Elementi riscaldanti moderni

Nell'articolo "Resistenze elettriche" Si parlava principalmente di elementi riscaldanti tubolari: elementi riscaldanti e spirali aperte. Inoltre, ci sono molti altri elementi, alcuni dei quali hanno quasi la stessa età della spirale aperta, mentre altri sono apparsi relativamente di recente, grazie allo sviluppo di moderne tecnologie. A proposito di questi riscaldatori, nuovi e non molto, saranno discussi in questo articolo.

Elementi riscaldanti a infrarossi

Sono utilizzati in vari dispositivi, principalmente riscaldatori a infrarossi per il riscaldamento degli ambienti. In poche parole, si tratta di apparecchi di riscaldamento che creano comfort in una casa, appartamento, ufficio o officina. Per varie condizioni, viene utilizzata un'ampia varietà di modelli di riscaldatori. I riscaldatori a infrarossi possono anche essere utilizzati in varie apparecchiature tecnologiche dove è richiesto il riscaldamento di determinati oggetti.

Un esempio lampante di tali apparecchiature tecnologiche sono le stazioni di saldatura a infrarossi e i moderni armadi e forni di riscaldamento da laboratorio. Il riscaldamento a infrarossi è ampiamente utilizzato nella saldatura di gruppo di circuiti stampati con componenti SMD.

Figura 1. Installazione della saldatura di gruppo con riscaldamento IR: 1 - ventilazione di scarico, 2 - matrice di lampade IR, 3 - scheda, 4 - lampada IR, 5 - riflettore, 6 - dispositivo di raffreddamento, 7 - trasportatore

Radiazione IR, cos'è e come funziona

La radiazione infrarossa è uno dei componenti dello spettro solare. I raggi IR si trovano nella zona di frequenza più bassa della luce solare. Sono loro che ci portano calore sulla Terra. Allo stesso tempo, i raggi infrarossi passano senza ostacoli attraverso l'aria senza riscaldarla affatto. La superficie terrestre è riscaldata e tutto ciò che si trova sul percorso della luce solare. E solo allora l'aria si riscalda da oggetti caldi. Ecco perché l'aria è fresca al mattino fino al sorgere del sole. Riscaldatori a infrarossi, che sono la base di industriale e riscaldatori domestici.

Ovviamente, la gamma di riscaldatori IR artificiali non è ampia come quella della luce solare ed è nella regione di lunghezze d'onda della gamma IR con una lunghezza d'onda di λ = 50–2000 μm. Inoltre, minore è la temperatura del corpo riscaldato, maggiore è la lunghezza d'onda. In generale, la gamma di radiazioni IR è molto più ampia ed è divisa in tre sotto-gamme

• regione a onde corte: λ = 0,74-2,5 micron,

• regione delle onde medie: λ = 2,5-50 micron,

• regione di lunghezze d'onda lunghe: λ = 50-2000 micron,

ma gli elementi riscaldanti a infrarossi funzionano solo nella parte della lunghezza d'onda lunga dello spettro IR. Vari elementi riscaldanti a infrarossi sono la base per la creazione di riscaldatori a infrarossi. Poiché il calore degli elementi riscaldanti a infrarossi viene trasmesso principalmente dalle radiazioni termiche, vengono spesso chiamati emettitori a infrarossi.

Come sono organizzati i riscaldatori IR?

In effetti, il design del riscaldatore a infrarossi è semplice e senza pretese: l'elemento riscaldante - il radiatore è collocato nella custodia di uno o un altro design, all'interno della custodia è presente un riflettore - riflettore, terminali per il collegamento del radiatore e terminali esterni per fili esterni. La Figura 2 mostra una versione così semplice del riscaldatore.

Figura 2. Design del riscaldatore a infrarossi: 1 - riflettore (riflettore), 2 - rete di protezione, 3 - interruttore, 4 - staffa di montaggio, 5 - lampada al carbonio a infrarossi, 6 - coperchio, 7 - scatola morsettiera, 8 - cavo di alimentazione, 9 - una forchetta.

