Mūsdienīgi sildelementi

Rakstā "Elektriski sildelementi" Tika stāstīts galvenokārt par cauruļveida sildelementiem - sildelementiem un atvērtām spirālēm. Turklāt ir arī daudz citu elementu, daži no tiem ir gandrīz tādā pašā vecumā kā atvērtā spirāle, savukārt citi, pateicoties moderno tehnoloģiju attīstībai, ir parādījušies salīdzinoši nesen. Par šiem sildītājiem, jauniem un ne ļoti, tiks apspriests šajā rakstā.

Infrasarkanie sildelementi

Tos galvenokārt izmanto dažādās ierīcēs infrasarkanie sildītāji telpas apsildīšanai. Vienkārši sakot, šīs ir apkures ierīces, kas mājā, dzīvoklī, birojā vai darbnīcā rada komfortu. Dažādiem apstākļiem tiek izmantots ļoti daudzveidīgs sildītāju dizains. Infrasarkanos sildītājus var izmantot arī dažādās tehnoloģiskās iekārtās, kur nepieciešama noteiktu objektu apsildīšana.

Spilgts šādas tehnoloģiskās iekārtas piemērs ir infrasarkanās lodēšanas stacijas un modernas laboratoriju sildīšanas skapīši un krāsnis. IR sildīšana tiek plaši izmantota drukātās shēmas plates ar SMD komponentiem lodēšanai.

1. attēls. Grupveida lodēšanas uzstādīšana ar IR sildīšanu: 1 - izplūdes ventilācija, 2 - IR lampu matrica, 3 - shēmas plate, 4 - IR lampa, 5 - atstarotājs, 6 - dzesēšanas ierīce, 7 - konveijers

IR starojums, kas tas ir un kā tas darbojas

Infrasarkanais starojums ir viena no Saules spektra sastāvdaļām. IR stari atrodas saules gaismas zemākās frekvences apgabalā. Tieši viņi ienes mums siltumu uz Zemes. Tajā pašā laikā infrasarkanie stari netraucēti iziet cauri gaisam, to nemaz nesildot. Zemes virsma tiek sakarsēta, un viss, kas atrodas saules gaismas ceļā. Un tikai tad gaiss sasilda no siltiem priekšmetiem. Tāpēc no rīta gaiss ir vēss, līdz saule nelīst. Infrasarkanie sildītāji, kas ir rūpniecisko un sadzīves sildītāji.

Protams, cilvēka veidoto IR sildītāju spektrs nav tik plašs kā saules gaismas spektrs, un tas atrodas IR diapazona garo viļņu garuma apgabalā ar viļņa garumu λ = 50–2000 μm. Turklāt, jo zemāka ir sakarsētā ķermeņa temperatūra, jo viļņa garums ir garāks. Kopumā IR starojuma diapazons ir daudz plašāks un ir sadalīts trīs apakšjoslās

• īsviļņu reģions: λ = 0,74–2,5 mikroni,

• vidējā viļņa reģions: λ = 2,5-50 mikroni,

• garā viļņa garuma reģions: λ = 50–2000 mikroni,

bet infrasarkanie sildelementi darbojas tikai IR spektra gara viļņa garumā. Infrasarkano staru sildītāju veidošanas pamatā ir dažādi IR sildīšanas elementi. Tā kā siltums no infrasarkanajiem sildelementiem tiek pārsūtīts galvenokārt ar siltuma starojumu, tos bieži sauc par infrasarkanajiem izstarotājiem.

Kā tiek izvietoti IR sildītāji?

Patiesībā IR sildītāja dizains ir vienkāršs un nepretenciozs: sildelements - radiators ir ievietots viena vai otra dizaina korpusā, korpusa iekšpusē ir atstarotājs - atstarotājs, termināļi radiatora pievienošanai un ārējie spailes ārējiem vadiem. 2. attēlā parādīta tik vienkārša sildītāja versija.

2. attēls. IR sildītāja dizains: 1 - atstarotājs (atstarotājs), 2 - aizsargājošais tīkls, 3 - slēdzis, 4 - stiprinājuma stiprinājums, 5 - infrasarkanās ogles spuldze, 6 - pārsegs, 7 - spaiļu kārba, 8 - strāvas vads, 9 - dakšiņa.

Uzreiz redzams, ka šī dizaina sildītājs ir ļoti līdzīgs halogēna lampu starmešam, ko izmanto reklāmas, ēku fasāžu, lieveņa pakāpienu, pagalma daļas pie mājas apgaismošanai. Kopumā kaut kāds samērā mazs laukums, tā sauktais vietējais apgaismojums.

