetråd.

För att underlätta installationen är många silikonvärmare på baksidan utrustade med en självhäftande film. Moderna limtekniker gör det möjligt att skapa hållbara fogar även vid förhöjda temperaturer, där silikonvärmare fungerar, så att anslutningen är pålitlig och hållbar.

Fatvärmare kallas ofta termiska tröjor. Samma skjortor finns för uppvärmning av containrar, liksom bottnarna i fat och containrar. Naturligtvis är dessa värmare platt, och deras storlekar motsvarar dimensionerna på fat eller containrar. Micanite värmare

Applicera även på platta värmeelement. Deras grund är micanit - glimmerpapper. Basen är en smula av naturlig glimmer, bunden med ett värmebeständigt bindemedel. Flera lager av sådant papper pressas och bearbetas under högt tryck och temperatur, vilket resulterar i plattor med önskad storlek.

För att säkerställa prestanda och mekanisk hållfasthet produceras micanit "smörgåsar" i ett hölje av tunn metall, vilket gör att du kan skapa värmare i olika former. Figur 11 visar en platt micanitvärmare och en manschettvärmare. Sådana värmare används i utrustning för bearbetning av plast, vars smälttemperatur ligger i intervallet 180 ... 240 ° C, vilket är ganska acceptabelt för micanitvärmare.

Bild 11. Mikanitvärmare

För att förbättra värmeöverföringen pressas värmare i metallfall till det uppvärmda elementet med metallfästen och klämmor, eller till och med helt enkelt bundna med tråd.

För närvarande finns det många olika system och konstruktioner av värmare som gör att du kan utföra alla tekniska uppgifter. I den här artikeln beskrivs bara en liten del av dem. Om någon är allvarligt intresserad av detta problem, särskilt alla typer av värmare, tekniken för dess tillämpning, kan sådan information alltid hittas i Internet-sökmotorer.

Se även:Moderna elektriska värmare för hushåll