Moderni grijaći elementi

U članku "Električni grijaći elementi" Pričalo se uglavnom o cjevastim grijaćim elementima - grijaćim elementima i otvorenim spiralama. Osim toga, postoji i mnogo drugih elemenata, od kojih su neki gotovo iste dobi kao i otvorena spirala, dok su se drugi pojavili relativno nedavno, zahvaljujući razvoju suvremenih tehnologija. O ovim grijačima, novim i ne baš, raspravljat ćemo u ovom članku.

Infracrveni grijaći elementi

Koriste se prvenstveno u raznim uređajima infracrveni grijači za grijanje prostora, Jednostavno rečeno, to su uređaji za grijanje koji stvaraju udobnost u kući, stanu, uredu ili radionici. Za različite uvjete koristi se širok izbor dizajna grijača. Infracrveni grijači mogu se koristiti i u raznim tehnološkim uređajima gdje je potrebno zagrijavanje određenih objekata.

Upečatljiv primjer takve tehnološke opreme su infracrvene stanice za lemljenje i moderni laboratorijski ormari za grijanje i peći. IR grijanje se široko koristi u grupnom lemljenju tiskanih pločica sa SMD komponentama.

Slika 1. Instalacija grupnog lemljenja s IR grijanjem: 1 - ispušna ventilacija, 2 - matrica IR svjetiljki, 3 - ploča, 4 - IR svjetiljka, 5 - reflektor, 6 - uređaj za hlađenje, 7 - transportni uređaj

IR zračenje, što je i kako djeluje

Infracrveno zračenje jedna je od komponenti solarnog spektra. IR zrake nalaze se u području najniže frekvencije sunčeve svjetlosti. Oni nam donose toplinu na Zemlju. U isto vrijeme, infracrvene zrake neometano prolaze kroz zrak, a da ga uopće ne zagrijavaju. Zemljina se površina zagrijava, a sve što se nađe na putu sunčeve svjetlosti. I tek tada zrak se zagrijava iz toplih predmeta. Zbog toga je zrak ujutro hladan dok sunce ne izlazi. Infracrveni grijači, koji su osnova industrijskih i grijači za kućanstvo.

Naravno, raspon IC grijača koje proizvodi čovjek, nije tako širok kao kod sunčeve svjetlosti, a nalazi se u području valne duljine IC valne duljine valne duljine λ = 50-2000 µm. Štoviše, što je niža temperatura zagrijanog tijela, to je veća valna duljina. Općenito, raspon IR zračenja je mnogo širi i podijeljen je u tri podvrsta

• područje kratkog vala: λ = 0,74-2,5 mikrona,

• područje srednjeg vala: λ = 2,5-50 mikrona,

• područje valne duljine: λ = 50-2000 mikrona,

ali infracrveni grijaći elementi djeluju samo u dijelu dugog vala IR spektra. Različiti IR grijaći elementi osnova su za stvaranje infracrvenih grijača. Budući da se toplina iz infracrvenih grijaćih elemenata prenosi uglavnom toplinskim zračenjem, oni se često nazivaju infracrvenim emisijama.

Kako su uređeni IR grijači?

Zapravo, dizajn IR grijača je jednostavan i nepretenciozan: grijaći element - radijator je postavljen u kućište jednog ili drugog dizajna, unutar kućišta nalazi se reflektor - reflektor, terminali za spajanje radijatora i vanjski terminali za vanjske žice. Na slici 2 prikazana je upravo takva jednostavna verzija grijača.

Slika 2. Dizajn IC grijača: 1 - reflektor (reflektor), 2 - zaštitna mreža, 3 - prekidač, 4 - nosač, 5 - infracrvena ugljična svjetiljka, 6 - poklopac, 7 - priključna kutija, 8 - kabel za napajanje, 9 - vilicu.

