Éléments chauffants modernes

Dans l'article "Éléments chauffants électriques" Il a été principalement question des éléments chauffants tubulaires - éléments chauffants et spirales ouvertes. En outre, il existe de nombreux autres éléments, dont certains ont presque le même âge que la spirale ouverte, tandis que d'autres sont apparus relativement récemment, grâce au développement des technologies modernes. À propos de ces appareils de chauffage, nouveaux et pas très, seront discutés dans cet article.

Éléments chauffants infrarouges

Ils sont utilisés dans divers appareils, principalement radiateurs infrarouges pour le chauffage des locaux. Autrement dit, ce sont des appareils de chauffage qui créent le confort dans une maison, un appartement, un bureau ou un atelier. Pour diverses conditions, une grande variété de modèles de radiateurs sont utilisés. Les radiateurs infrarouges peuvent également être utilisés dans divers équipements technologiques où le chauffage de certains objets est requis.

Un exemple frappant de ces équipements technologiques sont les stations de soudage infrarouge et les armoires et fours de chauffage de laboratoire modernes. Le chauffage infrarouge est largement utilisé dans le soudage de groupe de circuits imprimés avec des composants CMS.

Figure 1. Installation de la soudure de groupe avec chauffage IR: 1 - ventilation d'échappement, 2 - matrice de lampes IR, 3 - carte, 4 - lampe IR, 5 - réflecteur, 6 - dispositif de refroidissement, 7 - convoyeur

Rayonnement IR, ce qu'il est et comment il fonctionne

Le rayonnement infrarouge est l'un des composants du spectre solaire. Les rayons infrarouges sont situés dans la zone de fréquence la plus basse du soleil. Ce sont eux qui nous apportent de la chaleur sur Terre. En même temps, les rayons infrarouges passent sans entrave dans l'air sans le chauffer du tout. La surface de la terre est chauffée et tout ce qui se trouve sur le chemin du soleil. Et seulement alors, l'air se réchauffe à partir d'objets chauds. C'est pourquoi l'air est frais le matin jusqu'au lever du soleil. Les radiateurs infrarouges, qui sont à la base des radiateurs domestiques.

Bien sûr, la gamme de radiateurs infrarouges artificiels n'est pas aussi large que celle de la lumière solaire, et se situe dans la région des longueurs d'onde longues de la gamme IR avec une longueur d'onde de λ = 50–2000 μm. De plus, plus la température du corps chauffé est basse, plus la longueur d'onde est longue. En général, la gamme de rayonnement IR est beaucoup plus large et est divisée en trois sous-gammes

• région à ondes courtes: λ = 0,74-2,5 microns,

• région médiane: λ = 2,5-50 microns,

• région de grande longueur d'onde: λ = 50-2000 microns,

mais les éléments chauffants infrarouges ne fonctionnent que dans la partie à grande longueur d'onde du spectre infrarouge. Divers éléments chauffants IR sont à la base de la création de radiateurs infrarouges. Étant donné que la chaleur des éléments chauffants infrarouges est principalement transmise par le rayonnement thermique, ils sont souvent appelés émetteurs infrarouges.

Comment les radiateurs IR sont-ils disposés?

En fait, la conception du radiateur infrarouge est simple et sans prétention: l'élément chauffant - le radiateur est placé dans le boîtier de l'une ou l'autre conception, à l'intérieur du boîtier il y a un réflecteur - réflecteur, bornes pour connecter le radiateur et bornes extérieures pour les fils externes. La figure 2 montre une version aussi simple du chauffage.

Figure 2. Conception du radiateur infrarouge: 1 - réflecteur (réflecteur), 2 - filet de protection, 3 - interrupteur, 4 - support de montage, 5 - lampe infrarouge en carbone, 6 - couvercle, 7 - boîte à bornes, 8 - cordon d'alimentation, 9 - une fourchette.

Il est immédiatement évident que le radiateur de cette conception est très similaire à un projecteur pour lampes halogènes, utilisé pour éclairer la publicité, les façades des bâtiments, les marches du porche, une partie de la cour près de la maison. En général, une zone relativement petite, l'éclairage dit local.

