Ακτινοβολητές και εγκαταστάσεις υπέρυθρης θέρμανσης ζώων

Στη γεωργία, οι λαμπτήρες πυρακτώσεως γενικής χρήσης, οι λαμπτήρες πυρακτώσεως, οι εκπομποί σωλήνων και οι ηλεκτρικοί θερμαντήρες σωλήνων (TEN) χρησιμοποιούνται ως πηγές υπέρυθρης ακτινοβολίας για τη θέρμανση των ζώων.

Λαμπτήρες πυρακτώσεως.

Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως διαφέρουν ως προς την τάση, την ισχύ και το σχεδιασμό. Ο σχεδιασμός των λαμπτήρων πυρακτώσεως εξαρτάται από τον σκοπό τους. Η γυάλινη λάμπα, η διάμετρος της οποίας καθορίζεται από την ισχύ του λαμπτήρα, ενισχύεται με ειδική μαστίχα στη βάση. Στη βάση υπάρχει ένα βιδωτό σπείρωμα για στερέωση στην υποδοχή, με το οποίο συνδέεται η λάμπα στο δίκτυο. Το βολφράμιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή του νήματος του λαμπτήρα. Για να μειωθεί η διασπορά του βολφραμίου, η λάμπα γεμίζει με αδρανές αέριο (π.χ. αργό, άζωτο κ.λπ.).

Οι κύριες παράμετροι του λαμπτήρα πυρακτώσεως:

• Ονομαστική τάση,

• ηλεκτρική ενέργεια,

• φωτεινή ροή,

• μέση διάρκεια καύσης.

Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως γενικής χρήσης διατίθενται σε 127 και 220 V.

Η ηλεκτρική ισχύς των λαμπτήρων πυρακτώσεως καθορίζεται ως μέση τιμή για την ονομαστική τάση για την οποία έχει σχεδιαστεί ο λαμπτήρας. Στη γεωργία, χρησιμοποιούνται κυρίως λαμπτήρες πυρακτώσεως με εύρος ισχύος από 40 έως 1500 W.

Η φωτεινή ροή ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως είναι ευθέως ανάλογη με την ηλεκτρική ισχύ του λαμπτήρα και τη θερμοκρασία του νήματος. για λαμπτήρες που έχουν καεί το 75% της ονομαστικής διάρκειας ζωής τους, επιτρέπεται μείωση της φωτεινής ροής κατά 15-20% της αρχικής τιμής.

Όταν χρησιμοποιείτε λαμπτήρες φωτισμού για τη θέρμανση των ζώων, να γνωρίζετε ότι τα υψηλά επίπεδα φωτός μπορεί να ερεθίσουν τα ζώα.

Ο μέσος χρόνος καύσης μιας λάμπας πυρακτώσεως καθορίζεται κυρίως από την εκτόξευση βολφραμίου. Για τους περισσότερους λαμπτήρες πυρακτώσεως γενικής χρήσης, ο μέσος χρόνος καύσης είναι 1000 ώρες.

Αλλαγές στην τάση δικτύου σε σύγκριση με την ονομαστική τιμή θα έχουν ως αποτέλεσμα αλλαγές στη ροή που εκπέμπεται από τη λάμπα, καθώς και στην έξοδο και τη διάρκεια ζωής. Όταν η τάση αλλάζει κατά ± 1%, η φωτεινή ροή του λαμπτήρα αλλάζει κατά ± 2,7%, και ο μέσος χρόνος καύσης κατά ± 13%.

Λαμπτήρες πυρακτώσεως με ανακλαστική στρώση. Για να κατευθύνουν τη ροή ακτινοβολίας σε μια συγκεκριμένη περιοχή, χρησιμοποιούνται λαμπτήρες με καθρέφτη και διάχυτο ανακλαστικό στρώμα, το οποίο εφαρμόζεται από το εσωτερικό προς το πάνω μέρος του λαμπτήρα.

Λαμπτήρες εκπομπής θερμότητας.