Odmah je vidljivo da je grijač ovog dizajna vrlo sličan reflektoru za halogene svjetiljke, koji se koristi za osvjetljavanje reklama, zidanje fasada, stepenica trijema, dio dvorišta u blizini kuće. Općenito, relativno malo područje, takozvana lokalna rasvjeta.

Stoga je pomoću IR grijača moguće zagrijati ne cijelo područje prostorije, već samo neki njegov dio. Ušteda energije vidljiva je golim okom: zašto zagrijavati cijelu sobu ako možete zagrijati samo jedan ugao? Primjer individualnog grijanja uredskog radnika prikazan je na slici 3.

Slika 3. Spot IR grijanje

To je upravo opcija grijanja koja se može dobiti pomoću grijača prikazanog na slici 2. Ako želite napraviti grijanje, na primjer u kafiću, trebat će vam grijači malo drugačijeg dizajna koji se mogu ugraditi u strop, poput svjetiljki s fluorescentnim svjetiljkama. Ova je opcija prikazana na slici 4. Grijači se u principu mogu objesiti iznad svakog stola ili jednostavno u šabloni.

Slika 4. Potpuno zagrijavanje

Možete pronaći puno sličnih shema grijanja, jer se IR grijači koriste za grijanje prilično velikih prostorija: radionica, skladišta, radionice, pa čak i male vanjske površine. Na primjer, to može biti sjenica u blizini kuće ili trijem restorana sa stolovima. Infracrveni grijač prikazan na slici 2 koristi infracrvenu ugljičnu žarulju, što je, kako je uređen i koja su njegova svojstva?

Karbonska svjetiljka

To je vakuumska cijev izrađena od kvarcnog stakla, unutar koje se nalazi zračeći element izrađen od karbonskih (karbonskih) vlakana, točnije od nekoliko vlakana upletenih u snop. Ponekad se ovaj zračeći element naziva ugljičnom spiralom, mada to nije sasvim točno.

Ugljična vlakna pojavila su se relativno nedavno, ali stekla su veliku popularnost u raznim tehnologijama. Od njega nisu napravljeni samo emitiri ugljika. Koristeći posebne tehnologije, ugljična vlakna izrađena su od ugljičnih vlakana.

Raspon primjene karbonske plastike vrlo je širok, dvadesetak smjerova: od zrakoplovne i raketne tehnologije do žica za glazbene instrumente. Karbonska plastika naširoko se koristi u automobilskoj industriji, uglavnom u sportskim automobilima. Oni koji su ljubitelji amaterskog i sportskog ribolova, cijenili su sve čari karbonskih štapova.

Ugljična vlakna imaju vlaknastu strukturu, što značajno povećava područje zračenja. To je područje desetine i stotine puta veće od površine spirale nikroma, volframa, keramike, flamentina ili drugih materijala. Tako razvijeno područje dovodi do činjenice da je prijenos topline ugljičnih vlakana za 30 ... 40% veći od uobičajenog grijaćeg elementa.

Kada se primijeni napon, ugljično vlakno se odmah zagrijava, generacija zračenja topline odmah započinje, štoviše, bez štetnog zračenja u ultraljubičastom dijelu spektra. Povećani prijenos topline ugljičnih vlakana dovodi do ekonomičnije potrošnje energije od klasičnih grijača izrađenih od nikromske spirale.

Uz istu potrošnju energije ugljični grijači stvaraju više topline. Toplina ne ide ispod stropa, kao u slučaju grijanja, na primjer, uljni radijator ili akumulator za centralno grijanje.

Optičko zračenje ugljičnih svjetiljki je vrlo malo. Malo vidljivi crveni sjaj uopće ne utječe na vid, ne slijepi, ali sjaj je i dalje uočljiv. Na slici 5 prikazan je radni grijač za kućanstvo na bazi ugljičnih svjetiljki.