È subito evidente che il riscaldamento di questo design è molto simile a un faretto per lampade alogene, usato per illuminare pubblicità, facciate di edifici, gradini del portico, parte del cortile vicino alla casa. In generale, un'area relativamente piccola, la cosiddetta illuminazione locale.

Pertanto, con l'aiuto dei riscaldatori a infrarossi, è anche possibile riscaldare non l'intera area della stanza, ma solo una parte di essa. Il risparmio energetico è evidente a occhio nudo: perché riscaldare l'intera stanza se si può riscaldare solo un angolo? Un esempio di riscaldamento individuale di un impiegato è mostrato nella Figura 3.

Figura 3. Riscaldamento a infrarossi spot

Questa è esattamente l'opzione di riscaldamento che può essere ottenuta usando il riscaldatore mostrato nella Figura 2. Se si desidera effettuare il riscaldamento, ad esempio in un bar, sono necessari riscaldatori di un design leggermente diverso che possono essere installati nel soffitto, come lampade con lampade fluorescenti. Questa opzione è mostrata nella Figura 4. In linea di principio, i riscaldatori possono essere appesi su ogni tavolo o semplicemente in uno schema a scacchiera.

Figura 4. Riscaldamento completo

Puoi trovare molti schemi di riscaldamento simili, perché i riscaldatori IR vengono utilizzati per riscaldare ambienti abbastanza grandi: officine, magazzini, officine e persino piccole aree esterne. Ad esempio, può essere un gazebo vicino alla casa o una veranda del ristorante con tavoli. Il riscaldatore a infrarossi mostrato in Figura 2 utilizza una lampada a carbone a infrarossi, cos'è, come è organizzato e quali sono le sue proprietà?

Lampada al carbonio

È un tubo a vuoto in vetro al quarzo, all'interno del quale è presente un elemento radiante in fibra di carbonio (carbonio), più precisamente di diverse fibre intrecciate in un fascio. A volte questo elemento radiante è chiamato spirale di carbonio, sebbene ciò non sia del tutto corretto.

La fibra di carbonio è apparsa relativamente di recente, ma ha guadagnato una grande popolarità in varie tecnologie. Ne sono fatti solo gli emettitori di carbonio. Utilizzando tecnologie speciali la fibra di carbonio è realizzata in fibra di carbonio.

La gamma di applicazioni della plastica in carbonio è molto ampia, una ventina di direzioni: dalla tecnologia aeronautica e missilistica alle corde per strumenti musicali. Le materie plastiche al carbonio sono ampiamente utilizzate nell'industria automobilistica, principalmente nelle auto sportive. Chi è appassionato di pesca sportiva e amatoriale, ha apprezzato tutto il fascino delle canne in carbonio.

La fibra di carbonio ha una struttura fibrosa, che aumenta significativamente l'area della radiazione. Quest'area è decine e centinaia di volte più grande dell'area della spirale di nicromo, tungsteno, ceramica, flamentina o altri materiali. Un'area così sviluppata porta al fatto che il trasferimento di calore della fibra di carbonio è del 30 ... 40% superiore a quello degli elementi riscaldanti convenzionali.

Quando viene applicata la tensione, la fibra di carbonio si riscalda istantaneamente, immediatamente inizia la produzione di calore radiante e senza radiazioni dannose nella parte ultravioletta dello spettro. L'aumento del trasferimento di calore della fibra di carbonio comporta un consumo di energia più economico rispetto ai riscaldatori convenzionali realizzati in spirale di nicromo.

Con lo stesso consumo di energia, i riscaldatori a carbone generano più calore. Il calore non passa sotto il soffitto, come nel caso del riscaldamento, ad esempio un radiatore dell'olio o una batteria di riscaldamento centrale.

La radiazione ottica delle lampade al carbonio è molto piccola. Un bagliore rosso leggermente visibile non influisce affatto sulla vista, non acceca, ma il bagliore è ancora evidente. La Figura 5 mostra un riscaldatore domestico funzionante basato su lampade al carbonio.

