Bestrålare och installationer för infraröd uppvärmning av djur

Inom jordbruket används glödlampor för allmänt bruk, glödlampor, rörsändare och elektriska värmare (TEN) som källor för infraröd strålning för att värma djur.

Glödlampor.

Glödlampor skiljer sig åt i spänning, effekt och design. Utformningen av glödlampor beror på deras syfte. Glaslampan, vars diameter bestäms av lampans kraft, är förstärkt med en speciell mastix vid basen. På basen finns en skruvgänga för fixering i uttaget, med vilken lampan är ansluten till nätverket. Volfram används för att tillverka lampans glödtråd. För att minska spridningen av volfram är lampan fylld med en inert gas (t.ex. argon, kväve, etc.).

Huvudparametrarna för glödlampan:

• Nominell spänning,

• elektrisk energi,

• ljusflöde,

• genomsnittlig bränntid.

Glödlampor för allmänt bruk finns i 127 och 220 V.

Den elektriska effekten för glödlampor anges som ett medelvärde för den märkspänning som lampan är konstruerad för. Inom jordbruket används främst glödlampor med ett effektområde på 40 till 1500 W.

Ljusflödet hos en glödlampa är direkt proportionell mot lampans elektriska effekt och glödtrådens temperatur; för lampor som har bränt ut 75% av sin nominella livslängd tillåts en minskning av ljusflödet med 15-20% av initialvärdet.

När du använder belysningslampor för att värma djur, var medveten om att höga ljusnivåer kan irritera djur.

Den genomsnittliga brinntiden för en glödlampa bestäms huvudsakligen av sputtering av volfram. För de flesta glödlampor för allmänt bruk är den genomsnittliga brinntiden 1000 timmar.

Ändringar i nätspänningen jämfört med det nominella värdet kommer att resultera i förändringar i flödet som avges av lampan, samt i effekt och livslängd. När spänningen ändras med ± 1 % ändras lampans ljusflöde med ± 2,7 % och den genomsnittliga brinntiden med ± 13 %.

Glödlampor med reflekterande lager. För att rikta strålflödet till ett visst område används lampor med en spegel och ett diffust reflekterande lager, som appliceras från insidan till den övre delen av glödlampan.

Värmeavgivande lampor.

Dessa strålningskällor är "ljus"-sändare som består av en volfram mono-spole och en reflektor, som är den inre aluminiserade ytan av glödlampan med en speciell profil. Fördelningskurvan för strålningsflödet Ф (λ) längs spektrumet för lampor av IKZ-typ visas i fig. 1.

Ris. 1.Fördelning av strålningsflödet längs spektrumet av lamporna IKZ 220-500 och IKZ 127-500.

Ris. 2. Fördelning av strålningsflödet längs spektrumet av lamporna IKZK 220-250 och IKZK 127-250.

I fig. 2 visar strålningsflödesfördelningskurvan längs spektrumet av lampor av typerna IKZK 220-250 och IKZK 127-250.

I beteckningen av typen av lampor betyder bokstäverna: IKZ — infraröd spegel, IKZK 220-250 — infraröd spegel med en målad glödlampa; siffrorna efter bokstäverna anger nätspänningen och strålningskällans effekt. Lampan är en paraboloid glaslampa. En del av lampans yta är täckt från insidan med ett tunt reflekterande silverskikt för att koncentrera strålningsflödet i en given riktning.

En mycket viktig parameter för glaslampor, som påverkar lampornas livslängd, är deras värmebeständighet, det vill säga förmågan att motstå plötsliga temperaturförändringar. För att öka värmebeständigheten genom att ändra laddningens sammansättning under glassmältning är det nödvändigt att minska dess värmekapacitet och temperaturkoefficient för linjär expansion, samt att öka värmeledningsförmågan.

Beroende på glödlampans form har lamporna en annan fördelning av strålningsflödet: antingen koncentrerat längs axeln (med en parabolisk glödlampa) eller bred, i en solid vinkel på cirka 45 ° (med en sfärisk glödlampa). Det bör noteras fördelen med att använda lampor med en sfärisk glödlampa i jordbruksproduktion, dessa lampor ger en mer enhetlig fördelning av strålning i värmezonen.

