Heater infrared
Storja [ Editja ]
L- astronomu Ġermaniż-Britanniku Sir William Herschel huwa kkreditat bl-iskoperta ta ' infrared fl-1800. Huwa għamel strument imsejjaħ spettrometru biex ikejjel il-kobor tal-qawwa radjanti f'tul ta ' mewġ differenti. Dan l-istrument kien magħmul minn tliet biċċiet. L-ewwel kien priżma biex jaqbad id-dawl tax-xemx u diretta u xerred il-kuluri fuq mejda, it-tieni kien panel żgħir ta 'kartun bi qasma wiesgħa biżżejjed għal kulur wieħed biss biex jgħaddi minnu u fl-aħħar, tliet merkurju fil- termometri tal- ħġieġ. Permezz ta 'l-esperiment tiegħu Herschel sab li d-dawl aħmar kellu l-ogħla grad ta' bidla fit-temperatura fl- ispettru tad - dawl , madankollu, it-tisħin infra-aħmar ma kienx komunement użat qabel it-Tieni Gwerra Dinjija . Matul it-tisħin infra-aħmar tat-Tieni Gwerra Dinjija sar użu aktar wiesa 'u ġie rikonoxxut. L-applikazzjonijiet ewlenin kienu fl-oqsma tal-finitura tal-metall, partikolarment fil-preservazzjoni u t-tnixxif taż-żebgħa u tal-laker fuq tagħmir militari. Banek tal-bozoz tal-bozoz intużaw b'suċċess ħafna iżda bl-istandards tal-lum, l-intensitajiet tal-qawwa kienu baxxi ħafna. It-teknika offriet ħinijiet ta 'tnixxif ħafna iktar mgħaġġla mill-fran tal-konvezzjoni tal-fjuwil tal-ħin. Il-punti ta 'konġestjoni tal-produzzjoni ġew mitigati u nżammu provvisti militari lill-forzi armati. Wara t-Tieni Gwerra Dinjija l-adozzjoni ta 'tekniki ta' tisħin infra-aħmar kompliet iżda fuq bażi ferm aktar bil-mod. F'nofs is-snin 1950 l-industrija tal-vetturi bil-mutur bdiet turi interess fil-kapaċitajiet ta 'infra-aħmar għat-tqaddid taż-żebgħa u daħlet fis-seħħ numru ta' mini ta 'infrared b'linja ta' produzzjoni. [
Elementi [ Edit ]
Il-materjal tal-filament l-aktar komuni użat għall-ħiters infrared elettriċi huwa wajer tat - tungstenu , li huwa f'koljaturi biex jipprovdi aktar erja tal-wiċċ. Alternattivi ta 'temperatura baxxa għat-tungstenu huma karbonju , jew liegi tal-ħadid, kromju u aluminju (trademark u isem tad-ditta Kanthal ). Filwaqt li l-filamenti tal-karbonju huma aktar fickle li jipproduċu, jisħnu ħafna aktar malajr minn heater ta 'mewġa medja komparabbli bbażat fuq filament FeCrAl.
Meta d-dawl ma jkunx mixtieq jew mhux meħtieġ f'ħiter, il-ħiters radjanti infrared taċ-ċeramika huma l-għażla preferuta. Li fihom 8 metri ta 'wajer tar-reżistenza tal-liga spirali, jarmu sħana uniformi madwar il-wiċċ kollu tal-heater u ċ-ċeramika hija 90% assorbenti tar-radjazzjoni. Peress li l-assorbiment u l-emissjoni huma bbażati fuq l-istess kawżi fiżiċi f'kull korp, iċ-ċeramika hija adattata idealment bħala materjal għal ħiters infrared.
Ħiters infrared industrijali xi drabi jużaw kisi tad-deheb fuq it-tubu tal-kwarz li jirrifletti r-radjazzjoni infrared u jidderieġiha lejn il-prodott biex ikun imsaħħan. Konsegwentement, ir-radjazzjoni infrared li taffettwa l-prodott hija kważi rduppjata. Id-deheb huwa użat minħabba r-reżistenza għall-ossidazzjoni tiegħu u r-riflettività għolja ħafna ta 'IR ta' madwar 95%. [4]
Tipi [ Editjar ]
Ħiters infrared huma komunement użati f'moduli infrared (jew banek emittenti) li jgħaqqdu bosta heaters biex jiksbu żoni msaħħna akbar.
