Moderní topné prvky

V článku "Elektrické topné články" Bylo řečeno hlavně o trubkových topných prvcích - topných prvcích a otevřených spirálech. Kromě toho existuje mnoho dalších prvků, z nichž některé jsou téměř stejně staré jako otevřená spirála, zatímco jiné se objevily relativně nedávno díky vývoji moderních technologií. O těchto ohřívačích, nových a ne příliš, bude pojednáno v tomto článku.

Infračervené topné články

Používají se především v různých zařízeních infračervené ohřívače pro vytápění prostoru. Jednoduše řečeno, jedná se o topná zařízení, která vytvářejí pohodlí v domě, bytě, kanceláři nebo dílně. Pro různé podmínky se používá celá řada návrhů ohřívačů. Infračervené ohřívače mohou být také použity v různých technologických zařízeních, kde je vyžadováno vytápění určitých objektů.

Pozoruhodným příkladem takového technologického vybavení jsou infračervené pájecí stanice a moderní laboratorní topné skříně a pece. IR vytápění je široce používáno ve skupinovém pájení desek s plošnými spoji se součástkami SMD.

Obrázek 1. Instalace skupinového pájení s IR ohřevem: 1 - výfuková ventilace, 2 - matice infračervených lamp, 3 - deska s obvody, 4 - infračervená lampa, 5 - reflektor, 6 - chladicí zařízení, 7 - dopravník

IR záření, co to je a jak to funguje

Infračervené záření je jednou ze složek slunečního spektra. Infračervené paprsky jsou umístěny v oblasti s nejnižší frekvencí slunečního záření. Jsou to oni, kdo nám přivedou teplo na Zemi. Současně infračervené paprsky procházejí vzduchem bez překážek, aniž by jej vůbec zahřívaly. Zemský povrch se zahřívá a vše, co se nachází na cestě slunečního světla. A teprve potom se vzduch zahřívá z teplých předmětů. To je důvod, proč je vzduch ráno chladný, dokud slunce nevychází. Infračervené ohřívače, které jsou základem průmyslových a radiátory pro domácnost.

Rozsah umělých IR ohřívačů není samozřejmě tak široký jako rozsah slunečního záření a je v oblasti dlouhých vlnových délek IR rozsahu s vlnovou délkou λ = 50–2000 μm. Navíc čím nižší je teplota vyhřívaného těla, tím delší je vlnová délka. Obecně je rozsah infračerveného záření mnohem širší a je rozdělen do tří podskupin

• oblast krátkých vln: λ = 0,74-2,5 mikronů,

• oblast střední vlny: λ = 2,5–50 mikronů,

• oblast s dlouhou vlnovou délkou: λ = 50-2000 mikronů,

ale infračervené topné články fungují pouze v části IR spektra s dlouhou vlnovou délkou. Různé infračervené topné články jsou základem pro výrobu infračervených ohřívačů. Protože teplo z infračervených topných prvků je přenášeno hlavně tepelným zářením, často se nazývají infračervené zářiče.

Jak jsou uspořádány IR ohřívače?

Ve skutečnosti je konstrukce IR ohřívače jednoduchá a nenáročná: topný prvek - radiátor je umístěn v krytu jednoho nebo druhého provedení, uvnitř pouzdra je reflektor - reflektor, svorky pro připojení radiátoru a vnější svorky pro externí dráty. Obrázek 2 ukazuje právě tak jednoduchou verzi ohřívače.

Obrázek 2. Konstrukce IR ohřívače: 1 - reflektor (reflektor), 2 - ochranná síť, 3 - spínač, 4 - montážní držák, 5 - infračervená uhlíková lampa, 6 - kryt, 7 - svorkovnice, 8 - napájecí kabel, 9 - vidlička.

Je okamžitě zřejmé, že ohřívač tohoto designu je velmi podobný reflektoru pro halogenové žárovky, který se používá k osvětlování reklamy, fasád budovy, schodů na verandu, části dvora v blízkosti domu. Obecně jde o relativně malou oblast, tzv. Místní osvětlení.

Proto je možné pomocí IR ohřívačů také zahřívat nejen celou plochu místnosti, ale pouze její část. Úspora energie je patrná pouhým okem: proč vytápět celou místnost, pokud můžete zahřát jen jeden roh? Příklad individuálního vytápění administrativního pracovníka je znázorněn na obrázku 3.

Obrázek 3. Bodové IR topení

To je přesně možnost vytápění, kterou lze získat pomocí ohřívače znázorněného na obrázku 2. Pokud chcete provést vytápění, například v kavárně, budete potřebovat ohřívače poněkud odlišného designu, které lze instalovat do stropu, jako například zářivky s zářivkami. Tato možnost je znázorněna na obrázku 4. V zásadě lze topná tělesa zavěsit nad každou tabulku nebo jednoduše v šachovnicovém vzoru.

