Säteilyttimet ja laitteistot eläinten infrapunalämmitykseen

Maataloudessa yleiskäyttöisiä hehkulamppuja, hehkulamppuja, putkisäteilijöitä ja putkisähkölämmittimiä (TEN) käytetään infrapunasäteilyn lähteinä eläinten lämmittämiseen.

Hehkulamput.

Hehkulamput eroavat jännitteen, tehon ja mallin suhteen. Hehkulamppujen suunnittelu riippuu niiden tarkoituksesta. Lasikumppu, jonka halkaisija määräytyy lampun tehon mukaan, on vahvistettu pohjassa erityisellä mastiksilla. Pohjassa on ruuvikierre pistorasiaan kiinnitystä varten, jolla lamppu liitetään verkkoon. Volframia käytetään lampun hehkulangan valmistukseen. Volframin sironnan vähentämiseksi lamppu täytetään inertillä kaasulla (esim. argonilla, typellä jne.).

Hehkulampun pääparametrit:

• Nimellisjännite,

• sähköenergia,

• valovirta,

• keskimääräinen palamisaika.

Yleiskäyttöisiä hehkulamppuja on saatavana 127 ja 220 V.

Hehkulamppujen sähköteho määritellään keskiarvona sille nimellisjännitteelle, jolle lamppu on suunniteltu. Maataloudessa käytetään pääasiassa hehkulamppuja, joiden tehoalue on 40 - 1500 W.

Hehkulampun valovirta on suoraan verrannollinen lampun sähkötehoon ja hehkulangan lämpötilaan; lampuille, jotka ovat palaneet 75 % nimelliskäyttöajastaan, valovirran vähennys 15-20 % alkuperäisestä arvosta on sallittu.

Kun käytät valaistuslamppuja eläinten lämmittämiseen, ota huomioon, että korkea valotaso voi ärsyttää eläimiä.

Hehkulampun keskimääräinen palamisaika määräytyy pääasiassa volframin sputteroinnista. Useimpien yleiskäyttöisten hehkulamppujen keskimääräinen paloaika on 1000 tuntia.

Muutokset verkkojännitteessä verrattuna nimellisarvoon aiheuttavat muutoksia lampun säteilemään vuotoon sekä tehoon ja käyttöikään. Kun jännite muuttuu ± 1 %, lampun valovirta muuttuu ± 2,7 % ja keskimääräinen palamisaika ± 13 %.

Hehkulamput, joissa on heijastava kerros. Säteilyvirran ohjaamiseksi tietylle alueelle käytetään lamppuja, joissa on peili ja diffuusi heijastava kerros, joka levitetään sisäpuolelta polttimon yläosaan.

Lämpöä säteilevät lamput.

Nämä säteilylähteet ovat "valo" säteilijöitä, jotka koostuvat volframimonokelasta ja heijastimesta, joka on polttimon aluminoitu sisäpinta erityisprofiililla. Säteilyvuon Ф (λ) jakautumiskäyrä spektriä pitkin IKZ-tyyppisille lampuille on esitetty kuvassa. 1.

Riisi. 1.Säteilyvuon jakautuminen IKZ 220-500 ja IKZ 127-500 lamppujen spektrillä.

Riisi. 2. Säteilyvuon jakautuminen lamppujen IKZK 220-250 ja IKZK 127-250 spektrillä.

Kuvassa Kuvassa 2 on esitetty säteilyvuon jakautumiskäyrä tyyppien IKZK 220-250 ja IKZK 127-250 lamppujen spektrillä.

Lampputyypin merkinnässä kirjaimet tarkoittavat: IKZ - infrapunapeili, IKZK 220-250 - infrapunapeili maalatulla polttimolla; kirjaimien perässä olevat numerot osoittavat verkkojännitteen ja säteilylähteen tehon. Lamppu on paraboloidinen lasilamppu. Osa lampun pinnasta on peitetty sisältäpäin ohuella heijastavalla hopeakerroksella säteilyvirran keskittämiseksi tiettyyn suuntaan.

Erittäin tärkeä lasisipulien parametri, joka vaikuttaa lamppujen käyttöikään, on niiden lämmönkestävyys, eli kyky kestää äkillisiä lämpötilan muutoksia. Lämmönkestävyyden lisäämiseksi muuttamalla panoksen koostumusta lasin sulamisen aikana on tarpeen vähentää sen lämpökapasiteettia ja lineaarisen laajenemislämpötilakerrointa sekä lisätä lämmönjohtavuutta.

Polttimon muodosta riippuen lampuilla on erilainen säteilyvirran jakautuminen: joko keskittynyt akselia pitkin (parabolisella polttimolla) tai leveästi, noin 45 °:n avaruuskulmassa (pallomaisella polttimolla). On huomattava, että maataloustuotannossa käytetään pallomaisia ​​lamppuja, nämä lamput tarjoavat tasaisemman säteilyn jakautumisen lämmitysvyöhykkeellä.