Αυτές οι πηγές ακτινοβολίας είναι εκπομποί «φωτός» που αποτελούνται από ένα μονοπηνίο βολφραμίου και έναν ανακλαστήρα, ο οποίος είναι η εσωτερική αλουμινισμένη επιφάνεια του λαμπτήρα με ειδικό προφίλ. Η καμπύλη κατανομής της ροής ακτινοβολίας Ф (λ) κατά μήκος του φάσματος για λαμπτήρες τύπου IKZ φαίνεται στο σχ. 1.

Ρύζι. 1.Κατανομή της ροής ακτινοβολίας κατά μήκος του φάσματος των λαμπτήρων IKZ 220-500 και IKZ 127-500.

Ρύζι. 2. Κατανομή της ροής ακτινοβολίας κατά μήκος του φάσματος των λαμπτήρων IKZK 220-250 και IKZK 127-250.

Στο σχ. 2 δείχνει την καμπύλη κατανομής ροής ακτινοβολίας κατά μήκος του φάσματος των λαμπτήρων των τύπων IKZK 220-250 και IKZK 127-250.

Στην ονομασία του τύπου των λαμπτήρων, τα γράμματα σημαίνουν: IKZ — υπέρυθρος καθρέφτης, IKZK 220-250 — υπέρυθρος καθρέφτης με βαμμένο λαμπτήρα. οι αριθμοί μετά τα γράμματα υποδεικνύουν την τάση δικτύου και την ισχύ της πηγής ακτινοβολίας. Η λάμπα είναι παραβολοειδής γυάλινη λάμπα. Μέρος της επιφάνειας του λαμπτήρα καλύπτεται από το εσωτερικό με ένα λεπτό ανακλαστικό στρώμα αργύρου για τη συγκέντρωση της ροής ακτινοβολίας σε μια δεδομένη κατεύθυνση.

Μια πολύ σημαντική παράμετρος των γυάλινων λαμπτήρων, που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής των λαμπτήρων, είναι η αντοχή τους στη θερμότητα, η ικανότητα δηλαδή να αντέχουν απότομες αλλαγές θερμοκρασίας. Προκειμένου να αυξηθεί η αντίσταση στη θερμότητα αλλάζοντας τη σύνθεση του φορτίου κατά την τήξη του γυαλιού, είναι απαραίτητο να μειωθεί η θερμοχωρητικότητα και ο συντελεστής θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής, καθώς και να αυξηθεί η θερμική αγωγιμότητα.

Ανάλογα με το σχήμα του λαμπτήρα, οι λαμπτήρες έχουν διαφορετική κατανομή της ροής ακτινοβολίας: είτε συγκεντρωμένοι κατά μήκος του άξονα (με παραβολικό λαμπτήρα) είτε ευρείες, σε σταθερή γωνία περίπου 45 ° (με σφαιρικό λαμπτήρα). Θα πρέπει να σημειωθεί το πλεονέκτημα της χρήσης λαμπτήρων με σφαιρικό λαμπτήρα στη γεωργική παραγωγή, οι λαμπτήρες αυτοί παρέχουν μια πιο ομοιόμορφη κατανομή της ακτινοβολίας στη ζώνη θέρμανσης.

Ένα σώμα νήματος βολφραμίου είναι στερεωμένο μέσα στο λαμπτήρα. Το υλικό του νήματος του σώματος του νήματος εξατμίζεται σε κενό, καθιζάνει στην εσωτερική επιφάνεια του βολβού και σχηματίζει μια μαύρη επίστρωση.Αυτό οδηγεί σε μείωση της ροής φωτός ως αποτέλεσμα της πιο εντατικής απορρόφησής του από το γυαλί.

Για να αυξηθεί η διάρκεια ζωής του λαμπτήρα και να μειωθεί ο ρυθμός εξάτμισης του σώματος του νήματος, η φιάλη γεμίζεται με ένα μείγμα αδρανών αερίων (αργό και άζωτο).

Η παρουσία αερίου δημιουργεί απώλειες θερμότητας λόγω αγωγιμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Στους λαμπτήρες με αέριο, ο λαμπτήρας θερμαίνεται όχι μόνο με ακτινοβολία από το νήμα, αλλά και με μεταφορά και αγωγή από το αέριο πλήρωσης. Έτσι, η θέρμανση του αερίου σε μια λάμπα 500 W καταναλώνει το 9% της παρεχόμενης ενέργειας.

