Модерни нагревателни елементи

В статията "Електрически нагревателни елементи" Разказано е главно за тръбни нагревателни елементи - нагревателни елементи и отворени спирали. Освен това има много други елементи, някои от които са почти на една и съща възраст с отворената спирала, докато други се появяват сравнително наскоро, благодарение на развитието на съвременните технологии. За тези нагреватели, нови и не много, ще говорим в тази статия.

Инфрачервени нагревателни елементи

Използват се предимно в различни устройства инфрачервени нагреватели за отопление на помещения, Просто казано, това са отоплителни уреди, които създават комфорт в къща, апартамент, офис или работилница. За различни условия се използват голямо разнообразие от дизайни на нагреватели. Инфрачервените нагреватели могат да се използват и в различни технологични съоръжения, където се изисква отопление на определени обекти.

Ярък пример за такова технологично оборудване са инфрачервените станции за запояване и модерните лабораторни отоплителни шкафове и пещи. IR отоплението се използва широко при групово запояване на печатни платки с SMD компоненти.

Фигура 1. Монтаж на групово запояване с инфрачервено отопление: 1 - отработена вентилация, 2 - матрица на IR лампи, 3 - платка, 4 - инфрачервена лампа, 5 - рефлектор, 6 - охлаждащо устройство, 7 - конвейер

ИЧ лъчение, какво представлява и как работи

Инфрачервеното лъчение е един от компонентите на слънчевия спектър. ИЧ лъчите са разположени в зоната с най-ниска честота на слънчевата светлина. Именно те ни носят топлина на Земята. В същото време инфрачервените лъчи преминават безпрепятствено във въздуха, без изобщо да го нагряват. Земната повърхност се нагрява и всичко, което се намира по пътя на слънчевата светлина. И едва тогава въздухът се затопля от топли предмети. Ето защо въздухът е хладен сутрин, докато слънцето изгрява. Инфрачервени нагреватели, които са в основата на индустриални и битови нагреватели.

Разбира се, обхватът на изкуствените инфрачервени нагреватели не е толкова широк, колкото този на слънчевата светлина, и е в областта на дължината на вълната на IR диапазона с дължина на вълната λ = 50-2000 μm. Освен това, колкото по-ниска е температурата на нагрятото тяло, толкова по-голяма е дължината на вълната. Като цяло обхватът на ИЧ лъчението е много по-широк и е разделен на три поддиапазона

• регион с къса вълна: λ = 0.74-2.5 микрона,

• регион на средната вълна: λ = 2,5-50 микрона,

• регион на дълга вълна: λ = 50-2000 микрона,

но инфрачервените нагревателни елементи работят само в частта с дължина на вълната на IR спектъра. Различни инфрачервени нагревателни елементи са основата за създаване на инфрачервени нагреватели. Тъй като топлината от инфрачервените нагревателни елементи се предава главно чрез топлинно излъчване, те често се наричат ​​инфрачервени излъчватели.

Как са подредени IR нагревателите?

Всъщност дизайнът на IR нагревателя е прост и непретенциозен: нагревателният елемент - радиаторът е поставен в корпуса на една или друга конструкция, вътре в корпуса има рефлектор - рефлектор, клеми за свързване на радиатора и външни клеми за външни проводници. Фигура 2 показва точно такава проста версия на нагревателя.

Фигура 2. Дизайн на IR нагревателя: 1 - рефлектор (рефлектор), 2 - защитна мрежа, 3 - превключвател, 4 - монтажна скоба, 5 - инфрачервена въглеродна лампа, 6 - капак, 7 - клемна кутия, 8 - захранващ кабел, 9 - вилица.

Веднага е видно, че нагревателят на този дизайн е много подобен на прожектор за халогенни лампи, използван за осветяване на реклама, изграждане на фасади, стъпала на верандата, част от двора в близост до къщата. Като цяло сравнително малка площ, така нареченото локално осветление.

Следователно, с помощта на IR нагреватели, също е възможно да се загрее не цялата площ на помещението, а само някаква част от него. Пестенето на енергия се забелязва с просто око: защо да отоплявате цялата стая, ако можете да отоплявате само един ъгъл? Пример за индивидуално отопление на офис работник е показан на фигура 3.

Фигура 3. Точково инфрачервено отопление

Това е точно опцията за отопление, която може да се получи с помощта на нагревателя, показан на фигура 2. Ако искате да направите отопление, например в кафене, ще ви трябва нагреватели с малко по-различен дизайн, които могат да бъдат инсталирани на тавана, като лампи с флуоресцентни лампи. Тази опция е показана на фигура 4. По принцип нагревателите могат да бъдат окачени над всяка маса или просто в шахматно табло.