Obrázek 4. Plné vytápění

Najdete mnoho podobných topných schémat, protože IR ohřívače se používají k vytápění poměrně velkých místností: dílny, sklady, dílny a dokonce i malé venkovní prostory. Například to může být altán u domu nebo veranda se stoly. Infračervený ohřívač znázorněný na obrázku 2 používá infračervenou uhlíkovou lampu, co to je, jak je uspořádáno a jaké jsou jeho vlastnosti?

Uhlíková lampa

Je to vakuová trubice vyrobená z křemenného skla, uvnitř které je vyzařovací prvek vyrobený z uhlíkových (uhlíkových) vláken, přesněji z několika vláken stočených do svazku. Někdy se tento vyzařující prvek nazývá uhlíková spirála, i když to není úplně správné.

Uhlíkové vlákno se objevilo relativně nedávno, ale získalo velkou popularitu v různých technologiích. Nejsou vyrobeny pouze emise uhlíku. Pomocí speciálních technologií je uhlíkové vlákno vyrobeno z uhlíkových vláken.

Rozsah použití uhlíkových plastů je velmi široký, asi dvacet směrů: od technologie letadel a raket po struny pro hudební nástroje. Uhlíkové plasty jsou široce používány v automobilovém průmyslu, zejména u sportovních automobilů. Ti, kteří mají rádi amatérský a sportovní rybolov, ocenili všechna kouzla uhlíkových prutů.

Uhlíkové vlákno má vláknitou strukturu, která výrazně zvyšuje oblast záření. Tato oblast je desítky a stokrát větší než plocha spirály z nichromu, wolframu, keramiky, flamentinu nebo jiných materiálů. Taková rozvinutá oblast vede ke skutečnosti, že přenos tepla z uhlíkových vláken je o 30 ... 40% vyšší než u konvenčních topných článků.

Když se přivede napětí, uhlíkové vlákno se okamžitě zahřeje, okamžitě se začne vytvářet sálavé teplo, navíc bez škodlivého záření v ultrafialové části spektra. Zvýšený přenos tepla z uhlíkových vláken vede k úspornější spotřebě energie než u konvenčních ohřívačů vyrobených z nichromové spirály.

Při stejné spotřebě energie produkují uhlíkové ohřívače více tepla. Teplo nespadá pod strop, jako v případě vytápění, například olejového radiátoru nebo baterie ústředního topení.

Optické záření uhlíkových lamp je velmi malé. Lehce viditelná červená záře neovlivňuje vidění vůbec, není slepá, ale záře je stále patrná. Obrázek 5 ukazuje funkční domácí ohřívač založený na uhlíkových lampách.

Obrázek 5. Provoz ohřívače uhlíku

V horní části ohřívače jsou spínače, které nastavují provozní režimy. Ve stojanu ohřívače je elektrický pohon, který vytváří houpání ohřívače v různých směrech, podobně jako to dělají fanoušci. Těmito zatáčkami se dosáhne zvětšení topné plochy.

Viz také toto téma:Zajímavá fakta o infračerveném vytápění

Keramické infračervené ohřívače (zářiče)

Jsou to obyčejné topení, „uvězněné“ v keramické skořápce - případ. Keramika je zahřívána teplem z topného tělesa a již z něj jsou tepelné paprsky emitovány do vnějšího prostředí. Keramická skořápka má plochu několikrát větší než plocha ohřívače, proto je teplo aktivnější.

Vzhled keramického ohřívače je znázorněn na obrázku 6. Takové ohřívače se často nazývají panelové infračervené ohřívače. Tvar topných panelů je nejrozmanitější. Ohřívač může být plochý, konkávní nebo naopak konvexní.

Obrázek 6. Vzhled keramického topného tělesa

Na přední straně můžete zvážit konfiguraci topného tělesa, na zadní straně jsou vodiče izolované keramickými kuličkami. Pracovní teplota keramických topných těles je 700 ... 750 stupňů, měrný povrchový výkon je až 64 kW / m2. Výkon keramických topidel se může pohybovat od několika desítek wattů do několika kilowattů. Co se říká, pro všechny příležitosti.

Některé typy keramických topidel mají otevřenou viditelnou cívku, jako je typ HSR. Provozní teplota ohřívače je 900 ° C, ohřívač je určen pro rychlé ohřev. Vzhled ohřívače HSR je znázorněn na obrázku 7.

Obrázek 7. Ohřívač typu HSR

Keramické infračervené ohřívače se dodávají ve třech typech: objemové (pevné), duté a také ohřívače se zabudovaným termočlánkem. Objemové prvky jsou dostatečně inerciální, zahřívají se po dlouhou dobu a pomalu chladí. V případech, kdy potřebujete pravidelně zapínat / vypínat ohřívače, se používají duté ohřívače.