Slika 5. Rad ugljičnog grijača

Na vrhu grijača nalaze se prekidači koji podešavaju načine rada. Na postolju grijača nalazi se električni pogon, stvarajući ljuljanje grijača u različitim smjerovima, poput načina na koji to rade ventilatori. Ovim zavojima postiže se povećanje područja grijanja.

Pogledajte i ovu temu:Zanimljive činjenice o infracrvenom grijanju

Keramički infracrveni grijači (odašiljači)

Oni su obični grijač, "zatvoren" u keramičku školjku - slučaj. Keramika se zagrijava grijanjem iz grijača, a već iz njega toplinske zrake emitiraju se u vanjsko okruženje. Keramička školjka ima površinu nekoliko puta veću od površine grijača, stoga se toplina daje aktivnije.

Izgled keramičkih grijača prikazan je na slici 6. Takvi grijači često se nazivaju panel infracrvenim grijačima. Oblik grijaćih ploča je najraznolikiji. Grijač može biti ravan, konkavan ili, obrnuto, konveksan.

Slika 6. Izgled keramičkog grijača

Na prednjoj površini možete razmotriti konfiguraciju grijača, a na stražnjoj se površini nalaze žice izolirane keramičkim perlama. Radna temperatura keramičkih grijača je 700 ... 750 stupnjeva, specifična površinska snaga je do 64 kW / m2. Snaga keramičkih grijača može se kretati od nekoliko desetaka vata do nekoliko kilovata. Kako se zove, za sve prilike.

Neke vrste keramičkih grijača imaju otvorenu, vidljivu zavojnicu, poput HSR tipa. Radna temperatura grijača je 900 ° C, grijač je dizajniran za brzo zagrijavanje. Izgled HSR grijača prikazan je na slici 7.

Slika 7. HSR tip grijač

Keramički IR grijači dolaze u tri vrste: volumetrijski (kruti), šuplji, kao i grijači s ugrađenim termoelementom. Volumetrijski elementi su dovoljno inertni, zagrijavaju se dulje vrijeme i polako se hlade. U slučajevima kada vam je potreban periodični grijač za uključivanje / isključivanje, koriste se šuplji grijači.

Manje su inercijalne, što im omogućuje uporabu u različitim tehnološkim procesima, gdje je potrebno održavati točnu temperaturu radnog medija tako što ćete povremeno uključiti / isključiti emiter. Zbog smanjene mase, stupanj zagrijavanja šupljih emitora je 40% veći od onih velikih.

Za razliku od glomaznih zraka, većina zračenja iz šupljih emitera usmjerena je prema naprijed. Zračenje leđa sprječava šuplja toplinska barijera sa stražnje strane, koja pruža štedljive temperaturne uvjete za elemente kućišta, a također povećava učinkovitost odašiljača. U usporedbi s volumenskim radijatorima iste snage, smanjenje potrošnje električne energije dostiže 15%.

Kada koristite volumenski radijator, takvu raspodjelu topline možete dobiti samo pomoću reflektora. Neke vrste panelskih IR grijača imaju ugrađeni termoelement tipa K ili J, koji omogućava preciznu kontrolu i regulaciju temperature. Vrlo je prikladan za uporabu u tehnološkim procesima.

Puno je tehnoloških procesa u kojima se koriste IR odašiljači. Evo samo nekoliko njih:

• Sušenje boja (dvokomponentne boje, epoksidni lakovi),

• Obrada plastike (vulkanizacija PVC-a, termoformiranje ABS plastike, polietilena, polistirena, dijelovi auto kućišta, praškasti premaz)

• Sušenje ljepila

• Prerada hrane (održavanje zagrijane, pečene na roštilju, sterilizacija i pasterizacija),

• Tekstil (sitotisak, naljepnice na majicama, tapeciranje tepiha),

• Ljepota i zdravlje (infracrvene toplotne kabine, saune)

Edison infracrvene keramičke svjetiljke

U odnosu na šuplje keramičke odašiljače, dostupni su s poklopcem E27, poput uobičajene žarulje sa žarnom niti. Ovu je bazu davno izumio veliki izumitelj T. Edison. To je slovo "E" u imenu kapice koje ovekovečava ime izumitelja, a 27 je promjer čepa u milimetrima. Dizajn je vrlo prikladan: jednostavno su ga uvrtali u uložak umjesto žarulje sa žarnom niti, i odmah mu je postalo toplo!