Фигура 4. Пълно нагряване

Можете да намерите много подобни схеми за отопление, тъй като инфрачервените нагреватели се използват за отопление на доста големи помещения: работилници, складове, работилници и дори малки открити площи. Например, това може да бъде беседка в близост до къщата или веранда на ресторант с маси. Инфрачервеният нагревател, показан на фигура 2, използва инфрачервена въглеродна лампа, какво е, как е подредено и какви са неговите свойства?

Карбонова лампа

Това е вакуумна тръба, изработена от кварцово стъкло, вътре в която има излъчващ елемент, изработен от въглеродни (въглеродни) влакна, по-точно от няколко влакна, усукани в сноп. Понякога този излъчващ елемент се нарича въглеродна спирала, въпреки че това не е напълно правилно.

Въглеродните влакна се появиха сравнително наскоро, но спечелиха голяма популярност в различни технологии. От него не се правят само излъчватели на въглерод. Използвайки специални технологии, въглеродните влакна са направени от въглеродни влакна.

Обхватът на приложение на въглеродните пластмаси е много широк, около двадесет направления: от самолетни и ракетни технологии до струни за музикални инструменти. Въглеродната пластмаса се използва широко в автомобилната индустрия, главно в спортните автомобили. Тези, които са любители на любителския и спортен риболов, оцениха всички прелести на въглеродните пръчки.

Въглеродните влакна имат влакнеста структура, което значително увеличава зоната на излъчване. Тази площ е десетки и стотици пъти по-голяма от площта на спиралата от нихром, волфрам, керамика, фламентин или други материали. Така развитата зона води до факта, че топлопредаването на въглеродни влакна е с 30 ... 40% по-високо от това на конвенционалните нагревателни елементи.

Когато се приложи напрежение, въглеродните влакна се загряват моментално, генерирането на сияйна топлина веднага започва, освен това, без вредно излъчване в ултравиолетовата част на спектъра. Повишеният топлопренос на въглеродни влакна води до по-икономичен разход на енергия в сравнение с конвенционалните нагреватели, изработени от нихромова спирала.

Със същата консумация на енергия, въглеродните нагреватели генерират повече топлина. Топлината не отива под тавана, както в случая с отопление, например, маслени радиатори или батерии за централно отопление.

Оптичното излъчване на въглеродните лампи е много малко. Леко видимото червено сияние изобщо не влияе на зрението, не ослепява, но сиянието все още се забелязва. Фигура 5 показва работещ нагревател за домакинство, базиран на въглеродни лампи.

Фигура 5. Работа с въглероден нагревател

В горната част на нагревателя са превключватели, които задават режимите на работа. В стойката на нагревателя има електрическо задвижване, което създава люлеене на нагревателя в различни посоки, като начина, по който го правят вентилаторите. С тези завои се постига увеличение на отоплителната площ.

Вижте също по тази тема:Интересни факти за инфрачервеното отопление

Керамични инфрачервени нагреватели (излъчватели)

Те са обикновен нагревател, "затворен" в керамична обвивка - случаят. Керамиката се нагрява от топлина от нагревателя и вече от него се излъчват топлинни лъчи във външната среда. Керамичната обвивка има площ няколко пъти повече от площта на нагревателя, поради което топлината се дава по-активно.

Появата на керамичния нагревател е показана на фигура 6. Такива нагреватели често се наричат ​​панелни инфрачервени нагреватели. Формата на отоплителните панели е най-разнообразна. Нагревателят може да бъде плосък, вдлъбнат или, обратно, изпъкнал.

Фигура 6. Външен вид на керамичен нагревател

На предната повърхност можете да обмислите конфигурацията на нагревателя, а на задната повърхност има проводници от тел, изолирани с керамични перли. Работната температура на керамичните нагреватели е 700 ... 750 градуса, специфичната повърхностна мощност е до 64 кВт / м2. Мощността на керамичните нагреватели може да варира от няколко десетки вата до няколко киловата. Как се нарича, за всички поводи.

Някои видове керамични нагреватели имат отворена, видима намотка, като HSR тип. Работната температура на нагревателя е 900 ° C; нагревателят е проектиран за бързо нагряване. Появата на HSR нагревателя е показана на фигура 7.