Tāpēc ar IR sildītāju palīdzību ir iespējams sildīt arī nevis visu telpas platību, bet tikai kādu tās daļu. Enerģijas taupīšana ir pamanāma ar neapbruņotu aci: kāpēc sildīt visu istabu, ja jūs varat sildīt tikai vienu stūri? Biroja darbinieka individuālās apkures piemērs parādīts 3. attēlā.

3. attēls. Vietējā IR sildīšana

Tas ir tieši tāds sildīšanas variants, ko var iegūt, izmantojot sildītāju, kas parādīts 2. attēlā. Ja vēlaties sildīt, piemēram, kafejnīcā, jums būs nepieciešami nedaudz atšķirīga dizaina sildītāji, kurus var uzstādīt griestos, piemēram, lampas ar dienasgaismas spuldzēm. Šī opcija ir parādīta 4. attēlā. Principā sildītājus var pakārt virs katra galda vai vienkārši šaha galdiņa paraugā.

4. attēls. Pilna apkure

Jūs varat atrast daudz līdzīgu apkures shēmu, jo IR sildītājus izmanto diezgan lielu telpu apsildīšanai: darbnīcas, noliktavas, darbnīcas un pat nelielas āra zonas. Piemēram, tas var būt lapene pie mājas vai restorāna lievenis ar galdiem. Infrasarkanajā sildītājā, kas parādīts 2. attēlā, tiek izmantota infrasarkanās ogles spuldze, kas tas ir, kā tas ir sakārtots un kādas ir tā īpašības?

Oglekļa lampa

Tā ir vakuuma caurule, kas izgatavota no kvarca stikla, kuras iekšpusē atrodas izstarojošs elements, kas izgatavots no oglekļa (oglekļa) šķiedras, precīzāk, no vairākām šķiedrām, kas savītas saišķī. Dažreiz šo izstarojošo elementu sauc par oglekļa spirāli, lai gan tas nav pilnīgi pareizi.

Oglekļa šķiedra parādījās salīdzinoši nesen, bet ir ieguvusi lielu popularitāti dažādās tehnoloģijās. No tā tiek izgatavoti ne tikai oglekļa izmeši. Izmantojot īpašas tehnoloģijas, oglekļa šķiedra ir izgatavota no oglekļa šķiedras.

Oglekļa plastmasas pielietojuma diapazons ir ļoti plašs, apmēram divdesmit virzienos: no lidmašīnu un raķešu tehnoloģijas līdz mūzikas instrumentu stīgām. Oglekļa plastmasu plaši izmanto automobiļu rūpniecībā, galvenokārt sporta automašīnās. Tie, kas aizraujas ar amatieru un sporta makšķerēšanu, novērtēja visu oglekļa stieņu valdzinājumu.

Oglekļa šķiedrai ir šķiedraina struktūra, kas ievērojami palielina starojuma laukumu. Šis laukums ir desmitiem un simtiem reižu lielāks nekā nihroma, volframa, keramikas, flamenīna vai citu materiālu spirāles laukums. Šāda attīstīta teritorija noved pie tā, ka oglekļa šķiedras siltuma pārnese ir par 30 ... 40% augstāka nekā parastajiem sildelementiem.

Pieliekot spriegumu, oglekļa šķiedra nekavējoties sasilda, nekavējoties sākas izstarojošā siltuma ražošana un bez kaitīga starojuma spektra ultravioletajā daļā. Paaugstināta oglekļa šķiedras siltuma pārnese rada ekonomiskāku enerģijas patēriņu nekā parastie sildītāji, kas izgatavoti no nihroma spirāles.

Ar tādu pašu enerģijas patēriņu oglekļa sildītāji rada vairāk siltuma. Siltums neiziet zem griestiem, piemēram, apkures gadījumā, piemēram, eļļas radiators vai centrālās apkures akumulators.

Oglekļa spuldžu optiskais starojums ir ļoti mazs. Nedaudz pamanāms sarkans mirdzums vispār neietekmē redzi, neapžilbina, bet mirdzums joprojām ir pamanāms. 5. attēlā parādīts strādājošs mājsaimniecības sildītājs, kura pamatā ir oglekļa spuldzes.