Smatra se da se ovi grijači najčešće koriste u stočarstvu.Čak i na kineskim web lokacijama s besplatnom dostavom, iz nespretnog strojnog prijevoda s engleskog, možete shvatiti da su ti grijači dizajnirani za krave, peradarnice i svinje.

Zašto se takav radijator ne može objesiti ako ne kod kuće, onda barem na radnom mjestu? Uostalom, daleko je tajna da se naši poslodavci ne trude stvoriti normalne radne uvjete: ljeti nema dovoljno klima uređaja, a u jesen, kada grijanje još nije uključeno, u radionici, radionici ili u odjelu za dizajn morate obući jaknu od podstava od pamuka.

Za Edisonove grijače dostupni su metalni reflektori koji omogućuju povećanje prijenosa topline u pravom smjeru i smanjenje toplinskog učinka na zidovima i stropovima. Zapravo u iste svrhe služe i reflektori koji se koriste za druge vrste grijača. Izgled grijača s bazom E27 prikazan je na slici 8.

Slika 8. Edisonova infracrvena svjetiljka

Naravno, takve žarulje je potrebno uviti u keramički uložak visoke temperature.

Kvarcni i halogeni zrači

Oni su zapečaćena vakuumska cijev izrađena od kvarcnog stakla, unutar koje se nalazi spirala od metala s velikim otporom. Zapravo, ovo konvencionalne halogene žarulje iz volframa, Ovisno o dizajnu spirale, odašiljači su podijeljeni u dva područja infracrvenog zračenja - srednje-valovi i kratki valovi.

U prvom od njih spirala ima oblik zvijezde, a drugo, unutar kvarcne cijevi nalazi se podržani filament, koji se savršeno vidi kroz prozirno kvarčno staklo. Postavlja se pitanje zašto napraviti spirale različitih dizajna, što je rezultat takvih tehnoloških istraživanja?

Halogeni emiteri s podržanim filamentom djeluju u rasponu visokih frekvencija IR i pružaju mogućnost zagrijavanja do 2600 ° C. Ovaj grijaći element ima veliku snagu, vrlo brzo vrijeme odziva, što ga čini nezamjenjivim u kratkim cikličkim procesima gdje je potrebna velika specifična snaga.

Grijaći elementi za grijanje aviona

Zagrijavanje na tako visoke temperature daleko je od nužnog i u tim je slučajevima potrebno koristiti druge grijače koji prenose toplinu ne zračenjem, već u izravnom kontaktu s grijanim objektom. U tom se slučaju zagrijava površina određenog područja i oblika, i ravna i zakrivljena. Jedna od tih vrsta grijača su ravni elastični grijači napravljeni od silikona.

Silikon je organosilikonski polimer sastavljen od atoma silicija i ugljika. Ovisno o molekulskoj masi, ti polimeri mogu biti tekući (organosilikonske tekućine), elastični (organosilikonske gume) ili kruti proizvodi (organosilikonska plastika).

Organosilikonski polimeri imaju dobre dielektrične karakteristike, karakteriziraju ih visoka otpornost na toplinu, dobra vodoodbojna svojstva, fiziološka inertnost, što im omogućuje upotrebu u stvaranju ravnih grijaćih elemenata. Ovaj se dizajn naziva silikonskim grijaćim prostirkama, a koristi se u slučajevima kada je potrebno jednoliko zagrijavanje bilo koje površine.

Silikonski grijaći elementi

Oni su konstrukcija od dva sloja silikona, između kojih se postavlja žica za grijanje ili jetkan film za grijanje, što vam omogućuje dobivanje različitih parametara grijača. Da bi se povećala mehanička čvrstoća, silikon je ojačan tekstilnim fiberglasom.