Polttimon sisään on kiinnitetty volframifilamenttirunko. Hehkulangan rungon filamenttimateriaali haihtuu tyhjiössä laskeutuen sipulin sisäpinnalle ja muodostaen mustan pinnoitteen.Tämä johtaa valovirran vähenemiseen, koska se imeytyy voimakkaammin lasiin.

Lampun käyttöiän pidentämiseksi ja hehkulangan haihtumisnopeuden vähentämiseksi pullo täytetään inerttien kaasujen (argonin ja typen) seoksella.

Kaasun läsnäolo aiheuttaa lämpöhäviöitä lämmönjohtamisesta ja konvektiosta. Kaasutäytteisissä lampuissa polttimoa lämmitetään hehkulangan säteilyn lisäksi myös täyttökaasun konvektiolla ja johteella. Joten kaasun lämmitys 500 W lampussa kuluttaa 9 % toimitetusta energiasta.

Tehokkaissa lampuissa, joissa on massiivinen hehkulanka, lämpöhäviön lisääntyminen kaasun läpi kompensoi täysin hehkulangan hajaantumisen jyrkän vähenemisen, joten ne vapautuvat aina kaasun mukana.

Toisin kuin tyhjiölampuissa, inerttikaasupullojen yksittäisten osien lämpötila riippuu niiden käyttöasennosta. Esimerkiksi kääntämällä kolvin ylösalaisin voit vähentää metalli-lasiliitoksen kuumenemista arvosta 383-403 arvoon 323-343 K.

Säteilyvirta riippuu hehkulangan kehon lämpötilasta. Lämpötilan nousu kiihdyttää volframin haihtumista ja lisää näkyvän valon osuutta säteilyvirrassa. Siksi IKZ-tyyppisissä lampuissa, joissa infrapunasäteily on tehokasta, hehkulangan työlämpötila laskee 2973 K:stä (kuten hehkulampussa) 2473 K:iin valotehokkuuden laskulla 60%. Tämä mahdollistaa jopa 70 % kulutetun sähkön muuntamisen infrapunasäteilyksi.

Hehkulangan lämpötilan alentaminen mahdollisti infrapunalamppujen käyttöiän pidentämisen 1000 tunnista 5000 tuntiin.Hehkulampun säteily, jonka aallonpituus on yli 3,5 mikronia (7-8% kokonaisvuosta), absorboituu polttimon lasiin, mikä on syynä lamppujen toistuviin ennenaikaisiin vikaantumiseen lämpötilapiikkien vuoksi.

Säteilytys IKZ-tyyppisestä lampusta 50-400 mm etäisyydellä lämmitettyyn pintaan vaihtelee välillä 2 - 0,2 W / cm2.

Infrapunapeililampun IKZ, jonka teho on 250 W, tuottaman energiasäteilyn kaaviot ripustuskorkeudella: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7-80 cm...

Lämmönsiirtoon säteilyn avulla voidaan käyttää tavallisia hehkulamppuja, joissa on volframikela ja pallonmuotoinen polttimo. Säteilytehokkuuden kasvu saadaan aikaan syöttämällä jännite, jonka arvo on 5-10 % pienempi kuin nimellisarvo; lisäksi laitteeseen tulee asentaa kiillotetut alumiiniheijastimet.

Putken infrapunasäteilijät.

Suunnittelun mukaan infrapunasäteilyn putkilähteet on jaettu kahteen ryhmään - lämmityskappaleilla, jotka on valmistettu metalliresistiivisistä seoksista ja volframista. Ensimmäinen on tavallisesta tai tulenkestävästä lasista valmistettu putki, jonka halkaisija on 10–20 mm; Putken sisällä, keskiakselia pitkin, on runko, jossa on kierremuotoinen kierre, jonka päihin syötetään syöttöjännite. Tällaisia ​​säteilijöitä ei käytetä laajasti. Niitä käytetään yleensä tilan lämmitykseen.

Volframihehkulamput ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin hehkulamput. Volframispiraalin muodossa oleva lämmitysrunko sijaitsee putken akselia pitkin ja on kiinnitetty lasitankoon juotettuihin molybdeenipitimiin. Putkipatteri voidaan valmistaa ulkoisella tai sisäisellä heijastimella, joka on muodostettu haihduttamalla hopeaa tai alumiinia tyhjiössä. KuvassaKuva 3 esittää tällaisen IR-emitterin rakennetta.

Putkisäteilyttäjien säteilyn spektrijakauma on lähellä putkisäteilijöiden jakaumaa; lämmityslämpötila on 2100-2450 K.

Riisi. 3. Perinteisen putki-IR-lähteen rakentaminen. 1 - pohja; 2 - sauva; 3 — tankoa tukeva jousi; 4 — molybdeenin pidikkeet; 5 - lasitanko; 6 — elektrodit; 7 - volframilanka; 8 - lasiputki.

Pienitehoisia (100 W) putkimaisia ​​pattereita voidaan käyttää laajalti maataloudessa nuorten eläinten ja siipikarjan lämmittämiseen. Joten Ranskassa niitä käytetään nuorten siipikarjan lämmittämiseen häkeissä. Patterit asennetaan suoraan häkin kattoon 45 cm:n korkeudelle ja ne lämmittävät tasaisesti 40 kanaa.