5. attēls. Oglekļa sildītāja darbība

Sildītāja augšpusē ir slēdži, kas nosaka darba režīmus. Sildītāja statīvā ir elektriskā piedziņa, kas rada sildītāja šūpošanu dažādos virzienos, līdzīgi kā ventilatori to dara. Ar šiem pagriezieniem tiek panākts apkures platības pieaugums.

Skatīt arī par šo tēmu:Interesanti fakti par infrasarkano staru sildīšanu

Infrasarkanie keramikas sildītāji (izstarotāji)

Tie ir parasts sildītājs, "ieslodzīts" keramikas apvalkā - korpusā. Keramiku silda siltums no sildītāja, un jau no tā ārējā vidē tiek izstaroti siltuma stari. Keramikas apvalka laukums ir vairākas reizes lielāks par sildītāja laukumu, tāpēc siltums tiek dots aktīvāk.

Keramikas sildītāja izskats ir parādīts 6. attēlā. Šādus sildītājus bieži sauc par paneļu infrasarkanajiem sildītājiem. Apkures paneļu forma ir visdaudzveidīgākā. Sildītājs var būt plakans, ieliekts vai, tieši otrādi, izliekts.

6. attēls. Keramikas sildītāja izskats

Uz priekšējās virsmas varat apsvērt sildītāja konfigurāciju, uz aizmugurējās virsmas ir stiepļu vadi, kas izolēti ar keramikas lodītēm. Keramikas sildītāju darba temperatūra ir 700 ... 750 grādi, īpatnējā virsmas jauda ir līdz 64 kW / m2. Keramikas sildītāju jauda var būt no vairākiem desmitiem vatu līdz vairākiem kilovatiem. Tas, ko sauc, visiem gadījumiem.

Dažiem keramikas sildītāju veidiem ir atvērta, redzama spole, piemēram, HSR tipa. Sildītāja darba temperatūra ir 900 ° C, sildītājs ir paredzēts ātrai sildīšanai. HSR sildītāja izskats ir parādīts 7. attēlā.

7. attēls. HSR tipa sildītājs

IR keramikas sildītāji ir trīs veidu: tilpuma (cietie), dobi un arī sildītāji ar iebūvētu termopāri. Tilpuma elementi ir pietiekami inerciāli, ilgstoši sasilda un lēnām atdziest. Gadījumos, kad jums ir nepieciešams periodisks ieslēgšanas / izslēgšanas sildītājs, tiek izmantoti dobi sildītāji.

Tie ir mazāk inerciāli, kas ļauj tos izmantot dažādos tehnoloģiskos procesos, kur ir nepieciešams uzturēt precīzu darba vides temperatūru, periodiski ieslēdzot / izslēdzot emitētāju. Sakarā ar samazinātu masu dobu emitētāju karsēšanas ātrums ir par 40% augstāks nekā beztaras emitētāju.

Atšķirībā no lielgabarīta izstarotājiem, lielākā daļa dobu emitētāju izstarojuma ir vērsta uz priekšu. Atgriezenisko starojumu novērš doba termiskā barjera no aizmugures puses, kas nodrošina saudzējošus temperatūras apstākļus korpusa konstrukciju elementiem, kā arī palielina emitētāja efektivitāti. Salīdzinot ar vienas un tās pašas jaudas radiatoriem, elektrības patēriņa samazinājums sasniedz 15%.

Izmantojot tilpuma radiatoru, šādu siltuma sadalījumu var iegūt, tikai izmantojot atstarotāju. Dažiem paneļu IR sildītāju veidiem ir iebūvēts K vai J tipa termopārs, kas ļauj precīzi kontrolēt un regulēt temperatūru. Tas ir ļoti ērti izmantošanai tehnoloģiskos procesos.

Ir daudz tehnoloģisko procesu, kur tiek izmantoti IR emitētāji. Šeit ir tikai daži no tiem:

• Krāsu žāvēšana (divkomponentu krāsas, epoksīda lakas),

• Plastmasas apstrāde (PVC vulkanizācija, ABS plastmasas termoformēšana, polietilēns, polistirols, auto virsbūves daļas, pulvera pārklājums)

• Līmes žāvēšana

• Pārtikas pārstrāde (uzsildīšanas, grilēšanas, sterilizācijas un pasterizācijas uzturēšana),

• Tekstilizstrādājumi (sietspiede, uzlīmes uz t-krekliem, paklāju lateksēšana),

• Skaistums un veselība (infrasarkanās siltuma kabīnes, saunas)

Edisona infrasarkanās keramikas lampas

Saistībā ar dobajiem keramikas izstarotājiem ir pieejami ar E27 vāciņu, tāpat kā ar parasto kvēlspuldzi. Šo bāzi jau sen izgudroja lielais izgudrotājs T. Edisons. Izgudrotāja vārdu iemūžina burts “E” vāciņa nosaukumā, un 27 ir vāciņa diametrs milimetros. Dizains ir ļoti ērts: vienkārši ieskrūvējiet kārtridžā, nevis kvēlspuldzē, un tūlīt tas kļuva silts!

