Irradiadors i instal·lacions per a la calefacció per infrarojos d'animals

A l'agricultura, les làmpades incandescents d'ús general, les làmpades incandescents, els emissors de tubs i els escalfadors elèctrics de tubs (TEN) s'utilitzen com a fonts de radiació infraroja per escalfar animals.

Làmpades incandescents.

Les làmpades incandescents es diferencien en tensió, potència i disseny. El disseny de les làmpades incandescents depèn del seu propòsit. La bombeta de vidre, el diàmetre de la qual està determinat per la potència de la làmpada, està reforçada amb un màstic especial a la base. A la base hi ha una rosca de cargol per a la fixació a l'endoll, amb la qual la làmpada està connectada a la xarxa. El tungstè s'utilitza per fer el filament de la làmpada. Per reduir la dispersió del tungstè, la làmpada s'omple d'un gas inert (per exemple, argó, nitrogen, etc.).

Els principals paràmetres de la làmpada incandescent:

• Tensió nominal,

• energia elèctrica,

• flux lluminós,

• durada mitjana de la crema.

Les làmpades incandescents d'ús general estan disponibles en 127 i 220 V.

La potència elèctrica de les làmpades incandescents s'especifica com a valor mitjà de la tensió nominal per a la qual està dissenyada la làmpada. En l'agricultura, s'utilitzen principalment làmpades incandescents amb un rang de potència de 40 a 1500 W.

El flux lluminós d'una làmpada incandescent és directament proporcional a la potència elèctrica de la làmpada i la temperatura del filament; per a les làmpades que s'han esgotat el 75% de la seva vida útil nominal, es permet una disminució del flux lluminós en un 15-20% del valor inicial.

Quan utilitzeu llums d'il·luminació per escalfar animals, tingueu en compte que els alts nivells de llum poden irritar els animals.

El temps mitjà de combustió d'una làmpada incandescent ve determinat principalment per la pols de tungstè. Per a la majoria de les làmpades incandescents d'ús general, el temps mitjà de combustió és de 1000 hores.

Els canvis en la tensió de la xarxa en comparació amb el valor nominal provocaran canvis en el flux emès per la làmpada, així com en la sortida i la vida útil. Quan la tensió canvia en ± 1%, el flux lluminós de la làmpada canvia en ± 2,7% i el temps mitjà de combustió en ± 13%.

Llums incandescents amb una capa reflectant. Per dirigir el flux de radiació a una zona determinada, s'utilitzen làmpades amb un mirall i una capa reflectora difusa, que s'aplica des de l'interior fins a la part superior de la bombeta.

Làmpades emissores de calor.

Aquestes fonts de radiació són emissors de "llum" formats per una mono-bobina de tungstè i un reflector, que és la superfície interior aluminitzada de la bombeta amb un perfil especial. A la fig. 1.

Arròs. 1.Distribució del flux de radiació al llarg de l'espectre de les làmpades IKZ 220-500 i IKZ 127-500.

Arròs. 2. Distribució del flux de radiació al llarg de l'espectre de les làmpades IKZK 220-250 i IKZK 127-250.

A la fig. La figura 2 mostra la corba de distribució del flux de radiació al llarg de l'espectre de làmpades dels tipus IKZK 220-250 i IKZK 127-250.

En la designació del tipus de llums, les lletres signifiquen: IKZ - mirall d'infrarojos, IKZK 220-250 - mirall d'infrarojos amb una bombeta pintada; els números després de les lletres indiquen la tensió de la xarxa i la potència de la font de radiació. El llum és una bombeta de vidre paraboloide. Part de la superfície de la làmpada està coberta des de l'interior amb una fina capa de plata reflectant per concentrar el flux radiant en una direcció determinada.

Un paràmetre molt important de les bombetes de vidre, que afecta la vida útil de les làmpades, és la seva resistència a la calor, és a dir, la capacitat de suportar canvis bruscos de temperatura. Per augmentar la resistència a la calor canviant la composició de la càrrega durant la fusió del vidre, cal reduir la seva capacitat calorífica i el coeficient de temperatura d'expansió lineal, així com augmentar la conductivitat tèrmica.

Segons la forma de la bombeta, les làmpades presenten una distribució diferent del flux de radiació: o bé concentrada al llarg de l'eix (amb una bombeta parabòlica) o ample, amb un angle sòlid d'uns 45 ° (amb una bombeta esfèrica). Cal destacar l'avantatge d'utilitzar làmpades amb bombeta esfèrica en la producció agrícola, aquestes làmpades proporcionen una distribució més uniforme de la radiació a la zona de calefacció.