Putkilamppuja voidaan menestyksekkäästi käyttää yhdistettyjen säteilytys- ja valaistuslaitteistojen luomiseen nuorille tuotantoeläimille ja siipikarjalle, varsinkin jos otamme huomioon, että UV-lamput ja eryteeman valaistukseen käytettävät lamput ovat myös putkimaisia.

Kvartsi infrapunalähettimet.

Kvartsi-IR-säteilijät ovat samanlaisia ​​kuin edellä kuvatut, paitsi että käytetään kvartsilasiputkea. Tässä rajoitamme harkitsemaan kvartsi-IR-lähettimiä, joissa on volframilämmityselementit.

Riisi. 4. Laite infrapunalampulle, jossa on hehkulankatyyppi KI 220-1000.

Kuvassa 4 on kvartsiputkilähettimen laite — KI (KG) -tyyppinen lamppu. Sylinterimäinen pullo 1, jonka halkaisija on 10 mm, on valmistettu kvartsilasista, jolla on maksimaalinen läpäisy IR-spektrialueella. 1-2 mg jodia laitetaan pulloon ja täytetään argonilla. Yksikelan muotoinen valorunko 2 on asennettu putken akselia pitkin volframitukille 3.

Valaisimen syöttö tapahtuu molybdeenielektrodeilla, jotka on juotettu kvartsijaloihin 4. Filamenttispiraalin päät on ruuvattu holkkien 5 sisäosaan. Sylinterimäiset jalustat 6 on valmistettu nikkelinauhasta, jossa on sauma, jossa ulommat molybdeenilangat hitsataan 7. Kvartsisäteilijöiden pohjien lämpötila ei saa ylittää 573 K. Tältä osin on pakollista, että pattereita jäähdytetään käytön aikana säteilytyslaitteistoissa.

Yhdessä elliptisen sylinterin muotoisen peiliheijastimen kanssa kvartsilamput luovat erittäin korkean säteilyn. Jos peililamput tarjoavat säteilyä jopa 2-3 W / cm2, säteilyä jopa 100 W / cm2 voidaan saada heijastimella varustetusta kvartsilampusta.

Volframilämmityselementeillä varustettuja kvartsisäteilijöitä valmistavat esimerkiksi Osram, Philips, General Electric jne. W jännitteillä 110/130 ja 220/250 V. Näiden lamppujen käyttöikä on 5000 tuntia.

KI-220-1000 lampun säteilyenergian jakautuminen spektrin yli on esitetty kuvassa. 5. Kvartsilamppujen tuottaman säteilyn spektrikoostumukselle on tunnusomaista se, että yli 2,5 mikronia suurempien aallonpituuksien alueella on toinen maksimi, joka aiheutuu lämmitetystä putkesta tulevasta säteilystä. Jodin lisääminen polttimoon vähentää volframin roiskumista ja pidentää siten lampun käyttöikää. Infrapunakvartsilampuissa jännitteen nostaminen nimellisarvon yläpuolelle ei johda käyttöiän jyrkkään lyhenemiseen, minkä vuoksi säteilyvirtaa on mahdollista säätää tasaisesti muuttamalla kohdistettua jännitettä.

Riisi. 5. KI 220-1000 tyypin lampun säteilyenergiaspektrin jakautuminen eri lamppujännitteillä.

Jodisyklin infrapunakvartsilampuilla on seuraavat edut:

• korkea ominaissäteilytiheys;

• säteilyvirran stabiilisuus käyttöiän aikana. Säteilyvirta eliniän lopussa on 98 % alkuperäisestä;

• pienet mitat;

• kyky kestää pitkäaikaisia ​​ja suuria ylikuormituksia;

• kyky säätää tasaisesti säteilyvirtausta laajalla alueella syötettävää jännitettä muuttamalla.

Näiden lamppujen tärkeimmät haitat:

• holkin lämpötiloissa yli 623 K kvartsi tuhoutuu lämpölaajenemisen vaikutuksesta;

• Lamppuja voidaan käyttää vain vaakasuorassa asennossa, muuten hehkulamppu saattaa vääntyä oman painonsa vaikutuksesta ja jodikierto häiriintyy jodin pitoisuuden seurauksena putken alaosassa.

Jodisyklillä varustettuja infrapunalamppuja käytetään maalien ja lakkojen kuivaamiseen erilaisilla maataloustyömailla; kotieläinten lämmittämiseen (vasikat, porsaat jne.).

Säteilyttimet infrapunalampuilla.

Infrapunalamppujen suojaamiseksi mekaanisilta vaurioilta ja vesipisaroilta sekä säteilyvirran uudelleen jakamiseksi avaruudessa käytetään erityisiä varusteita. Säteilyn lähdettä yhdessä valaisimen kanssa kutsutaan virtalähteeksi.

Erilaisilla infrapunalampuilla varustettuja säteilyttimiä käytetään laajalti karjanhoidossa nuorten kotieläinten ja siipikarjan paikallislämmitykseen.