En volframfilamentkropp är fixerad inuti glödlampan. Filamentmaterialet i glödtrådskroppen avdunstar i vakuum, lägger sig på insidan av glödlampan och bildar en svart beläggning.Detta leder till en minskning av ljusflödet som ett resultat av dess mer intensiva absorption av glaset.

För att öka lampans livslängd och minska avdunstningshastigheten för glödtrådskroppen, fylls kolven med en blandning av inerta gaser (argon och kväve).

Närvaron av gas skapar värmeförluster på grund av värmeledning och konvektion. I gasfyllda lampor värms glödlampan inte bara genom strålning från glödtråden, utan också genom konvektion och ledning från fyllnadsgasen. Så att värma upp gasen i en 500 W-lampa förbrukar 9 % av den tillförda energin.

I kraftfulla lampor med en massiv glödtrådskropp kompenseras ökningen av värmeförlusten genom gasen helt av den kraftiga minskningen av glödtrådens spridning, så de släpps alltid ut med gas.

Till skillnad från vakuumlampor beror temperaturen på enskilda sektioner av inertgasflaskor på deras driftsposition. Till exempel, genom att vända kolven upp och ner, kan du minska uppvärmningen av metall-glas-övergången från 383-403 till 323-343 K.

Strålningsflödet beror på glödtrådens kroppstemperatur. En ökning av temperaturen påskyndar avdunstningen av volfram och ökar andelen synligt ljus i strålningsflödet. Därför, i lampor av IKZ-typ, där infraröd strålning är effektiv, reduceras glödtrådens arbetstemperatur från 2973 K (som i en glödlampa) till 2473 K med en minskning av ljuseffektiviteten på 60%. Detta möjliggör omvandling av upp till 70 % av den förbrukade elektriciteten till infraröd strålning.

Att sänka glödtrådens temperatur gjorde det möjligt att öka livslängden för infraröda lampor från 1000 till 5000 timmar.Strålningen från glödkroppen med en våglängd på mer än 3,5 mikron (7-8% av det totala flödet) absorberas av glödlampans glas, vilket är orsaken till de frekventa för tidiga felen i lamporna på grund av temperaturökningar.

Bestrålningen från en lampa av IKZ-typ på ett avstånd av 50-400 mm till den uppvärmda ytan varierar från 2 till 0,2 W / cm2.

Diagram över energistrålningen skapad av en infraröd spegellampa IKZ med en effekt på 250 W vid upphängningshöjd: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 - 80 cm...

För värmeöverföring genom strålning kan vanliga glödlampor med volframspole och en kulformad glödlampa användas. Ökningen av strålningseffektiviteten tillhandahålls genom tillförsel av spänning, vars värde är 5-10% mindre än den nominella; Dessutom måste polerade aluminiumreflektorer installeras i enheten.

Rör infraröda sändare.

Genom design är rörkällor för infraröd strålning indelade i två grupper - med värmekroppar gjorda av metallresistiva legeringar och volfram. Den första är ett rör av vanligt eller eldfast glas med en diameter på 10–20 mm; Inuti röret, längs den centrala axeln, finns en kropp med en gänga i form av en spiral, till vars ändar en matningsspänning appliceras. Sådana sändare används inte i stor utsträckning. De används vanligtvis för uppvärmning av rum.

Tungsten glödtrådsstrålare liknar sin design som glödlampor. Värmekroppen i form av en volframspiral är placerad längs rörets axel och är fixerad på molybdenhållare lödda till en glasstav. En rörradiator kan tillverkas med en extern eller inre reflektor bildad genom att förånga silver eller aluminium i vakuum. I fig.3 visar konstruktionen av en sådan IR-sändare.

Den spektrala fördelningen av strålning från rörsändare är nära den för rörsändare; uppvärmningstemperaturen är 2100-2450 K.

Ris. 3. Konstruktion av en konventionell IR-källa med rör. 1 — bas; 2 — stång; 3 — fjäder som stöder stången; 4 — hållare för molybden; 5 — glasstav; 6 — elektroder; 7 — volframtråd; 8 — glasrör.