Ħiters infrared normalment huma kklassifikati bit- tul ta 'mewġ li jarmu:
Ħdejn infrared ta 'infrared qrib (NIR) jew ta' mewġa qasira joperaw f'temperaturi ta 'filament għolja' l fuq minn 1800 ° C u meta rranġati f'qasam jilħqu densitajiet ta 'qawwa għolja ta' xi mijiet ta 'kW / m 2 . Il-wavelength tal-quċċata tagħhom huwa sew taħt l-ispettru ta 'assorbiment għall-ilma, u jagħmluhom mhux adattati għal bosta applikazzjonijiet ta' tnixxif. Huma adattati sew għat-tisħin tas-silika fejn hija meħtieġa penetrazzjoni profonda.
Il-heaters ta 'l-infra-aħmar bil-mewġa medja u l-karbonju (CIR) joperaw f'temperaturi tal-filament ta' madwar 1000 ° C. Jilħqu densitajiet massimi ta 'qawwa sa 60 kW / m 2 (mewġ medju) u 150 kW / m 2 (CIR).
Emissjonijiet ta 'infrared bogħod (FIR) huma tipikament użati fl-hekk imsejħa saunas infra-aħmar b'temperatura baxxa. Dawn jikkostitwixxu biss il-firxa ogħla u aktar għalja tas-suq tas-sawna infra-aħmar. Minflok jużaw emitters taċ-ċeramika tal-karbonju, tal-kwarz jew tal-watt għoli, li jarmu radjazzjoni infrared viċin u medju, sħana u dawl, emitters infrared bogħod jużaw pjanċi taċ-ċeramika b'watt baxx li jibqgħu kesħin, filwaqt li għadhom joħorġu radjazzjoni infrared 'il bogħod. [5]
Ir-relazzjoni bejn it-temperatura u l-ogħla wavelength hija espressa bil -liġi ta 'spostament ta' Wien .
Metal Wire Element [ Editja ]
Elementi li jsaħħnu tal-wajer tal-metall dehru l-ewwel fl-1920. Dawn l-elementi jikkonsistu minn wajer magħmul mill-kromel. Il-kromel huwa magħmul minn nikel u chrome u huwa magħruf ukoll bħala nekrom . Dan il-wajer imbagħad inħasad ġo spirali u mgeżwer madwar korp taċ-ċeramika. Meta msaħħan għal temperaturi għoljin jifforma saff protettiv ta ' kromju-ossidu li jipproteġi l-wajer mill-ħruq u l-korrużjoni, dan jikkawża wkoll li l-element jiddi. [6]
Lampi tas-Sħana [ Edit ]
Bozza tas-sħana hija bozza tad-dawl inkandexxenti li tintuża għall-għan ewlieni tal-ħolqien tas-sħana. L-ispektrum ta 'radjazzjoni tal -ġisem iswed li joħroġ mill-lampa huwa mċaqlaq biex jipproduċi dawl aktar infra-aħmar . Ħafna lampi tas-sħana jinkludu filtru aħmar biex jimminimizza l-ammont ta 'dawl viżibbli li joħroġ. Lampi tas-sħana spiss jinkludu riflettur intern.
Lampi tas-sħana huma komunement użati fid-doċċa u kmamar tal-banju li jsaħħnu l-għawwiema u f'żoni ta 'preparazzjoni tal-ikel ta' ristoranti biex iżommu l-ikel sħun qabel ma jservu. Huma jintużaw ukoll b'mod komuni għat -trobbija ta 'l-annimali . Id-dwal użati għat-tjur ta 'sikwit jissejħu bozoz li joħorġu' l barra. Apparti minn għasafar żgħar, tipi oħra ta ' annimali li jistgħu jibbenefikaw minn lampi tas-sħana jinkludu rettili , anfibji , insetti , araknidi u ż-żgħażagħ ta' xi mammiferi .