Ti grijači imaju visoku brzinu odziva (kratko vrijeme grijanja / hlađenja), točnost održavanja temperature je prilično visoka, pogotovo ako je grijač opremljen senzorom temperature i termostatom.

Geometrijske dimenzije silikonskih prostirki su male, debljina grijača počinje od 0,7 mm, što im omogućuje upotrebu u raznim područjima, u rasponu od zrakoplovnih vozila i završavajući zagrijavanjem bačvi ulja ili boja.

Silikonski grijači imaju povećanu otpornost na vlagu i vlagu, pa se preporučuju za laboratorijsku opremu, primjenu u ugostiteljstvu, kao i za zaštitu elektroničke opreme od smrzavanja i kondenzacije. Jedino ograničenje upotrebe silikonskih grijaćih elemenata može biti relativno niska radna temperatura: 200 ° C u neprekidnom radu i 230 ° C kratko vrijeme. Izgled silikonskih grijača prikazan je na slici 9.

Slika 9. Silikonski grijači

Grijač iz oblikovanog filma prikazan je na slici 10. Naravno, ovaj vodljivi put prikazan je uvjetno, u stvari, prekriven je drugim slojem silikona.

Slika 10

Grijači s ugrađenim elementima, kao i grijači s grijaćom žicom, dostupni su u širokom rasponu oblika i veličina, međutim, ugrađeni elementi pružaju širok izbor shema distribucije topline. Uz to, velika površina ugrađenog grijaćeg elementa omogućuje veću gustoću snage i ravnomjernu raspodjelu topline. Udaljenost između urezanih vodiča može se postići neznatno manje nego u slučaju upotrebe žice za grijanje.

Radi lakše ugradnje, mnogi silikonski grijači na naličju su opremljeni samoljepljivim filmom. Suvremene tehnologije ljepila omogućuju stvaranje izdržljivih spojeva čak i na povišenim temperaturama, na kojima djeluju silikonski grijači, tako da je veza pouzdana i trajna.

Grijači za bačve često se nazivaju termičkim majicama. Iste košulje postoje za spremnike za grijanje, kao i dna bačvi i spremnika. Naravno, ti grijači su ravni, a njihove veličine odgovaraju dimenzijama bačvi ili spremnika. Grijači mikanita

Nanesite i na ravne grijaće elemente. Njihova osnova je papir micanata - sljuba. Njegova osnova je mrvica od prirodne sljube, vezana vezivnim materijalom otpornim na toplinu. Nekoliko slojeva takvog papira se preša i obrađuje pod visokim pritiskom i temperaturom, što rezultira pločama željene veličine.

Da biste osigurali izvedbu i mehaničku čvrstoću, micanitski "sendviči" proizvode se u kućištu izrađenom od tankog metala, što vam omogućuje stvaranje grijača različitih oblika. Na slici 11. prikazani su ravni grijač micanita i grijač manžetne. Takvi grijači se koriste u opremi za obradu plastike čija je temperatura taljenja u rasponu od 180 ... 240 ° C, što je sasvim prihvatljivo za grijače micanita.

Slika 11. Grijači mikanita

Da bi se poboljšao prijenos topline, grijači u metalnim kućištima pritiskaju se na grijani element metalnim nosačima i stezaljkama, ili čak jednostavno vežu žicom.

Trenutno postoji mnogo različitih sustava i dizajna grijača koji vam omogućuju obavljanje bilo kakvih tehnoloških zadataka. U ovom je članku opisan samo mali dio njih. Ako je netko ozbiljno zainteresiran za ovaj problem, posebno bilo koju vrstu grijača, tehnologiju njegove primjene, onda se takve informacije uvijek mogu pronaći u internetskim tražilicama.

Vidi također:Moderni kućni električni grijači