Figura 5. Funzionamento del riscaldatore di carbone

Nella parte superiore del riscaldatore sono presenti interruttori che impostano le modalità operative. Sul cavalletto del riscaldatore c'è un azionamento elettrico, che crea un dondolo del riscaldatore in diverse direzioni, come il modo in cui i fan lo fanno. Con questi giri, si ottiene un aumento dell'area di riscaldamento.

Vedi anche su questo argomento:Fatti interessanti sul riscaldamento a infrarossi

Riscaldatori a infrarossi ceramici (emettitori)

Sono un normale riscaldatore, "imprigionato" in un guscio di ceramica - il caso. La ceramica viene riscaldata dal calore del riscaldatore e già da esso i raggi termici vengono emessi nell'ambiente esterno. Il guscio in ceramica ha un'area più volte dell'area del riscaldatore, quindi il calore viene dato più attivamente.

L'aspetto del riscaldatore in ceramica è mostrato nella Figura 6. Tali riscaldatori sono spesso chiamati riscaldatori a infrarossi a pannello. La forma dei pannelli riscaldanti è la più diversificata. Il riscaldatore può essere piatto, concavo o, al contrario, convesso.

Figura 6. Aspetto di una stufa in ceramica

Sulla superficie frontale, puoi considerare la configurazione del riscaldatore; sulla superficie posteriore ci sono cavi isolati con perline in ceramica. La temperatura di lavoro dei riscaldatori in ceramica è di 700 ... 750 gradi, la potenza superficiale specifica è fino a 64 kW / m2. La potenza dei riscaldatori in ceramica può variare da diverse decine di watt a diversi kilowatt. Quello che viene chiamato, per tutte le occasioni.

Alcuni tipi di riscaldatori in ceramica hanno una bobina aperta e visibile, come il tipo HSR. La temperatura di funzionamento del riscaldatore è di 900 ° C; il riscaldatore è progettato per un riscaldamento rapido. L'aspetto del riscaldatore HSR è mostrato nella Figura 7.

Figura 7. Riscaldatore di tipo HSR

I riscaldatori IR in ceramica sono disponibili in tre tipi: volumetrico (solido), cavo e riscaldatori con termocoppia incorporata. Gli elementi volumetrici sono sufficientemente inerziali, si scaldano a lungo e si raffreddano lentamente. Nei casi in cui è necessario un riscaldatore acceso / spento periodico, vengono utilizzati riscaldatori cavi.

Sono meno inerziali, il che consente loro di essere utilizzati in vari processi tecnologici, dove è necessario mantenere la temperatura esatta del mezzo di lavoro accendendo / spegnendo periodicamente l'emettitore. A causa della massa ridotta, la velocità di riscaldamento degli emettitori cavi è del 40% superiore a quella di quelli sfusi.

A differenza di emettitori di massa, la maggior parte della radiazione proveniente da emettitori cavi è diretta in avanti. La radiazione posteriore è impedita da una barriera termica cava dalla parte posteriore, che fornisce condizioni di temperatura parsimoniose per gli elementi delle strutture abitative e aumenta anche l'efficienza dell'emettitore. Rispetto ai radiatori di volume della stessa potenza, la riduzione del consumo di elettricità raggiunge il 15%.

Quando si utilizza un radiatore del volume, tale distribuzione del calore può essere ottenuta solo con un riflettore. Alcuni tipi di riscaldatori IR a pannello hanno una termocoppia integrata di tipo K o J, che consente un controllo e una regolazione della temperatura precisi. È molto conveniente per l'uso nei processi tecnologici.

Esistono molti processi tecnologici in cui vengono utilizzati gli emettitori IR. Eccone alcuni:

• Essiccazione della vernice (vernici bicomponenti, vernici epossidiche),

• Lavorazione di materie plastiche (vulcanizzazione di PVC, termoformatura di plastica ABS, polietilene, polistirolo, parti di una carrozzeria, verniciatura a polvere)

• Essiccazione adesiva

• Trasformazione degli alimenti (mantenimento in caldo, grigliate, sterilizzazione e pastorizzazione),

• Tessili (serigrafia, decalcomanie su magliette, moquette in lattice),

• Bellezza e salute (cabine di riscaldamento a infrarossi, saune)

Lampade a infrarossi in ceramica Edison

Relativi agli emettitori di ceramica cavi, sono disponibili con un cappuccio E27, come una lampada a incandescenza convenzionale. Questa base è stata inventata molto tempo fa dal grande inventore T. Edison. È la lettera "E" nel nome del cappuccio che immortala il nome dell'inventore e 27 è il diametro del cappuccio in millimetri. Il design è molto conveniente: l'hanno semplicemente avvitato in una cartuccia anziché in una lampada a incandescenza, e subito si è riscaldato!