Is-sokits użati għall-bozoz tas-sħana huma ġeneralment taċ-ċeramika għax is - sokits tal-plastik jistgħu jdubu jew jinħarqu meta jkunu esposti għall-ammont kbir ta 'sħana mormija prodotta mil-lampi, speċjalment meta jitħaddmu fil-pożizzjoni "bażi". Ix-xaqq jew il-kappa tal-lampa huma ġeneralment tal-metall. Jista 'jkun hemm gwardja tal-wajer fuq in-naħa ta' quddiem tas-sudario, biex ma jħallix li tmiss il-wiċċ sħun tal-bozza.
Il-bozoz inkandexxenti bojod tad-dar ordinarji jistgħu jintużaw ukoll bħala bozoz tas-sħana , iżda l-bozoz ħomor u bojod jinbiegħu għall-użu f'lampi tal-brood u lampi tar-rettili. Lampi tas-sħana ta '250 watts huma ppakkjati b'mod komuni fil-fattur tal-forma "R40" (lampa ta' riflettur 5 ") b'bażi ta 'kamin intermedju.
Il-lampi tas-sħana jistgħu jintużaw bħala trattament mediku biex jipprovdu sħana niexfa meta trattamenti oħra ma jkunux effettivi jew imprattikabbli. [7]
Sistemi tas-Sħana Infrared taċ-ċeramika [ Edit ]
L-elementi taċ-ċeramika li jsaħħnu l-infra-aħmar jintużaw f'firxa diversa ta 'proċessi industrijali fejn hemm bżonn ta' radjazzjoni infrared mewġa twila. Il-medda utli tal-wavelength tagħhom hija ta '2-10 μm. Ħafna drabi jintużaw fil-qasam tal-kura tas-saħħa tal-annimali / annimali domestiċi. Il-ħiters infrared taċ-ċeramika (emitters) huma manifatturati bi tliet uċuħ bażiċi tal-emittent: ħawt (konkavi), ċatt, u bozza jew element bil-kamin Edison għal installazzjoni normali permezz ta 'detentur tal-lampa taċ-ċeramika E27.
Far-Infrared [ Edit ]
Din it-teknoloġija tat-tisħin tintuża f'xi sawni infrared għoljin. Jinstab ukoll fil-ħiters ta 'l-ispazju. Dawn il-ħiters jużaw emitters taċ-ċeramika ta 'densità baxxa ta' watt (normalment panewijiet pjuttost kbar) li jarmu radjazzjoni infrared mewġa twila. Minħabba li l-elementi li jsaħħnu huma f'temperatura relattivament baxxa, ħiters infra-ħomor b'livell baxx ma jagħtux emissjonijiet u riħa minn trab, ħmieġ, formaldehyde, dħaħen tossiċi minn kisi taż-żebgħa, eċċ. Dan għamel dan it-tip ta 'tisħin spazjali popolari ħafna fost in-nies allerġiji severi u sensittività kimika multipla fl-Ewropa. Minħabba li t-teknoloġija bogħod mill-infra-aħmar ma tissaħħanx direttament l-arja tal-kamra, huwa importanti li timmassimizza l-espożizzjoni ta 'superfiċji disponibbli li mbagħad jerġgħu jemettu s-sħana biex jipprovdu sħana ambjentali tonda kollha.
Lampi tas-Sħana tal-Quartz [ Edit ]
Element ċar tal-kwarz
Il-bozoz aloġeni huma bozoz inkandexxenti mimlija b'gass ta ' aloġenu b'ħafna pressjoni. Dan il-gass huwa kkombinat ma 'ammont żgħir ta' bromin jew jodju li jikkawża li l-atomi tat-tungstenu jerġgħu jġibu billi titnaqqas l-evaporazzjoni tal-filament. Dan iwassal għal ħajja ħafna itwal ta 'bozoz aloġeni minn bozoz inkandexxenti. Minħabba li l-bozoz ta 'pressjoni għolja u ta' aloġenu tat-temperatura jipproduċu, huma relattivament żgħar u magħmulin minn ħġieġ tal- kwarz għaliex għandu punt ta 'tidwib iktar sħun minn ħġieġ standard. L-użi komuni għall-bozoz aloġeni huma heaters ta 'fuq il-mejda. [8] [9]
Elementi ta 'tisħin infrared tal-kwarz jarmu l-enerġija infrared tal-mewġ medju u huma partikolarment effettivi f'sistemi fejn ir-rispons rapidu tal-heater huwa meħtieġ. Lampi infrared tubulari fil-bozoz tal-kwarz jipproduċu radjazzjoni infrared f'wavelengths ta '1.5-8 μm. Il-filament magħluq jopera f'madwar 2500 K , li jipproduċi iktar radjazzjoni ta 'wavelength iqsar minn sorsi miftuħa tal-wajer tal-koljatura. Żviluppati fl-1950 fis- General Electric , dawn il-fanali jipproduċu madwar 100 W / in ( 4 W / mm ) u jistgħu jingħaqdu biex jirradjaw 500 watts kull metru kwadru ( 5400 W / m 2 ). Biex tikseb densitajiet ta 'qawwa saħansitra ogħla, intużaw lampi aloġeni . Lampi infrared tal-kwarz huma wżati f'rifletturi illustrati ħafna għal radjazzjoni diretta b'disinn uniformi u konċentrat.