Par conséquent, avec l'aide de radiateurs infrarouges, il est également possible de chauffer non pas toute la zone de la pièce, mais seulement une partie de celle-ci. L'économie d'énergie est perceptible à l'œil nu: pourquoi chauffer toute la pièce si vous ne pouvez chauffer qu'un coin? Un exemple de chauffage individuel d'un employé de bureau est illustré à la figure 3.

Figure 3. Chauffage infrarouge ponctuel

C'est exactement l'option de chauffage qui peut être obtenue en utilisant le radiateur illustré à la figure 2. Si vous voulez faire du chauffage, par exemple dans un café, vous aurez besoin de radiateurs d'une conception légèrement différente qui peuvent être installés au plafond, comme des lampes avec des lampes fluorescentes. Cette option est illustrée à la figure 4. En principe, les radiateurs peuvent être suspendus au-dessus de chaque table, ou simplement en damier.

Figure 4. Chauffage complet

Vous pouvez trouver beaucoup de schémas de chauffage similaires, car les radiateurs infrarouges sont utilisés pour chauffer des pièces suffisamment grandes: ateliers, entrepôts, ateliers et même de petits espaces extérieurs. Par exemple, il peut s'agir d'un gazebo près de la maison ou d'un porche de restaurant avec des tables. Le radiateur infrarouge illustré à la figure 2 utilise une lampe à charbon infrarouge, de quoi s'agit-il, comment est-il disposé et quelles sont ses propriétés?

Lampe carbone

Il s'agit d'un tube à vide en verre de quartz, à l'intérieur duquel se trouve un élément rayonnant en fibre de carbone (carbone), plus précisément de plusieurs fibres torsadées en un faisceau. Parfois, cet élément rayonnant est appelé une spirale de carbone, bien que ce ne soit pas tout à fait correct.

La fibre de carbone est apparue relativement récemment, mais a gagné en popularité dans diverses technologies. Non seulement les émetteurs de carbone en sont faits. En utilisant des technologies spéciales, la fibre de carbone est faite de fibre de carbone.

L'éventail des applications des plastiques carbone est très large, une vingtaine de directions: de la technologie avion et fusée aux cordes pour instruments de musique. Les plastiques au carbone sont largement utilisés dans l'industrie automobile, principalement dans les voitures de sport. Ceux qui aiment la pêche amateur et sportive, ont apprécié tous les charmes des cannes en carbone.

La fibre de carbone a une structure fibreuse, ce qui augmente considérablement la zone de rayonnement. Cette zone est des dizaines et des centaines de fois plus grande que la zone de la spirale du nichrome, du tungstène, de la céramique, de la flamentine ou d'autres matériaux. Une telle zone développée conduit au fait que le transfert de chaleur de la fibre de carbone est 30 ... 40% plus élevé que celui des éléments chauffants conventionnels.

Lorsque la tension est appliquée, la fibre de carbone se réchauffe instantanément, immédiatement la production de chaleur rayonnante commence, et sans rayonnement nocif dans la partie ultraviolette du spectre. L'augmentation du transfert de chaleur de la fibre de carbone conduit à une consommation d'énergie plus économique que les appareils de chauffage conventionnels en spirale nichrome.

Avec la même consommation d'énergie, les radiateurs au carbone produisent plus de chaleur. La chaleur ne passe pas sous le plafond, comme dans le cas du chauffage, par exemple, un radiateur à mazout ou une batterie de chauffage central.

Le rayonnement optique des lampes au carbone est très faible. Une lueur rouge légèrement visible n'affecte pas du tout la vision, n'est pas aveugle, mais la lueur est toujours perceptible. La figure 5 montre un appareil de chauffage domestique fonctionnant avec des lampes au carbone.

Figure 5. Fonctionnement du chauffage au carbone

En haut du radiateur se trouvent des interrupteurs qui définissent les modes de fonctionnement. Dans le support du radiateur, il y a un entraînement électrique, créant un basculement du radiateur dans différentes directions, comme la façon dont les ventilateurs le font. Avec ces tours, une augmentation de la zone de chauffage est obtenue.