Jsou méně inerciální, což umožňuje jejich použití v různých technologických procesech, kde je nutné udržovat přesnou teplotu pracovního média periodickým zapínáním / vypínáním emitoru. Vzhledem ke snížené hmotnosti je rychlost zahřívání dutých zářičů o 40% vyšší než u hromadných.

Na rozdíl od hromadných zářičů je většina záření z dutých zářičů nasměrována dopředu. Záření zpět je zabráněno dutou tepelnou bariérou ze zadní strany, která poskytuje šetrné teplotní podmínky pro prvky bytových struktur a také zvyšuje účinnost emitoru. Ve srovnání s objemovými radiátory stejného výkonu dosahuje snížení spotřeby elektřiny 15%.

Při použití objemového radiátoru může být takové rozdělení tepla dosaženo pouze pomocí reflektoru. Některé typy panelových IR ohřívačů mají zabudovaný termočlánek typu K nebo J, který umožňuje přesnou regulaci a regulaci teploty. Je velmi vhodný pro použití v technologických procesech.

Existuje mnoho technologických procesů, kde se používají IR zářiče. Zde je jen několik z nich:

• Sušení barvy (dvousložkové barvy, epoxidové laky),

• Zpracování plastů (vulkanizace PVC, tváření ABS plastem, polyethylen, polystyren, části karoserie, práškové lakování)

• Lepicí sušení

• Zpracování potravin (udržování zahřátého, grilování, sterilizace a pasterizace),

• Textilie (sítotisk, nálepky na trička, latexové koberce),

• Krása a zdraví (infračervené tepelné kabiny, sauny)

Keramické lampy Edison

Vztahují se na duté keramické zářiče, jsou k dispozici s víčkem E27, jako běžná žárovka. Tuto základnu vynalezl už dávno velký vynálezce T. Edison. Je to písmeno „E“ ve jménu uzávěru, které zvěčňuje jméno vynálezce, a 27 je průměr uzávěru v milimetrech. Konstrukce je velmi pohodlná: jednoduše ji přišroubovali do patrony místo do žárovky a okamžitě se zahřála!

Předpokládá se, že tato topidla se nejčastěji používají v chovu zvířat.Dokonce i na čínských webech s dodávkou zdarma, z nemotorného strojového překladu z angličtiny, můžete pochopit, že tato ohřívače jsou určeny pro kravíny, drůbežárny a prasata.

Proč nemůže být takový radiátor zavěšen, pokud není doma, pak alespoň na pracovišti? Není tajemstvím, že se naši zaměstnavatelé neobtěžují vytvářet normální pracovní podmínky: v létě není dostatek klimatizace a na podzim, když ještě není zapnuto vytápění, musíte v dílně, dílně nebo v konstrukčním oddělení nasadit bavlněnou vycpávanou bundu.

Pro ohřívače Edison jsou k dispozici kovové reflektory, které umožňují zvýšit přenos tepla správným směrem a snížit tepelný účinek na stěny a stropy. Ve skutečnosti pro stejné účely slouží také reflektory používané u jiných typů ohřívačů. Vzhled topného tělesa se základnou E27 je znázorněn na obrázku 8.

Obrázek 8. Infračervená lampa Edison

Je přirozené, že je třeba takové „žárovky“ přišroubovat do vysokoteplotní keramické kazety.

Křemenné a halogenové zářiče

Jedná se o utěsněnou vakuovou trubici z křemenného skla, uvnitř níž je spirála z kovu s vysokým odporem. Ve skutečnosti to konvenční wolframové halogenové žárovky. V závislosti na konstrukci spirály jsou zářiče rozděleny do dvou rozsahů infračerveného záření - zářiče středních a zářičů krátkých vln.

V první z nich má spirála hvězdicový tvar, a za druhé, uvnitř křemenné trubice je nesené vlákno, které je dokonale viditelné průhledným křemenným sklem. Otázkou je, proč vyrábět spirály různých návrhů, jaký je výsledek takového technologického výzkumu?

Halogenové zářiče s podporovaným vláknem pracují ve vysokofrekvenčním rozsahu IR a poskytují schopnost zahřívat až 2600 ° C. Tento topný článek má vysoký výkon, velmi rychlou dobu odezvy, což je nezbytné v krátkých cyklických procesech, kde je vyžadován vysoký měrný výkon.

Topná tělesa pro topná letadla

Zahřívání na tak vysoké teploty není zdaleka vždy nutné, a v těchto případech je nutné použít další ohřívače, které přenášejí teplo ne zářením, ale v přímém kontaktu s vyhřívaným předmětem. V tomto případě je povrch určité oblasti a tvaru zahříván, rovný i zakřivený. Jedním z těchto typů ohřívačů jsou ploché elastické ohřívače vyrobené ze silikonu.

