Bestrålere og installationer til infrarød opvarmning af dyr

I landbruget bruges glødelamper til generelle formål, glødelamper, rørudsendere og elektriske rørvarmere (TEN) som kilder til infrarød stråling til opvarmning af dyr.

Glødelamper.

Glødelamper adskiller sig i spænding, effekt og design. Designet af glødelamper afhænger af deres formål. Glaspæren, hvis diameter bestemmes af lampens kraft, er forstærket med en speciel mastik i bunden. På bunden er der et skruegevind til fastgørelse i stikkontakten, med hvilken lampen er forbundet til netværket. Tungsten bruges til at lave lampens glødetråd. For at reducere spredningen af ​​wolfram fyldes lampen med en inert gas (f.eks. argon, nitrogen osv.).

De vigtigste parametre for glødelampen:

• Nominel spænding,

• elektrisk energi,

• lysstrøm,

• gennemsnitlig forbrændingsvarighed.

Almindelige glødelamper fås i 127 og 220 V.

Den elektriske effekt for glødelamper er angivet som en gennemsnitsværdi for den nominelle spænding, som lampen er designet til. I landbruget bruges hovedsageligt glødelamper med et effektområde på 40 til 1500 W.

En glødelampes lysstrøm er direkte proportional med lampens elektriske effekt og glødetrådens temperatur; for lamper, der er udbrændt 75% af deres nominelle levetid, tillades et fald i lysstrømmen med 15-20% af den oprindelige værdi.

Når du bruger belysningslamper til at opvarme dyr, skal du være opmærksom på, at høje lysniveauer kan irritere dyr.

Den gennemsnitlige brændetid for en glødelampe bestemmes hovedsageligt af sputtering af wolfram. For de fleste glødelamper til generelle formål er den gennemsnitlige brændetid 1000 timer.

Ændringer i netspændingen i forhold til den nominelle værdi vil resultere i ændringer i den flux, som lampen udsender, samt i effekt og levetid. Når spændingen ændres med ± 1 %, ændres lampens lysstrøm med ± 2,7 %, og den gennemsnitlige brændetid med ± 13 %.

Glødelamper med reflekterende lag. For at lede strålingsstrømmen til et bestemt område bruges lamper med et spejl og et diffust reflekterende lag, som påføres fra indersiden til den øverste del af pæren.

Varmeafgivende lamper.

Disse strålingskilder er "lys"-emittere bestående af en wolfram mono-spole og en reflektor, som er den indvendige aluminerede overflade af pæren med en speciel profil. Fordelingskurven for strålingsfluxen Ф (λ) langs spektret for lamper af IKZ-typen er vist i fig. 1.

Ris. 1.Fordeling af strålingsfluxen langs spektret af IKZ 220-500 og IKZ 127-500 lamperne.

Ris. 2. Fordeling af strålingsfluxen langs spektret af lamperne IKZK 220-250 og IKZK 127-250.

I fig. 2 viser strålingsfluxfordelingskurven langs spektret af lamper af typerne IKZK 220-250 og IKZK 127-250.

I betegnelsen af ​​typen af ​​lamper betyder bogstaverne: IKZ - infrarødt spejl, IKZK 220-250 - infrarødt spejl med en malet pære; tallene efter bogstaverne angiver netspændingen og strålingskildens effekt. Lampen er en paraboloid glaspære. En del af lampens overflade er dækket indefra med et tyndt reflekterende sølvlag for at koncentrere strålingsfluxen i en given retning.

En meget vigtig parameter for glaspærer, som påvirker lampernes levetid, er deres varmemodstand, det vil sige evnen til at modstå pludselige temperaturændringer. For at øge varmemodstanden ved at ændre ladningens sammensætning under glassmeltning er det nødvendigt at reducere dens varmekapacitet og temperaturkoefficient for lineær udvidelse samt at øge den termiske ledningsevne.

Afhængigt af pærens form har lamperne en forskellig fordeling af strålingsstrømmen: enten koncentreret langs aksen (med en parabolsk pære) eller bred, i en solid vinkel på omkring 45 ° (med en sfærisk pære). Det skal bemærkes fordelen ved at bruge lamper med en sfærisk pære i landbrugsproduktionen, disse lamper giver en mere ensartet fordeling af stråling i varmezonen.