Rörformade radiatorer med låg effekt (100 W) kan användas i stor utsträckning inom jordbruket för uppvärmning av unga djur och fjäderfä. Så i Frankrike används de för att värma unga fjäderfän i burar. Radiatorerna installeras direkt på taket i buren, i en höjd av 45 cm och ger enhetlig uppvärmning för 40 kycklingar.

Rörlampor kan framgångsrikt användas för att skapa kombinerade bestrålnings- och belysningsinstallationer för unga husdjur och fjäderfä, särskilt om vi anser att UV-lampor och lampor för erytembelysning också har en rörformig design.

Quartz IR-sändare.

Kvarts IR-sändare liknar de som beskrivs ovan, förutom att ett kvartsglasrör används. Här kommer vi att begränsa oss till att överväga kvarts IR-sändare med volframvärmeelement.

Ris. 4. Apparat för infraröd lampa med glödtråd typ KI 220-1000.

Figur 4 visar enheten för en kvartsrörssändare — en lampa av KI (KG)-typ. Cylindrisk kolv 1 med en diameter på 10 mm är gjord av kvartsglas, som har maximal transmission i IR-spektralområdet. 1-2 mg jod placeras i en kolv och fylls med argon. Ljuskroppen 2, gjord i form av en monospole, är monterad längs rörets axel på volframstöd 3.

Inmatningen till lampan utförs med hjälp av molybdenelektroder lödda i kvartsben 4. Glödtrådsspiralens ändar skruvas fast i den inre delen av hylsorna 5. De cylindriska baserna 6 är gjorda av en nickelremsa med en söm i vilken yttre molybdentrådar är svetsade 7. Temperaturen på baserna på kvartsavsändare bör inte överstiga 573 K. I detta avseende är det obligatoriskt att radiatorerna kyls under drift i bestrålningsinstallationer.

I kombination med en spegelreflektor i form av en elliptisk cylinder skapar kvartslampor mycket hög instrålning. Om spegellampor ger strålning upp till 2-3 W / cm2, kan strålning upp till 100 W / cm2 erhållas från en kvartslampa med reflektor.

Kvartssändare med volframvärmeelement tillverkas av företag som Osram, Philips, General Electric, etc. W för spänning 110/130 och 220/250 V. Livslängden för dessa lampor är 5000 timmar.

Fördelningen av strålningsenergin för lampan KI-220-1000 över spektrumet visas i fig. 5. Den spektrala sammansättningen av strålningen som genereras av kvartslampor kännetecknas av det faktum att det finns ett andra maximum i området med våglängder större än 2,5 mikron, orsakat av strålning från ett uppvärmt rör. Att tillsätta jod till glödlampan kommer att minska sputtering av volfram och därmed öka lampans livslängd. I infraröda kvartslampor leder ökning av spänningen över den nominella inte till en kraftig minskning av livslängden, varför det är möjligt att smidigt justera strålningsflödet genom att ändra den applicerade spänningen.

Ris. 5. Fördelning av strålningsenergispektrumet för en lampa av typ KI 220-1000 vid olika lampspänningar.

Infraröda kvartslampor med jodcykel har följande fördelar:

• hög specifik strålningsdensitet;

• strålningsflödets stabilitet under drifttiden. Strålningsflödet vid slutet av livet är 98 % av det initiala;

• små dimensioner;

• förmåga att motstå långvariga och stora överbelastningar;

• möjligheten att smidigt justera strålningsflödet inom ett brett område genom att ändra den tillförda spänningen.

De största nackdelarna med dessa lampor:

• vid hylstemperaturer över 623 K förstörs kvarts genom termisk expansion;

• Lamporna kan endast användas i horisontellt läge, annars kan glödlampan deformeras av sin egen vikt och jodcykeln som ett resultat av koncentrationen av jod i den nedre delen av röret kommer att störas.

Infraröda lampor med jodcykel används för torkning av färger och lacker på olika jordbruksplatser; för uppvärmning av husdjur (kalvar, smågrisar, etc.).

Bestrålare med infraröda lampor.

För att skydda de infraröda lamporna från mekanisk skada och vattendroppar, samt för att omfördela strålningsflödet i rymden, används speciella beslag. Strålningskällan tillsammans med armaturen kallas strömförsörjningen.

Bestrålare med olika infraröda lampor används ofta inom djurhållning för lokal uppvärmning av unga husdjur och fjäderfä.