Фигура 7. Нагревател тип HSR

Керамичните IR нагреватели се предлагат в три вида: обемни (твърди), кухи, както и нагреватели с вградена термодвойка. Обемните елементи са достатъчно инерционни, затоплят се дълго време и се охлаждат бавно. В случаите, когато се нуждаете от периодичен нагревател за включване / изключване, се използват кухи нагреватели.

Те са по-малко инерционни, което им позволява да се използват в различни технологични процеси, където е необходимо да се поддържа точната температура на работната среда чрез периодично включване / изключване на емитера. Поради намалената маса, скоростта на нагряване на кухите излъчватели е 40% по-висока от тази на насипните.

За разлика от обемните излъчватели, по-голямата част от радиацията от кухите излъчватели е насочена напред. Радиационният гръб се предотвратява от куха термична бариера от задната страна, която осигурява щадящи температурни условия за елементи на жилищни конструкции, а също така повишава ефективността на излъчвателя. В сравнение с обемните радиатори със същата мощност, намаляването на консумацията на електроенергия достига 15%.

Когато използвате радиатор за обем, такова разпределение на топлината може да бъде получено само с помощта на отражател. Някои видове панелни ИК нагреватели имат вградена термодвойка тип K или J, която позволява прецизен контрол и регулиране на температурата. Той е много удобен за използване в технологични процеси.

Има много технологични процеси, при които се използват IR излъчватели. Ето само няколко от тях:

• Сушене на бои (двукомпонентни бои, епоксидни лакове),

• Обработка на пластмаси (вулканизация на PVC, термоформоване на ABS пластмаса, полиетилен, полистирол, части от авто корпус, прахово покритие)

• Сушене на лепило

• Преработка на храни (поддържане на загрята, скара, стерилизация и пастьоризация),

• Текстил (копринен ситопечат, етикети върху тениски, латекс с килим),

• Красота и здраве (инфрачервени кабини, сауни)

Инфрачервени керамични лампи Edison

Свързани с кухи керамични излъчватели, се предлагат с капачка E27, като конвенционална лампа с нажежаема жичка. Тази база е измислена отдавна от големия изобретател Т. Едисон. Именно буквата „E“ в името на капачката обезсмъртява името на изобретателя, а 27 е диаметърът на капачката в милиметри. Дизайнът е много удобен: те просто го завиха в патрон вместо лампа с нажежаема жичка и веднага стана топло!

Смята се, че тези нагреватели най-често се използват в животновъдството.Дори на китайски сайтове с безплатна доставка, от тромав машинен превод от английски, можете да разберете, че тези нагреватели са предназначени за кравевиди, домашни птици и прасета.

Защо не може да се окачи такъв радиатор, ако не е вкъщи, то поне на работното място? Далеч не е тайна, че нашите работодатели не си правят труда да създават нормални условия на труд: през лятото няма достатъчно климатик, а през есента, когато отоплението все още не е включено, трябва да облечете памучно яке с подплатен памук в сервиза, работилницата или в отдела за дизайн.

За отоплителните уреди на Edison се предлагат метални отражатели, което позволява да се увеличи топлопредаването в правилната посока и да се намали топлинният ефект върху стените и таваните. Всъщност за същите цели служат и рефлектори, използвани с други видове нагреватели. Външният вид на нагревателя с основа E27 е показан на фигура 8.

Фигура 8. Инфрачервена лампа на Едисон

Естествено е необходимо да завиете такива „крушки“ в керамичен патрон с висока температура.

Кварцови и халогенни излъчватели

Те представляват запечатана вакуумна тръба, изработена от кварцово стъкло, вътре в която има спирала, изработена от метал с високо съпротивление. Всъщност това конвенционални халогенни лампи от волфрам, В зависимост от дизайна на спиралата, излъчвателите се разделят на два диапазона на инфрачервено излъчване - средно-вълнови излъчватели и излъчватели с къси вълни.

В първия от тях спиралата има форма на звезда, а второ, вътре в кварцовата тръба има поддържана нишка, която е перфектно видима през прозрачно кварцово стъкло. Въпросът е, защо да правим спирали от различни дизайни, какъв е резултатът от подобни технологични изследвания?

Халогенните излъчватели с поддържана нажежаема жичка работят във високочестотния диапазон на ИЧ и осигуряват способността да се загрява до 2600 ° С. Този нагревателен елемент има висока мощност, много бързо време за реакция, което го прави незаменим в кратки циклични процеси, където се изисква висока специфична мощност.

Нагревателни елементи за отоплителни плоскости

Загряването до толкова високи температури далеч не винаги е необходимо и в тези случаи е необходимо да се използват други нагреватели, които предават топлина не чрез радиация, а в директен контакт с нагретия обект. В този случай повърхността на определена площ и форма се нагрява, както плоска, така и извита. Един от тези видове нагреватели са плоски еластични нагреватели, изработени от силикон.