Et wolframfilamentlegeme er fastgjort inde i pæren. Filamentmaterialet i glødetrådslegemet fordamper i et vakuum, sætter sig på indersiden af ​​pæren og danner en sort belægning.Dette fører til et fald i lysstrømmen som følge af dens mere intensive absorption af glasset.

For at øge lampens levetid og reducere glødetrådslegemets fordampningshastighed fyldes kolben med en blanding af inerte gasser (argon og nitrogen).

Tilstedeværelsen af ​​gas skaber varmetab på grund af varmeledning og konvektion. I gasfyldte lamper opvarmes pæren ikke kun ved stråling fra glødetråden, men også ved konvektion og ledning fra påfyldningsgassen. Så opvarmning af gassen i en 500 W lampe bruger 9% af den leverede energi.

I kraftige lamper med et massivt glødetrådslegeme kompenseres stigningen i varmetabet gennem gassen fuldt ud af det kraftige fald i spredningen af ​​glødetråden, så de frigives altid med gas.

I modsætning til vakuumlamper afhænger temperaturen af ​​individuelle sektioner af inertgaskolber af deres driftsposition. For eksempel, ved at vende kolben på hovedet, kan du reducere opvarmningen af ​​metal-glas-forbindelsen fra 383-403 til 323-343 K.

Strålingsfluxen afhænger af glødetrådens kropstemperatur. En stigning i temperaturen accelererer fordampningen af ​​wolfram og øger andelen af ​​synligt lys i strålingsstrømmen. Derfor, i lamper af IKZ-typen, hvor infrarød stråling er effektiv, reduceres glødetrådens arbejdstemperatur fra 2973 K (som i en glødelampe) til 2473 K med et fald i lyseffektiviteten på 60%. Dette muliggør omdannelse af op til 70 % af den forbrugte elektricitet til infrarød stråling.

Sænkning af glødetrådens temperatur gjorde det muligt at øge levetiden for infrarøde lamper fra 1000 til 5000 timer.Strålingen fra glødelegemet med en bølgelængde på mere end 3,5 mikron (7-8% af den samlede flux) absorberes af pærens glas, hvilket er årsagen til de hyppige for tidlige fejl i lamperne på grund af temperaturstigninger.

Bestråling fra en IKZ-type lampe i en afstand på 50-400 mm til den opvarmede overflade varierer fra 2 til 0,2 W / cm2.

Diagrammer af energistrålingen skabt af en infrarød spejllampe IKZ med en effekt på 250 W ved en ophængshøjde: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 - 80 cm...

Til varmeoverførsel ved stråling kan almindelige glødelamper med en wolframspole og en kugleformet pære bruges. Forøgelsen af ​​strålingseffektiviteten tilvejebringes ved at levere spænding, hvis værdi er 5-10% mindre end den nominelle; derudover skal der monteres polerede aluminiumsreflektorer i apparatet.

Rør infrarøde emittere.

Ved design er rørkilder til infrarød stråling opdelt i to grupper - med varmelegemer lavet af metalresistive legeringer og wolfram. Den første er et rør af almindeligt eller ildfast glas med en diameter på 10-20 mm; Inde i røret, langs den centrale akse, er der et legeme med et gevind i form af en spiral, til hvis ender der påføres en forsyningsspænding. Sådanne emittere er ikke udbredt. De bruges normalt til rumopvarmning.

Tungsten filament emittere ligner i design til glødelamper. Varmelegemet i form af en wolframspiral er placeret langs rørets akse og er fastgjort på molybdænholdere loddet til en glasstang. En rørradiator kan fremstilles med en ekstern eller intern reflektor dannet ved at fordampe sølv eller aluminium i et vakuum. I fig.3 viser konstruktionen af ​​en sådan IR-emitter.

Den spektrale fordeling af stråling fra røremittere er tæt på den for røremittere; opvarmningstemperaturen er 2100-2450 K.

Ris. 3. Konstruktion af en konventionel rør-IR-kilde. 1 - base; 2 — stang; 3 — fjeder, der understøtter stangen; 4 — holdere til molybdæn; 5 - glasstang; 6 - elektroder; 7 - wolfram tråd; 8 - glasrør.

Rørformede radiatorer med lav effekt (100 W) kan bruges i vid udstrækning i landbruget til opvarmning af unge dyr og fjerkræ. Så i Frankrig bruges de til at opvarme ungt fjerkræ i bure. Radiatorerne monteres direkte på burets loft i en højde på 45 cm og giver ensartet opvarmning til 40 kyllinger.