Voir aussi sur ce sujet:Faits intéressants sur le chauffage infrarouge

Radiateurs infrarouges en céramique (émetteurs)

Ils sont un radiateur ordinaire, "emprisonné" dans une coque en céramique - le boîtier. La céramique est chauffée par la chaleur du radiateur et déjà, des rayons thermiques sont émis dans l'environnement extérieur. La coque en céramique a une surface plusieurs fois supérieure à celle du radiateur; par conséquent, la chaleur est donnée plus activement.

L'apparence du radiateur en céramique est illustrée à la figure 6. Ces radiateurs sont souvent appelés radiateurs infrarouges à panneau. La forme des panneaux chauffants est la plus variée. Le radiateur peut être plat, concave ou, inversement, convexe.

Figure 6. Apparence d'un radiateur en céramique

Sur la surface avant, vous pouvez considérer la configuration du radiateur; sur la surface arrière, il y a des fils conducteurs isolés avec des perles en céramique. La température de fonctionnement des radiateurs en céramique est de 700 ... 750 degrés, la puissance de surface spécifique peut atteindre 64 kW / m2. La puissance des radiateurs en céramique peut aller de plusieurs dizaines de watts à plusieurs kilowatts. Ce qu'on appelle, pour toutes les occasions.

Certains types de radiateurs en céramique ont un serpentin ouvert et visible, comme le type HSR. La température de fonctionnement du radiateur est de 900 ° C; le radiateur est conçu pour un chauffage rapide. L'aspect du radiateur HSR est illustré à la figure 7.

Figure 7. Réchauffeur de type HSR

Les radiateurs infrarouges en céramique sont de trois types: volumétriques (solides), creux, ainsi que les radiateurs avec thermocouple intégré. Les éléments volumétriques sont suffisamment inertiels, chauffent longtemps et refroidissent lentement. Dans les cas où vous avez besoin d'un chauffage marche / arrêt périodique, des chauffages creux sont utilisés.

Ils sont moins inertiels, ce qui leur permet d'être utilisés dans divers processus technologiques, où il est nécessaire de maintenir la température exacte du milieu de travail en allumant / éteignant périodiquement l'émetteur. En raison de la masse réduite, la vitesse de chauffe des émetteurs creux est 40% plus élevée que celle des émetteurs en vrac.

Contrairement aux émetteurs en vrac, la majeure partie du rayonnement des émetteurs creux est dirigée vers l'avant. Le rayonnement de retour est empêché par une barrière thermique creuse du côté arrière, qui fournit des conditions de température épargnant pour les éléments des structures de logement, et augmente également l'efficacité de l'émetteur. Par rapport aux radiateurs de volume de même puissance, la réduction de la consommation électrique atteint 15%.

Lors de l'utilisation d'un radiateur de volume, une telle distribution de chaleur ne peut être obtenue qu'à l'aide d'un réflecteur. Certains types de radiateurs à panneaux IR ont un thermocouple intégré de type K ou J, qui permet un contrôle et une régulation précis de la température. Il est très pratique pour une utilisation dans des processus technologiques.

Il y a beaucoup de processus technologiques où des émetteurs IR sont utilisés. En voici quelques-unes:

• Séchage de peinture (peintures bi-composants, vernis époxy),

• Transformation des plastiques (vulcanisation du PVC, thermoformage du plastique ABS, polyéthylène, polystyrène, pièces de carrosserie, revêtement en poudre)

• Séchage adhésif

• Transformation des aliments (maintien au chaud, grillades, stérilisation et pasteurisation),

• Textiles (sérigraphie, décalcomanies sur t-shirts, latex pour tapis),

• Beauté et santé (cabines infrarouges, saunas)

Lampes en céramique infrarouge Edison

Relativement aux émetteurs en céramique creuse, sont disponibles avec un culot E27, comme une lampe à incandescence classique. Cette base a été inventée il y a longtemps par le grand inventeur T. Edison. C'est la lettre «E» au nom de la casquette qui immortalise le nom de l'inventeur, et 27 est le diamètre de la casquette en millimètres. Le design est très pratique: ils l'ont simplement vissé dans une cartouche au lieu d'une lampe à incandescence, et immédiatement il est devenu chaud!