Σε ισχυρούς λαμπτήρες με τεράστιο σώμα νήματος, η αύξηση της απώλειας θερμότητας μέσω του αερίου αντισταθμίζεται πλήρως από την απότομη μείωση της διασποράς του νήματος, επομένως απελευθερώνονται πάντα με αέριο.

Σε αντίθεση με τους λαμπτήρες κενού, η θερμοκρασία μεμονωμένων τμημάτων φιαλών αδρανούς αερίου εξαρτάται από τη θέση λειτουργίας τους. Για παράδειγμα, αναποδογυρίζοντας τη φιάλη, μπορείτε να μειώσετε τη θέρμανση της διασταύρωσης μετάλλου-γυαλιού από 383-403 σε 323-343 K.

Η ροή ακτινοβολίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία του σώματος του νήματος. Η αύξηση της θερμοκρασίας επιταχύνει την εξάτμιση του βολφραμίου και αυξάνει την αναλογία του ορατού φωτός στη ροή ακτινοβολίας. Επομένως, σε λαμπτήρες τύπου IKZ, όπου η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι αποτελεσματική, η θερμοκρασία λειτουργίας του νήματος μειώνεται από 2973 K (όπως σε λαμπτήρες πυρακτώσεως) σε 2473 K με μείωση της φωτεινής απόδοσης κατά 60%. Αυτό επιτρέπει τη μετατροπή έως και 70% της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται σε υπέρυθρη ακτινοβολία.

Η μείωση της θερμοκρασίας του νήματος κατέστησε δυνατή την αύξηση της διάρκειας ζωής των υπέρυθρων λαμπτήρων από 1000 σε 5000 ώρες.Η ακτινοβολία του πυρακτωμένου σώματος με μήκος κύματος άνω των 3,5 μικρών (7-8% της συνολικής ροής) απορροφάται από το γυαλί του λαμπτήρα, γεγονός που είναι ο λόγος για τις συχνές πρόωρες βλάβες των λαμπτήρων λόγω υπερτάσεων θερμοκρασίας.

Η ακτινοβόληση από έναν λαμπτήρα τύπου IKZ σε απόσταση 50-400 mm από τη θερμαινόμενη επιφάνεια κυμαίνεται από 2 έως 0,2 W / cm2.

Διαγράμματα της ενεργειακής ακτινοβολίας που δημιουργείται από έναν υπέρυθρο λαμπτήρα καθρέφτη IKZ με ισχύ 250 W σε ύψος ανάρτησης: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 — 80 cm...

Για μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνηθισμένοι λαμπτήρες πυρακτώσεως με πηνίο βολφραμίου και βολβό σε σχήμα μπάλας. Η αύξηση της απόδοσης ακτινοβολίας παρέχεται από την παροχή τάσης, η τιμή της οποίας είναι 5-10% μικρότερη από την ονομαστική. Επιπλέον, στη συσκευή πρέπει να τοποθετηθούν ανακλαστήρες γυαλισμένου αλουμινίου.

Εκπομποί υπέρυθρων σωλήνων.

Σύμφωνα με το σχεδιασμό, οι πηγές σωλήνων υπέρυθρης ακτινοβολίας χωρίζονται σε δύο ομάδες — με θερμαντικά σώματα κατασκευασμένα από κράματα μετάλλων και βολφράμιο. Ο πρώτος είναι ένας σωλήνας από συνηθισμένο ή πυρίμαχο γυαλί με διάμετρο 10–20 mm. Στο εσωτερικό του σωλήνα, κατά μήκος του κεντρικού άξονα, υπάρχει ένα σώμα με σπείρωμα σε μορφή σπείρας, στα άκρα του οποίου εφαρμόζεται τάση τροφοδοσίας. Τέτοιοι εκπομποί δεν χρησιμοποιούνται ευρέως. Συνήθως χρησιμοποιούνται για θέρμανση χώρων.