Silikon je organokřemičitý polymer složený z atomů křemíku a uhlíku. V závislosti na molekulové hmotnosti mohou být tyto polymery kapalné (organokřemičité kapaliny), elastické (organokřemičité kaučuky) nebo pevné produkty (organokřemičité plasty).

Organokřemíkové polymery mají dobré dielektrické vlastnosti, vyznačují se vysokou tepelnou odolností, dobrými vodoodpudivými vlastnostmi, fyziologickou inertností, což umožňuje jejich použití při vytváření plochých topných prvků. Tato konstrukce se nazývá silikonové topné rohože a používá se v případech, kdy je vyžadováno rovnoměrné zahřívání jakéhokoli povrchu.

Silikonové topné prvky

Jedná se o konstrukci dvou vrstev silikonu, mezi nimiž je umístěn topný drát nebo leptaná topná fólie, což vám umožňuje získat různé parametry ohřívače. Pro zvýšení mechanické pevnosti je silikon vyztužen textilním skelným vláknem.

Tyto ohřívače mají vysokou rychlost odezvy (krátká doba zahřívání / chlazení), přesnost udržování teploty je poměrně vysoká, zejména pokud je ohřívač vybaven snímačem teploty a termostatem.

Geometrické rozměry silikonových rohoží jsou malé, tloušťka topných těles začíná od 0,7 mm, což umožňuje jejich použití v různých oblastech, od leteckých vozidel a končících zahříváním barelů olejů nebo barev.

Silikonové ohřívače mají zvýšenou odolnost proti vlhkosti a vlhkosti, proto se doporučují pro laboratorní vybavení, aplikace v oblasti stravování a také pro ochranu elektronických zařízení před mrazem a kondenzací. Jediným omezením použití silikonových topných prvků může být relativně nízká provozní teplota: 200 ° C v nepřetržitém provozu a 230 ° C na krátkou dobu. Vzhled silikonových ohřívačů je znázorněn na obrázku 9.

Obrázek 9. Silikonové ohřívače

Ohřívač z leptané fólie je znázorněn na obrázku 10. Tato vodivá cesta je přirozeně znázorněna podmíněně, ve skutečnosti je pokryta další vrstvou silikonu.

Obrázek 10

Ohřívače s leptanými prvky i ohřívače s topným drátem jsou k dispozici v široké škále tvarů a velikostí, ale leptané prvky poskytují širokou škálu schémat distribuce tepla. Kromě toho velká oblast leptaného topného článku poskytuje vyšší hustotu energie a rovnoměrné rozdělení tepla. Vzdálenost mezi leptanými vodiči lze získat o něco menší než v případě použití topného drátu.

Pro snadnou instalaci je mnoho silikonových ohřívačů na zadní straně vybaveno samolepicí fólií. Moderní technologie lepení umožňují vytvářet trvanlivé spoje i při zvýšených teplotách, při kterých silikonové ohřívače pracují, takže spojení je spolehlivé a trvanlivé.

Ohřívače sudů se často nazývají termální košile. Stejná košile existují pro topné nádoby, stejně jako dna sudů a nádob. Tyto ohřívače jsou přirozeně ploché a jejich rozměry odpovídají rozměrům sudů nebo nádob. Micanite Heatters

Platí také pro ploché topné články. Jejich základem je micanit - slídový papír. Jeho základna je strouhanka přírodní slídy, spojená s tepelně odolným pojivem. Několik vrstev takového papíru se lisuje a zpracovává za vysokého tlaku a teploty, což vede k destičkám požadované velikosti.

Pro zajištění výkonu a mechanické pevnosti se vyrábějí micanitové „sendviče“ v pouzdru z tenkého kovu, což vám umožňuje vytvářet ohřívače různých tvarů. Obrázek 11 ukazuje plochý micanitový ohřívač a manžetový ohřívač. Takové ohřívače se používají v zařízeních pro zpracování plastů, jejichž teplota tavení je v rozmezí 180 ... 240 ° C, což je docela přijatelné pro micanitové ohřívače.

Obrázek 11. Ohřívače Micanite

Pro zlepšení přenosu tepla jsou ohřívače v kovových pouzdrech přitlačovány k ohřívanému prvku pomocí kovových držáků a svorek nebo dokonce jednoduše svázány drátem.

V současné době existuje mnoho různých systémů a konstrukcí ohřívačů, které vám umožňují provádět jakékoli technologické úkoly. V tomto článku byla popsána pouze jejich malá část. Pokud se někdo vážně zajímá o tento problém, konkrétně o jakýkoli typ ohřívače, o technologii jeho aplikace, lze takové informace vždy najít ve vyhledávačích internetu.

Viz také:Moderní domácí elektrické ohřívače