Si ritiene che questi riscaldatori siano spesso utilizzati nella zootecnia.Anche sui siti cinesi con consegna gratuita, da una maldestra traduzione automatica dall'inglese, puoi capire che questi riscaldatori sono progettati per stalle, pollai e porcili.

Perché un tale radiatore non può essere appeso se non a casa, almeno sul posto di lavoro? Dopotutto, è tutt'altro che un segreto che i nostri datori di lavoro non si preoccupino di creare normali condizioni di lavoro: in estate non c'è abbastanza aria condizionata e in autunno, quando il riscaldamento non è ancora stato acceso, è necessario indossare una giacca imbottita di cotone in officina, officina o nel reparto design.

I riflettori in metallo sono disponibili per i riscaldatori di Edison, che consentono di aumentare il trasferimento di calore nella giusta direzione e ridurre l'effetto termico su pareti e soffitti. In realtà per gli stessi scopi, servono anche i riflettori utilizzati con altri tipi di riscaldatori. L'aspetto del riscaldatore con la base E27 è mostrato nella Figura 8.

Figura 8. Lampada a infrarossi Edison

Naturalmente, è necessario avvitare tali "lampadine" in una cartuccia ceramica ad alta temperatura.

Emettitori di quarzo e alogeni

Sono un tubo a vuoto sigillato in vetro al quarzo, all'interno del quale è presente una spirale di metallo ad alta resistenza. In effetti questo lampade alogene al tungsteno convenzionali. A seconda del design della spirale, gli emettitori sono divisi in due gamme di radiazione infrarossa: emettitori di onde medie ed emettitori di onde corte.

Nel primo di essi, la spirale ha una forma a stella, e in secondo luogo, all'interno del tubo di quarzo c'è un filamento supportato, che è perfettamente visibile attraverso il vetro al quarzo trasparente. La domanda è: perché creare spirali di vari disegni, qual è il risultato di tale ricerca tecnologica?

Gli emettitori alogeni con un filamento supportato operano nell'intervallo ad alta frequenza dell'IR e forniscono la capacità di riscaldare fino a 2600 ° C. Questo elemento riscaldante ha una potenza elevata, tempi di risposta molto rapidi, il che lo rende indispensabile in brevi processi ciclici in cui è richiesta un'elevata potenza specifica.

Elementi riscaldanti per piani di riscaldamento

Il riscaldamento a temperature così elevate è tutt'altro che sempre necessario e in questi casi è necessario utilizzare altri riscaldatori che trasmettono calore non per radiazione, ma a contatto diretto con l'oggetto riscaldato. In questo caso, la superficie di una determinata area e forma viene riscaldata, sia piatta che curva. Uno di questi tipi di riscaldatori è costituito da riscaldatori elastici piatti in silicone.

Il silicone è un polimero organosiliconico composto da silicio e atomi di carbonio. A seconda del peso molecolare, questi polimeri possono essere liquidi (liquidi organosiliconici), elastici (gomme organosiliconiche) o prodotti solidi (materie plastiche organosiliconiche).

I polimeri di organosilicio hanno buone caratteristiche dielettriche, sono caratterizzati da elevata resistenza al calore, buone proprietà idrorepellenti, inerzia fisiologica, che consente loro di essere utilizzati per creare elementi riscaldanti piatti. Questo design è chiamato tappetini riscaldanti in silicone e viene utilizzato nei casi in cui è richiesto un riscaldamento uniforme di qualsiasi superficie.

Elementi riscaldanti in silicone

Sono una costruzione di due strati di silicone, tra i quali è posizionato un filo di riscaldamento o un film di riscaldamento inciso, che consente di ottenere una varietà di parametri del riscaldatore. Per aumentare la resistenza meccanica, il silicone è rinforzato con fibra di vetro tessile.