Οι εκπομποί νήματος βολφραμίου έχουν παρόμοια σχεδίαση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως. Το θερμαντικό σώμα με τη μορφή σπείρας βολφραμίου βρίσκεται κατά μήκος του άξονα του σωλήνα και στερεώνεται σε υποδοχές μολυβδαινίου συγκολλημένες σε γυάλινη ράβδο. Ένα θερμαντικό σώμα μπορεί να κατασκευαστεί με έναν εξωτερικό ή εσωτερικό ανακλαστήρα που σχηματίζεται με εξάτμιση αργύρου ή αλουμινίου σε κενό. Στο σχ.3 δείχνει την κατασκευή ενός τέτοιου πομπού IR.

Η φασματική κατανομή της ακτινοβολίας από εκπομπούς σωλήνων είναι κοντά σε αυτή των εκπομπών σωλήνων. η θερμοκρασία θέρμανσης είναι 2100-2450 Κ.

Ρύζι. 3. Κατασκευή συμβατικής πηγής IR σωλήνα. 1 — βάση; 2 — ράβδος; 3 — ελατήριο που στηρίζει τη ράβδο. 4 — Υποδοχές μολυβδαινίου. 5 — γυάλινη ράβδος. 6 — ηλεκτρόδια. 7 — νήμα βολφραμίου. 8 — γυάλινος σωλήνας.

Τα σωληνοειδή θερμαντικά σώματα χαμηλής ισχύος (100 W) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στη γεωργία για τη θέρμανση νεαρών ζώων και πουλερικών. Έτσι στη Γαλλία χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση νεαρών πουλερικών σε κλουβιά. Τα καλοριφέρ τοποθετούνται απευθείας στην οροφή του κλουβιού, σε ύψος 45 cm και παρέχουν ομοιόμορφη θέρμανση για 40 κοτόπουλα.

Οι λαμπτήρες σωλήνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία στη δημιουργία συνδυασμένων εγκαταστάσεων ακτινοβόλησης και φωτισμού για νεαρά ζώα εκτροφής και πουλερικά, ειδικά αν λάβουμε υπόψη ότι οι λαμπτήρες UV και οι λαμπτήρες για τον φωτισμό του ερυθήματος έχουν επίσης σωληνωτό σχεδιασμό.

Εκπομποί IR Quartz.

Οι πομποί Quartz IR είναι παρόμοιοι με αυτούς που περιγράφονται παραπάνω, με τη διαφορά ότι χρησιμοποιείται ένας γυάλινος σωλήνας χαλαζία. Εδώ θα περιοριστούμε στην εξέταση εκπομπών IR χαλαζία με θερμαντικά στοιχεία βολφραμίου.

Ρύζι. 4. Συσκευή για λάμπα υπερύθρων με νήμα τύπου KI 220-1000.

Το σχήμα 4 δείχνει τη συσκευή ενός εκπομπού σωλήνων χαλαζία — μια λάμπα τύπου KI (KG). Η κυλινδρική φιάλη 1 με διάμετρο 10 mm είναι κατασκευασμένη από γυαλί χαλαζία, το οποίο έχει μέγιστη μετάδοση στην φασματική περιοχή IR. 1-2 mg ιωδίου τοποθετούνται σε φιάλη και γεμίζονται με αργό. Το ελαφρύ σώμα 2, κατασκευασμένο με τη μορφή μονοπηνίου, είναι τοποθετημένο κατά μήκος του άξονα του σωλήνα σε στηρίγματα βολφραμίου 3.

Η είσοδος στη λάμπα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια μολυβδαινίου συγκολλημένα σε πόδια χαλαζία 4. Τα άκρα της σπείρας του νήματος βιδώνονται στο εσωτερικό μέρος των χιτωνίων 5. Οι κυλινδρικές βάσεις 6 είναι κατασκευασμένες από λωρίδα νικελίου με ραφή στην οποία Τα εξωτερικά σύρματα μολυβδαινίου συγκολλούνται 7. Η θερμοκρασία των βάσεων των εκπομπών χαλαζία δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 573 K. Από αυτή την άποψη, είναι υποχρεωτικό τα θερμαντικά σώματα να ψύχονται κατά τη λειτουργία σε εγκαταστάσεις ακτινοβολίας.