Tiek uzskatīts, ka šos sildītājus visbiežāk izmanto lopkopībā.Pat ķīniešu vietnēs ar bezmaksas piegādi no neveikla mašīntulkojuma no angļu valodas jūs varat saprast, ka šie sildītāji ir paredzēti govju kūtīm, mājputnu mājām un cūciņām.

Kāpēc šādu radiatoru nevar pakarināt, ja ne mājās, tad vismaz darba vietā? Nav tālu noslēpums, ka mūsu darba devēji neuztraucas radīt normālus darba apstākļus: vasarā nav pietiekami daudz gaisa kondicionēšanas, un rudenī, kad apkure vēl nav ieslēgta, darbnīcā, darbnīcā vai dizaina nodaļā jums jāuzliek kokvilnas polsterēta jaka.

Edisona sildītājiem ir pieejami metāla atstarotāji, kas ļauj palielināt siltuma pārnesi pareizajā virzienā un samazināt siltuma efektu uz sienām un griestiem. Faktiski tiem pašiem mērķiem kalpo arī atstarotāji, ko izmanto kopā ar cita veida sildītājiem. Sildītāja ar E27 pamatni izskats parādīts 8. attēlā.

8. attēls. Edisona infrasarkanais lukturis

Dabiski, ka šādas “spuldzes” ir jāpieskrūvē augstas temperatūras keramikas kārtridžā.

Kvarca un halogēna izstarotāji

Tās ir noslēgta vakuuma caurule, kas izgatavota no kvarca stikla, kuras iekšpusē atrodas metāla spirāle ar augstu pretestību. Faktiski tas parastās volframa halogēna lampas. Atkarībā no spirāles konstrukcijas, emitenti tiek sadalīti divos infrasarkanā starojuma diapazonos - vidēja viļņa un īsviļņu izstarotāji.

Pirmajā no tām spirālei ir zvaigznes forma, un, otrkārt, kvarca caurules iekšpusē ir atbalstīts pavediens, kas ir lieliski redzams caur caurspīdīgu kvarca stiklu. Jautājums ir, kāpēc veidot dažādu dizainu spirāles, kāds ir šādas tehnoloģiskās izpētes rezultāts?

Halogēna emitētāji ar atbalstītu kvēldiegu darbojas IR augstfrekvences diapazonā un nodrošina iespēju sildīt līdz 2600 ° C. Šim sildelementam ir liela jauda, ​​ļoti ātrs reakcijas laiks, kas padara to neaizstājamu īsos cikliskos procesos, kur nepieciešama liela īpatnējā jauda.

Sildīšanas elementi lidmašīnu sildīšanai

Sildīšana līdz tik augstām temperatūrām nebūt nav vienmēr nepieciešama, un šajos gadījumos ir jāizmanto citi sildītāji, kas siltumu pārvada nevis ar starojuma palīdzību, bet tieši saskarē ar apsildāmu priekšmetu. Šajā gadījumā tiek apsildīta noteikta apgabala un formas virsma, gan plakana, gan izliekta. Viens no šiem sildītāju veidiem ir plakanie elastīgie sildītāji, kas izgatavoti no silikona.

Silikons ir silīcija organiskais polimērs, kas sastāv no silīcija un oglekļa atomiem. Atkarībā no molekulmasas šie polimēri var būt šķidri (organiski silīcija šķidrumi), elastīgi (silīcija organiski kaučuki) vai cietie produkti (organiskā silīcija plastika).

Silīcija organiskajiem polimēriem ir labas dielektriskās īpašības, tos raksturo augsta karstumizturība, labas ūdens atgrūdošas īpašības, fizioloģiskā inerce, kas ļauj tos izmantot plakanu sildelementu izveidošanai. Šo dizainu sauc par silikona sildīšanas paklājiem, un to izmanto gadījumos, kad nepieciešama vienmērīga jebkuras virsmas sildīšana.