Un cos de filament de tungstè està fixat dins de la bombeta. El material del filament del cos del filament s'evapora al buit, s'instal·la a la superfície interior de la bombeta i forma un recobriment negre.Això comporta una disminució del flux de llum com a conseqüència de la seva absorció més intensa pel vidre.

Per augmentar la vida útil de la làmpada i reduir la velocitat d'evaporació del cos del filament, el matràs s'omple amb una barreja de gasos inerts (argó i nitrogen).

La presència de gas crea pèrdues de calor per conducció i convecció de calor. En les làmpades plenes de gas, la bombeta s'escalfa no només per radiació del filament, sinó també per convecció i conducció del gas d'ompliment. Així, escalfar el gas en una làmpada de 500 W consumeix el 9% de l'energia subministrada.

En les làmpades potents amb un cos de filament massiu, l'augment de la pèrdua de calor a través del gas es compensa totalment per la forta disminució de la dispersió del filament, de manera que sempre s'alliberen amb gas.

A diferència de les làmpades de buit, la temperatura de les seccions individuals dels matràs de gas inert depèn de la seva posició de funcionament. Per exemple, girant el matràs cap per avall, podeu reduir l'escalfament de la unió metall-vidre de 383-403 a 323-343 K.

El flux de radiació depèn de la temperatura corporal del filament. Un augment de la temperatura accelera l'evaporació del tungstè i augmenta la proporció de llum visible en el flux de radiació. Per tant, a les làmpades del tipus IKZ, on la radiació infraroja és efectiva, la temperatura de treball del filament es redueix de 2973 K (com en una làmpada incandescent) a 2473 K amb una disminució de l'eficiència lluminosa del 60%. Això permet convertir fins a un 70% de l'electricitat consumida en radiació infraroja.

La baixada de la temperatura del filament va permetre augmentar la vida útil de les làmpades d'infrarojos de 1000 a 5000 hores.La radiació del cos incandescent amb una longitud d'ona de més de 3,5 micres (7-8% del flux total) és absorbida pel vidre de la bombeta, que és la raó de les freqüents fallades prematures de les làmpades a causa de les pujades de temperatura.

La irradiació d'una làmpada tipus IKZ a una distància de 50-400 mm a la superfície escalfada varia de 2 a 0,2 W / cm2.

Esquemes de la radiació energètica creada per un llum mirall infrarojo IKZ amb una potència de 250 W a una alçada de suspensió: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 — 80 cm...

Per a la transferència de calor per radiació, es poden utilitzar làmpades incandescents normals amb una bobina de tungstè i una bombeta en forma de bola. L'augment de l'eficiència de la radiació es proporciona subministrant una tensió, el valor de la qual és un 5-10% inferior al nominal; a més, cal instal·lar reflectors d'alumini polit al dispositiu.

Tubs emissors infrarojos.

Per disseny, les fonts de tubs de radiació infraroja es divideixen en dos grups: amb cossos d'escalfament fets d'aliatges resistents metàl·lics i tungstè. El primer és un tub de vidre ordinari o refractari amb un diàmetre de 10-20 mm; A l'interior del tub, al llarg de l'eix central, hi ha un cos amb una rosca en forma d'espiral, als extrems del qual s'aplica una tensió d'alimentació. Aquests emissors no s'utilitzen àmpliament. Normalment s'utilitzen per a la calefacció d'espais.

Els emissors de filaments de tungstè tenen un disseny similar a les làmpades de tub incandescent. El cos de calefacció en forma d'espiral de tungstè es troba al llarg de l'eix del tub i es fixa en suports de molibdè soldats a una vareta de vidre. Un radiador de tubs es pot fer amb un reflector extern o intern format per evaporació de plata o alumini al buit. A la fig.3 mostra la construcció d'un emissor d'IR.

La distribució espectral de la radiació dels emissors de tubs és propera a la dels emissors de tubs; la temperatura de calefacció és de 2100-2450 K.

Arròs. 3. Construcció d'una font IR de tub convencional. 1 — base; 2 — vara; 3 — molla que suporta la vareta; 4 — suports per al molibdè; 5 — vareta de vidre; 6 — elèctrodes; 7 — fil de tungstè; 8 — tub de vidre.

Els radiadors tubulars de baixa potència (100 W) es poden utilitzar àmpliament en l'agricultura per escalfar animals joves i aus de corral. Així que a França s'utilitzen per escalfar les aus de corral joves en gàbies. Els radiadors s'instal·len directament al sostre de la gàbia, a una alçada de 45 cm i proporcionen una calefacció uniforme per a 40 pollastres.