Σε συνδυασμό με έναν ανακλαστήρα καθρέφτη σε μορφή ελλειπτικού κυλίνδρου, οι λαμπτήρες χαλαζία δημιουργούν πολύ υψηλή ακτινοβολία. Εάν οι λαμπτήρες καθρέφτη παρέχουν ακτινοβολία έως 2-3 W / cm2, τότε ακτινοβολία έως 100 W / cm2 μπορεί να ληφθεί από μια λάμπα χαλαζία με ανακλαστήρα.

Οι εκπομποί χαλαζία με θερμαντικά στοιχεία βολφραμίου παράγονται από εταιρείες όπως η Osram, η Philips, η General Electric κ.λπ. W για τάση 110/130 και 220/250 V. Η διάρκεια ζωής αυτών των λαμπτήρων είναι 5000 ώρες.

Η κατανομή της ενέργειας ακτινοβολίας του λαμπτήρα KI-220-1000 στο φάσμα φαίνεται στο σχ. 5. Η φασματική σύνθεση της ακτινοβολίας που παράγεται από λαμπτήρες χαλαζία χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι υπάρχει ένα δεύτερο μέγιστο στην περιοχή των μηκών κύματος μεγαλύτερα από 2,5 μικρά, που προκαλείται από ακτινοβολία από θερμαινόμενο σωλήνα. Η προσθήκη ιωδίου στον λαμπτήρα θα μειώσει την εκτόξευση του βολφραμίου και έτσι θα αυξήσει τη διάρκεια ζωής του λαμπτήρα. Στους λαμπτήρες υπέρυθρου χαλαζία, η αύξηση της τάσης πάνω από την ονομαστική δεν οδηγεί σε απότομη μείωση της διάρκειας ζωής, γι 'αυτό είναι δυνατή η ομαλή ρύθμιση της ροής ακτινοβολίας αλλάζοντας την εφαρμοζόμενη τάση.

Ρύζι. 5. Κατανομή του φάσματος ενέργειας ακτινοβολίας λαμπτήρα τύπου KI 220-1000 σε διαφορετικές τάσεις λαμπτήρα.

Οι λαμπτήρες υπέρυθρου χαλαζία κύκλου ιωδίου έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• υψηλή ειδική πυκνότητα ακτινοβολίας.

• σταθερότητα της ροής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια της λειτουργικής ζωής. Η ροή ακτινοβολίας στο τέλος της ζωής είναι 98% της αρχικής.

• μικρές διαστάσεις.

• ικανότητα αντοχής σε μακροχρόνιες και μεγάλες υπερφορτώσεις.

• τη δυνατότητα ομαλής ρύθμισης της ροής ακτινοβολίας σε μεγάλο εύρος αλλάζοντας την τάση τροφοδοσίας.

Τα κύρια μειονεκτήματα αυτών των λαμπτήρων:

• σε θερμοκρασίες χιτωνίου πάνω από 623 K, ο χαλαζίας καταστρέφεται από τη θερμική διαστολή.

• Οι λαμπτήρες μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε οριζόντια θέση, διαφορετικά το σώμα πυρακτώσεως μπορεί να παραμορφωθεί υπό το βάρος του και ο κύκλος ιωδίου ως αποτέλεσμα της συγκέντρωσης ιωδίου στο κάτω μέρος του σωλήνα θα διαταραχθεί.

Οι υπέρυθρες λάμπες με κύκλο ιωδίου χρησιμοποιούνται για την ξήρανση χρωμάτων και βερνικιών σε διάφορες γεωργικές τοποθεσίες. για θέρμανση ζώων εκτροφής (μοσχάρια, χοιρίδια κ.λπ.).

Ακτινοβολητές με υπέρυθρες λάμπες.

Για την προστασία των υπέρυθρων λαμπτήρων από μηχανικές βλάβες και πτώσεις νερού, καθώς και για την ανακατανομή της ροής ακτινοβολίας στο χώρο, χρησιμοποιούνται ειδικά εξαρτήματα. Η πηγή ακτινοβολίας μαζί με το εξάρτημα ονομάζεται τροφοδοτικό.

Οι ακτινοβολητές με διάφορες λάμπες υπέρυθρης ακτινοβολίας χρησιμοποιούνται ευρέως στην κτηνοτροφία για τοπική θέρμανση νεαρών αγροκτημάτων και πουλερικών.