Silikona sildelementi

Tie ir divu silikona slāņu konstrukcija, starp kuriem ievieto sildīšanas stiepli vai kodinātu sildīšanas plēvi, kas ļauj iegūt dažādus sildītāja parametrus. Lai palielinātu mehānisko izturību, silikons tiek pastiprināts ar tekstila stiklplasta.

Šiem sildītājiem ir augsts reakcijas ātrums (īss sildīšanas / dzesēšanas laiks), temperatūras uzturēšanas precizitāte ir diezgan augsta, it īpaši, ja sildītājs ir aprīkots ar temperatūras sensoru un termostatu.

Silikona paklāju ģeometriskie izmēri ir mazi, sildītāju biezums sākas no 0,7 mm, kas ļauj tos izmantot dažādās jomās, sākot no kosmiskajiem transporta līdzekļiem un beidzot ar eļļas vai krāsu mucu sildīšanu.

Silikona sildītājiem ir paaugstināta izturība pret mitrumu un mitrumu, tāpēc tie ir ieteicami laboratorijas iekārtām, pielietojumam ēdināšanas jomā, kā arī lai aizsargātu elektronisko aprīkojumu no sasalšanas un kondensāta. Vienīgais silikona sildelementu izmantošanas ierobežojums var būt salīdzinoši zema darba temperatūra: 200 ° C nepārtrauktā darbībā un 230 ° C uz īsu brīdi. Silikona sildītāju izskats ir parādīts 9. attēlā.

9. attēls. Silikona sildītāji

Sildītājs no kodinātās plēves ir parādīts 10. attēlā. Dabiski, ka šis vadošais ceļš ir parādīts nosacīti, faktiski to pārklāj cits silikona slānis.

10. attēls

Sildītāji ar kodinātiem elementiem, kā arī sildītāji ar sildīšanas stiepli ir pieejami visdažādākajās formās un izmēros, tomēr kodinātie elementi nodrošina visdažādākās siltuma sadales shēmas. Turklāt liels kodinātā sildelementa laukums nodrošina lielāku jaudas blīvumu un vienmērīgu siltuma sadalījumu. Attālumu starp iegravētajiem vadītājiem var iegūt nedaudz mazāku nekā apkures stieples izmantošanas gadījumā.

Uzstādīšanas ērtībai daudzi silikona sildītāji aizmugurē ir aprīkoti ar pašlīmējošu plēvi. Mūsdienu līmēšanas tehnoloģijas ļauj izveidot izturīgus savienojumus pat paaugstinātā temperatūrā, pie kuriem darbojas silikona sildītāji, tāpēc savienojums ir uzticams un izturīgs.

Mucas sildītājus bieži sauc par termo krekliem. Tie paši krekli pastāv konteineru sildīšanai, kā arī mucu un konteineru apakšā. Protams, šie sildītāji ir plakani, un to izmēri atbilst mucu vai tvertņu izmēriem. Mikanīta sildītāji

Attiecas arī uz plakaniem sildelementiem. To pamatā ir mikanīts - vizlas papīrs. Tās pamatne ir dabiskas vizlas skaidiņa, kas savienota ar karstumizturīgu saistvielu. Vairāki šāda papīra slāņi tiek saspiesti un apstrādāti zem augsta spiediena un temperatūras, iegūstot vēlamā izmēra plāksnes.

Lai nodrošinātu veiktspēju un mehānisko izturību, mikanīta "sviestmaizes" tiek ražotas korpusā, kas izgatavots no plāna metāla, kas ļauj jums izveidot dažādu formu sildītājus. 11. attēlā parādīts plakans mikanīta sildītājs un manšetes sildītājs. Šādus sildītājus izmanto plastmasu apstrādes iekārtās, kuru kušanas temperatūra ir diapazonā no 180 līdz 240 ° C, kas ir diezgan pieņemama mikanīta sildītājiem.

11. attēls. Mikanīta sildītāji

Lai uzlabotu siltuma pārnesi, sildītājus metāla korpusos piespiež pie apsildāmā elementa ar metāla kronšteiniem un skavām vai pat vienkārši sasien ar stiepli.

Pašlaik ir ļoti daudz dažādu sildītāju sistēmu un dizainu, kas ļauj jums veikt jebkādus tehnoloģiskus uzdevumus. Šajā rakstā tika aprakstīta tikai neliela daļa no tiem. Ja kādu nopietni interesē šī problēma, jo īpaši jebkura veida sildītājs, tā pielietošanas tehnoloģija, tad šādu informāciju vienmēr var atrast interneta meklētājprogrammās.

Skatīt arī:Mūsdienu sadzīves elektriskie sildītāji