Силиконът е органосиликонов полимер, съставен от силициеви и въглеродни атоми. В зависимост от молекулното тегло, тези полимери могат да бъдат течни (органосиликонови течности), еластични (органосиликонови каучуци) или твърди продукти (органосиликонови пластмаси).

Органосиликоновите полимери имат добри диелектрични характеристики, се характеризират с висока устойчивост на топлина, добри водоотблъскващи свойства, физиологична инертност, което позволява да се използват за създаване на плоски нагревателни елементи. Този дизайн се нарича силиконови нагревателни постелки и се използва в случаите, когато се изисква равномерно нагряване на повърхност.

Силиконови нагревателни елементи

Те представляват конструкция от два слоя силикон, между които е поставен нагревателен проводник или гравиран отоплителен филм, който ви позволява да получите различни параметри на нагревателя. За да се увеличи механичната якост, силиконът е подсилен с текстилно фибростъкло.

Тези нагреватели имат висока степен на реакция (кратко време за отопление / охлаждане), точността на поддържане на температурата е доста висока, особено ако нагревателят е оборудван с температурен датчик и термостат.

Геометричните размери на силиконовите рогозки са малки, дебелината на нагревателите започва от 0,7 мм, което им позволява да се използват в най-различни области, вариращи от космически превозни средства и завършващи с нагряване на бъчви с масла или бои.

Силиконовите нагреватели имат повишена устойчивост на влага и влага, поради което се препоръчват за лабораторно оборудване, приложения в областта на ресторантьорството, както и за защита на електронното оборудване от замръзване и конденз. Единственото ограничение за използването на силиконови нагревателни елементи може да бъде сравнително ниска работна температура: 200 ° C при непрекъсната работа и 230 ° C за кратко време. Появата на силиконови нагреватели е показана на фигура 9.

Фигура 9. Силиконови нагреватели

Нагревателят от гравирания филм е показан на фигура 10. Естествено, този проводящ път е показан условно, всъщност той е покрит от друг слой силикон.

Фигура 10

Нагревателите с гравирани елементи, както и нагревателите с нагревателен проводник, се предлагат в голямо разнообразие от форми и размери, обаче, гравираните елементи осигуряват голямо разнообразие от схеми за разпределение на топлина. В допълнение, голямата площ на гравирания нагревателен елемент осигурява по-голяма плътност на мощността и равномерно разпределение на топлината. Разстоянието между оформените проводници може да бъде получено малко по-малко, отколкото в случай на използване на нагревателен проводник.

За по-лесна инсталация много силиконови нагреватели от обратната страна са оборудвани със самозалепващ се филм. Съвременните технологии за лепене позволяват създаването на трайни фуги дори при повишени температури, при които работят силиконовите нагреватели, така че връзката е надеждна и трайна.

Нагревателите за варели често се наричат ​​термични ризи. Същите ризи съществуват и за контейнери за отопление, както и дъната на бъчви и контейнери. Естествено, тези нагреватели са плоски, а размерите им съответстват на размерите на варелите или контейнерите. Миканитови нагреватели

Прилагайте и за плоски нагревателни елементи. Основата им е миканит - слюдяна хартия. Основата му е троха от естествена слюда, свързана с термоустойчиво свързващо вещество. Няколко слоя от такава хартия се пресоват и обработват при високо налягане и температура, което води до получаване на плочи с желания размер.

За да се осигурят експлоатационни качества и механична здравина, сандвичите с миканит се произвеждат в тънък метален корпус, което позволява създаването на нагреватели с различна форма. Фигура 11 показва нагревател с плосък миканит и нагревател за маншет. Такива нагреватели се използват в оборудване за обработка на пластмаси, чиято температура на топене е в диапазона от 180 ... 240 ° C, което е напълно приемливо за нагреватели на миканит.

Фигура 11. Миканитови нагреватели

За да се подобри топлопредаването, нагревателите в метални кутии се притискат към нагретия елемент с метални скоби и скоби, или дори просто завързани с тел.

В момента има много различни системи и дизайни на нагреватели, които ви позволяват да изпълнявате всякакви технологични задачи. В тази статия е описана само малка част от тях. Ако някой сериозно се интересува от този проблем, по-специално всеки тип нагревател, технологията на неговото приложение, тогава такава информация винаги може да бъде намерена в интернет търсачките.

Вижте също:Модерни битови електрически нагреватели