Questi riscaldatori hanno un alto tasso di risposta (breve tempo di riscaldamento / raffreddamento), la precisione di mantenimento della temperatura è piuttosto elevata, soprattutto se il riscaldatore è dotato di un sensore di temperatura e un termostato.

Le dimensioni geometriche dei tappetini in silicone sono piccole, lo spessore dei riscaldatori inizia da 0,7 mm, il che consente loro di essere utilizzati in una varietà di aree, che vanno dai veicoli aerospaziali e termina con il riscaldamento di barili di oli o vernici.

I riscaldatori al silicone hanno una maggiore resistenza all'umidità e all'umidità, quindi sono raccomandati per le apparecchiature di laboratorio, le applicazioni nel campo della ristorazione e per proteggere le apparecchiature elettroniche dal congelamento e dalla condensa. L'unica limitazione all'uso di elementi riscaldanti in silicone può essere una temperatura di esercizio relativamente bassa: 200 ° C in funzionamento continuo e 230 ° C per un breve periodo. L'aspetto dei riscaldatori in silicone è mostrato nella Figura 9.

Figura 9. Riscaldatori in silicone

Il riscaldatore del film inciso è mostrato in Figura 10. Naturalmente, questo percorso conduttivo è mostrato in modo condizionale, infatti è coperto da un altro strato di silicone.

Figura 10

I riscaldatori con elementi incisi, così come i riscaldatori con un filo di riscaldamento, sono disponibili in un'ampia varietà di forme e dimensioni, tuttavia, gli elementi incisi forniscono un'ampia varietà di schemi di distribuzione del calore. Inoltre, l'ampia area dell'elemento riscaldante inciso fornisce una maggiore densità di potenza e una distribuzione uniforme del calore. La distanza tra i conduttori incisi può essere ottenuta leggermente inferiore rispetto al caso di utilizzo di un filo di riscaldamento.

Per facilitare l'installazione, molti riscaldatori in silicone sul retro sono dotati di una pellicola autoadesiva. Le moderne tecnologie adesive consentono di creare giunti durevoli anche a temperature elevate, a cui funzionano i riscaldatori in silicone, quindi la connessione è affidabile e duratura.

I riscaldatori a botte sono spesso chiamati camicie termiche. Le stesse camicie esistono per riscaldare i contenitori, così come i fondi di botti e contenitori. Naturalmente, questi riscaldatori sono piatti e le loro dimensioni corrispondono alle dimensioni di botti o contenitori. Riscaldatori di micanite

Applicare anche su elementi riscaldanti piatti. La loro base è la micanite - carta di mica. La sua base è una mollica di mica naturale, legata con un legante resistente al calore. Diversi strati di tale carta vengono pressati ed elaborati ad alta pressione e temperatura, risultando in lastre delle dimensioni desiderate.

Per garantire prestazioni e resistenza meccanica, i "sandwich" di micanite sono prodotti in un alloggiamento in metallo sottile, che consente di creare riscaldatori di varie forme. La Figura 11 mostra un riscaldatore piatto in micanite e un riscaldatore del bracciale. Tali riscaldatori sono utilizzati in apparecchiature per la lavorazione di materie plastiche, la cui temperatura di fusione è compresa tra 180 e 240 ° C, il che è abbastanza accettabile per i riscaldatori a micanite.

Figura 11. Riscaldatori di micanite

Per migliorare il trasferimento di calore, i riscaldatori in involucri di metallo vengono premuti sull'elemento riscaldato con staffe e morsetti metallici, o semplicemente legati con un filo.

Attualmente, ci sono molti diversi sistemi e progetti di riscaldatori che ti consentono di eseguire qualsiasi attività tecnologica. In questo articolo, ne è stata descritta solo una piccola parte. Se qualcuno è seriamente interessato a questo problema, in particolare a qualsiasi tipo di riscaldatore, alla tecnologia della sua applicazione, tali informazioni possono sempre essere trovate nei motori di ricerca di Internet.

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