Les làmpades de tub es poden utilitzar amb èxit en la creació d'instal·lacions combinades d'irradiació i il·luminació per a animals de granja joves i aus de corral, sobretot si tenim en compte que les làmpades UV i les làmpades per il·luminació d'eritema també tenen un disseny tubular.

Emissors IR de quars.

Els emissors IR de quars són similars als descrits anteriorment, excepte que s'utilitza un tub de vidre de quars. Aquí ens limitarem a considerar emissors IR de quars amb elements de calefacció de tungstè.

Arròs. 4. Dispositiu per a làmpada infraroja amb filament tipus KI 220-1000.

La figura 4 mostra el dispositiu d'un emissor de tub de quars: una làmpada del tipus KI (KG). El matràs cilíndric 1 amb un diàmetre de 10 mm està fet de vidre de quars, que té la màxima transmissió a la regió espectral IR. Es col·loquen 1-2 mg de iode en un matràs i s'omple d'argó. El cos de llum 2, fet en forma de monobobina, està muntat al llarg de l'eix del tub sobre suports de tungstè 3.

L'entrada a la làmpada es realitza mitjançant elèctrodes de molibdè soldats en potes de quars 4. Els extrems de l'espiral de filament es cargolen a la part interior de les mànigues 5. Les bases cilíndriques 6 estan fetes d'una tira de níquel amb una costura en la qual Els cables exteriors de molibdè estan soldats 7. La temperatura de les bases dels emissors de quars no ha de superar els 573 K. En aquest sentit, és obligatori que els radiadors estiguin refredats durant el funcionament en instal·lacions d'irradiació.

En combinació amb un reflector de mirall en forma de cilindre el·líptic, les làmpades de quars creen una irradiància molt elevada. Si les làmpades mirall proporcionen una radiació de fins a 2-3 W / cm2, es pot obtenir una radiació de fins a 100 W / cm2 a partir d'una làmpada de quars amb un reflector.

Els emissors de quars amb elements de calefacció de tungstè són produïts per empreses com Osram, Philips, General Electric, etc. W per a tensió 110/130 i 220/250 V. La vida útil d'aquestes làmpades és de 5000 hores.

A la fig. 5. La composició espectral de la radiació generada per les làmpades de quars es caracteritza pel fet que hi ha un segon màxim en la regió de longituds d'ona superiors a 2,5 micres, provocat per la radiació d'un tub escalfat. L'addició de iode a la bombeta reduirà la polverització del tungstè i, per tant, augmentarà la vida útil de la làmpada. A les làmpades de quars infrarojos, augmentar la tensió per sobre del nominal no comporta una disminució brusca de la vida útil, per la qual cosa és possible ajustar sense problemes el flux de radiació canviant la tensió aplicada.

Arròs. 5. Distribució de l'espectre d'energia de radiació d'una làmpada tipus KI 220-1000 a diferents tensions de llum.

Les làmpades de quars infrarojos del cicle del iode tenen els següents avantatges:

• alta densitat de radiació específica;

• estabilitat del flux de radiació durant la vida operativa. El flux de radiació al final de la vida és del 98% de l'inici;

• petites dimensions;

• capacitat de suportar sobrecàrregues a llarg termini i grans;

• la capacitat d'ajustar sense problemes el flux de radiació en un ampli rang canviant la tensió subministrada.

Els principals desavantatges d'aquestes làmpades:

• a temperatures de màniga superiors a 623 K, el quars es destrueix per l'expansió tèrmica;

• Els llums només poden funcionar en posició horitzontal, en cas contrari, el cos incandescent es pot deformar pel seu propi pes i es veurà alterat el cicle del iode com a conseqüència de la concentració de iode a la part inferior del tub.

Les làmpades d'infrarojos amb un cicle de iode s'utilitzen per assecar pintures i vernissos en diversos llocs agrícoles; per escalfar animals de granja (veells, garrins, etc.).

Irradiadors amb làmpades infrarojes.

Per protegir les làmpades d'infrarojos de danys mecànics i gotes d'aigua, així com per redistribuir el flux de radiació a l'espai, s'utilitzen accessoris especials. La font de radiació juntament amb l'aparell s'anomena font d'alimentació.

Els radiadors amb diverses làmpades d'infrarojos s'utilitzen àmpliament en la ramaderia per a la calefacció local d'animals de granja joves i aus de corral.