On pense que ces appareils de chauffage sont le plus souvent utilisés dans l'élevage.Même sur les sites chinois avec livraison gratuite, à partir d'une traduction automatique maladroite de l'anglais, vous pouvez comprendre que ces radiateurs sont conçus pour les étables, les poulaillers et les porcheries.

Pourquoi un tel radiateur ne peut-il pas être suspendu sinon à la maison, du moins sur le lieu de travail? Après tout, ce n'est pas un secret que nos employeurs ne prennent pas la peine de créer des conditions de travail normales: en été, il n'y a pas assez de climatisation, et en automne, lorsque le chauffage n'est pas encore allumé, vous devez mettre une veste rembourrée en coton dans l'atelier, l'atelier ou le bureau d'études.

Des réflecteurs métalliques sont disponibles pour les radiateurs Edison, ce qui permet d'augmenter le transfert de chaleur dans la bonne direction et de réduire l'effet thermique sur les murs et les plafonds. En fait, aux mêmes fins, les réflecteurs utilisés avec d'autres types d'appareils de chauffage servent également. L'apparence de l'appareil de chauffage avec la base E27 est illustrée à la figure 8.

Figure 8. Lampe infrarouge Edison

Naturellement, il est nécessaire de visser de telles «ampoules» dans une cartouche céramique haute température.

Émetteurs de quartz et d'halogène

Il s'agit d'un tube à vide étanche en verre de quartz, à l'intérieur duquel se trouve une spirale métallique à haute résistance. En fait, ce lampes halogènes au tungstène conventionnelles. Selon la conception de la spirale, les émetteurs sont divisés en deux gammes de rayonnement infrarouge - les émetteurs à ondes moyennes et les émetteurs à ondes courtes.

Dans le premier d'entre eux, la spirale a une forme d'étoile, et deuxièmement, à l'intérieur du tube de quartz, il y a un filament supporté, qui est parfaitement visible à travers du verre de quartz transparent. La question est, pourquoi faire des spirales de différents modèles, quel est le résultat d'une telle recherche technologique?

Les émetteurs halogènes avec un filament pris en charge fonctionnent dans la plage haute fréquence de l'IR et offrent la possibilité de chauffer jusqu'à 2600 ° C. Cet élément chauffant a une puissance élevée, un temps de réponse très rapide, ce qui le rend indispensable dans les processus cycliques courts où une puissance spécifique élevée est requise.

Éléments chauffants pour plans de chauffage

Le chauffage à des températures aussi élevées est loin d'être toujours nécessaire, et dans ces cas, il est nécessaire d'utiliser d'autres appareils de chauffage qui transmettent la chaleur non pas par rayonnement, mais en contact direct avec l'objet chauffé. Dans ce cas, la surface d'une certaine zone et forme est chauffée, à la fois plate et incurvée. Un de ces types de radiateurs est un radiateur élastique plat en silicone.

Le silicone est un polymère organosilicié composé d'atomes de silicium et de carbone. En fonction du poids moléculaire, ces polymères peuvent être liquides (liquides organosiliciés), élastiques (caoutchoucs organosiliciés) ou solides (plastiques organosiliciés).

Les polymères organosiliciés ont de bonnes caractéristiques diélectriques, se caractérisent par une résistance élevée à la chaleur, de bonnes propriétés hydrofuges, une inertie physiologique, ce qui leur permet d'être utilisés pour créer des éléments chauffants plats. Cette conception est appelée tapis chauffants en silicone et est utilisée dans les cas où un chauffage uniforme de toute surface est requis.

Éléments chauffants en silicone

Ils sont constitués de deux couches de silicone, entre lesquelles un fil chauffant ou un film chauffant gravé est placé, ce qui vous permet d'obtenir une variété de paramètres de chauffage. Pour augmenter la résistance mécanique, le silicone est renforcé de fibre de verre textile.