Rørlamper kan med succes bruges til at skabe kombinerede bestrålings- og belysningsinstallationer til unge husdyr og fjerkræ, især hvis vi tænker på, at UV-lamper og lamper til erytembelysning også har et rørformet design.

Quartz IR-emittere.

Kvarts IR-emittere ligner dem, der er beskrevet ovenfor, bortset fra at der bruges et kvartsglasrør. Her vil vi begrænse os til at overveje kvarts IR-emittere med wolfram varmeelementer.

Ris. 4. Apparat til infrarød lampe med glødetråd type KI 220-1000.

Figur 4 viser enheden af ​​en kvartsrør-emitter - en lampe af typen KI (KG). Cylindrisk kolbe 1 med en diameter på 10 mm er lavet af kvartsglas, som har maksimal transmission i IR-spektralområdet. 1-2 mg jod anbringes i en kolbe og fyldes med argon. Lyslegemet 2, lavet i form af en monocoil, er monteret langs rørets akse på wolframunderstøtninger 3.

Indgangen til lampen udføres ved hjælp af molybdænelektroder loddet ind i kvartsben 4. Enderne af glødetrådsspiralen skrues fast til den indvendige del af ærmerne 5. De cylindriske baser 6 er lavet af en nikkelstrimmel med en søm, hvori ydre molybdæntråde er svejset 7. Temperaturen på baserne af kvartsemitterne bør ikke overstige 573 K. I denne henseende er det obligatorisk, at radiatorerne afkøles under drift i bestrålende installationer.

I kombination med en spejlreflektor i form af en elliptisk cylinder skaber kvartslamper meget høj stråling. Hvis spejllamper giver stråling op til 2-3 W / cm2, så kan stråling op til 100 W / cm2 opnås fra en kvartslampe med reflektor.

Kvartsemittere med wolframvarmeelementer produceres af virksomheder som Osram, Philips, General Electric mv. W for spænding 110/130 og 220/250 V. Levetiden for disse lamper er 5000 timer.

Fordelingen af ​​strålingsenergien fra KI-220-1000 lampen over spektret er vist i fig. 5. Den spektrale sammensætning af strålingen, der genereres af kvartslamper, er kendetegnet ved, at der er et andet maksimum i området med bølgelængder større end 2,5 mikron, forårsaget af stråling fra et opvarmet rør. Tilsætning af jod til pæren vil reducere sputtering af wolfram og dermed forlænge lampens levetid. I infrarøde kvartslamper fører en forøgelse af spændingen over den nominelle ikke til et kraftigt fald i levetiden, hvorfor det er muligt at justere strålingsfluxen jævnt ved at ændre den påførte spænding.

Ris. 5. Fordeling af strålingsenergispektret for en lampe af typen KI 220-1000 ved forskellige lampespændinger.

Infrarøde kvartslamper med jodcyklus har følgende fordele:

• høj specifik strålingstæthed;

• stabilitet af strålingsstrømmen i driftstiden. Strålingsfluxen ved slutningen af ​​levetiden er 98 % af den oprindelige;

• små dimensioner;

• evne til at modstå langvarige og store overbelastninger;

• evnen til jævnt at justere strålingsstrømmen i et bredt område ved at ændre den leverede spænding.

De største ulemper ved disse lamper:

• ved muffetemperaturer over 623 K ødelægges kvarts ved termisk ekspansion;

• Lamperne kan kun betjenes i vandret position, ellers kan glødelegemet deformeres under sin egen vægt, og jodkredsløbet som følge af koncentrationen af ​​jod i den nederste del af røret vil blive forstyrret.

Infrarøde lamper med en jodcyklus bruges til tørring af maling og lak på forskellige landbrugssteder; til opvarmning af husdyr (kalve, smågrise osv.).

Bestrålere med infrarøde lamper.

For at beskytte de infrarøde lamper mod mekaniske skader og vanddråber, samt for at omfordele strålingsstrømmen i rummet, anvendes specielle beslag. Strålingskilden sammen med armaturet kaldes strømforsyningen.

Bestrålere med forskellige infrarøde lamper anvendes i vid udstrækning i dyrehold til lokal opvarmning af unge husdyr og fjerkræ.