Ces radiateurs ont un taux de réponse élevé (temps de chauffage / refroidissement court), la précision du maintien de la température est assez élevée, surtout si le radiateur est équipé d'un capteur de température et d'un thermostat.

Les dimensions géométriques des tapis en silicone sont petites, l'épaisseur des radiateurs commence à partir de 0,7 mm, ce qui leur permet d'être utilisés dans une variété de domaines, allant des véhicules aérospatiaux et se terminant par le chauffage de barils d'huiles ou de peintures.

Les radiateurs en silicone ont une résistance accrue à l'humidité et à l'humidité, ils sont donc recommandés pour les équipements de laboratoire, les applications dans le domaine de la restauration, ainsi que pour protéger les équipements électroniques du gel et de la condensation. La seule restriction à l'utilisation d'éléments chauffants en silicone peut être une température de fonctionnement relativement basse: 200 ° C en fonctionnement continu et 230 ° C pendant une courte période. L'aspect des radiateurs en silicone est illustré à la figure 9.

Figure 9. Réchauffeurs en silicone

L'élément chauffant du film gravé est représenté sur la figure 10. Naturellement, ce chemin conducteur est représenté conditionnellement, en fait, il est recouvert d'une autre couche de silicone.

Figure 10

Les éléments chauffants avec éléments gravés, ainsi que les éléments chauffants avec fil chauffant, sont disponibles dans une grande variété de formes et de tailles, cependant, les éléments gravés offrent une grande variété de schémas de distribution de chaleur. De plus, la grande surface de l'élément chauffant gravé offre une densité de puissance plus élevée et une distribution uniforme de la chaleur. La distance entre les conducteurs gravés peut être obtenue légèrement moins que dans le cas de l'utilisation d'un fil chauffant.

Pour faciliter l'installation, de nombreux radiateurs en silicone au verso sont équipés d'un film autocollant. Les technologies adhésives modernes permettent de créer des joints durables même à des températures élevées, auxquelles les réchauffeurs en silicone fonctionnent, de sorte que la connexion est fiable et durable.

Les chauffe-barils sont souvent appelés chemises thermiques. Les mêmes chemises existent pour chauffer les conteneurs, ainsi que les fonds de fûts et conteneurs. Naturellement, ces radiateurs sont plats, et leurs dimensions correspondent aux dimensions des fûts ou conteneurs. Réchauffeurs de micanite

S'applique également aux éléments chauffants plats. Leur base est le papier mica - mica. Sa base est une mie de mica naturel, liée à un liant résistant à la chaleur. Plusieurs couches de ce papier sont pressées et traitées sous haute pression et température, ce qui donne des plaques de la taille souhaitée.

Pour garantir les performances et la résistance mécanique, les "sandwichs" en micanite sont produits dans un boîtier en métal mince, ce qui vous permet de créer des radiateurs de différentes formes. La figure 11 montre un élément chauffant plat en micanite et un élément chauffant à revers. De tels réchauffeurs sont utilisés dans des équipements pour le traitement des plastiques, dont la température de fusion se situe dans la plage de 180 ... 240 ° C, ce qui est tout à fait acceptable pour les réchauffeurs en micanite.

Figure 11. Réchauffeurs en micanite

Pour améliorer le transfert de chaleur, les éléments chauffants dans des boîtiers métalliques sont pressés contre l'élément chauffant avec des supports et des pinces métalliques, ou même simplement attachés avec du fil.

Actuellement, il existe un grand nombre de systèmes et de conceptions de radiateurs différents qui vous permettent d'effectuer toutes les tâches technologiques. Dans cet article, seule une petite partie d'entre eux a été décrite. Si quelqu'un s'intéresse sérieusement à ce problème, en particulier à tout type de chauffage, à la technologie de son application, ces informations peuvent toujours être trouvées dans les moteurs de recherche Internet.

Voir aussi:Radiateurs électriques ménagers modernes