Lampi tas-sħana tal-kwarz jintużaw fl-ipproċessar tal-ikel, fl-ipproċessar kimiku, fit-tnixxif taż-żebgħa u fit-tidwib ta 'materjali ffriżati. Jistgħu jintużaw ukoll għat-tisħin tal-kumdità f'żoni kesħin, f'inkubaturi, u f'applikazzjonijiet oħra għat-tisħin, it-tnixxif u l-ħami. Waqt l-iżvilupp ta 'vetturi għad-dħul mill-ġdid fl-ispazju, ġew użati bozoz ta' lampi infrared tal-kwarz biex jiġu ttestjati materjali tat-tisħin tas-sħana b'densità ta 'qawwa sa 28 kilowatt / sieq kwadru (300 kW / m 2 ). [10]
Il-biċċa l-kbira tad-disinni komuni jikkonsistu minn tubu tal-ħġieġ tal-kwarz satin milky abjad jew kwarz ċar b'element reżistenti elettrikament, normalment wajer tat - tungstenu , jew kojl irqiq ta 'liga ta' ħadid-kromju-aluminju. [11] L-arja atmosferika titneħħa u timtela b'gassijiet inerti bħal nitroġenu u argon imbagħad issiġillati. Fil-bozoz aloġeni tal-kwarz, jiżdied ammont żgħir ta 'gass aloġenu biex tittawwal il-ħajja operattiva tal-heater.
Ħafna mill-enerġija infrared u viżibbli rilaxxata hija kkawżata mit-tisħin dirett tal-materjal tal- kwarz , 97% tan-infrared qrib jiġi assorbit mit-tubu tal-ħġieġ tas-silika tal-kwarz li jikkawża żieda fit-temperatura tal-ħajt tat-tubu, radjazzjoni ta 'raġġi infrared bogħod. Elementi ta 'tisħin tal-ħġieġ tal-kwarz kienu oriġinarjament iddisinjati għal applikazzjonijiet tad-dawl, iżda meta lampa tkun f'qawwa sħiħa inqas minn 5% tal-enerġija emessa tkun fl-ispettru viżibbli. [12]
Quartz Tungsten [ Edit ]
Heater tal-kwarz
Il-heaters infrared tal-quartz tungsten jarmu enerġija tal-mewġ medju li jilħqu temperaturi operattivi sa 1500 ° C (mewġa medja) u 2600 ° C (mewġa qasira). Jilħqu t-temperatura operattiva f'sekondi. L-emissjonijiet ta 'wavelength peak ta' madwar 1.6 μm (infrared tal-mewġ medju) u 1 μm (infrared tal-mewġ qasir).
Carbon Heater [ Edit ]
Carbon Fiber Heater
Il-ħiters tal-karbonju jużaw element li jsaħħan il- fibra tal - karbonju li kapaċi jipproduċi sħana infra-ħamra twila, medja u qasira. Għandhom ikunu speċifikati b'mod preċiż għall-ispazji li għandhom jiġu msaħħna. [13]
Gas-Fired [ Edit ]
Hemm żewġ tipi bażiċi ta 'heaters radjanti infra-aħmar.
Intensità luminuża jew għolja
Ħiters tat-tubi radjanti
Ħiters li jaħdmu bil-gass bit-tubi radjanti użati għat-tisħin tal-ispazju industrijali u kummerċjali jaħarqu gass naturali jew propan biex isawru tubu tal-emissjoni tal-azzar. Il-gass li jgħaddi minn valv ta ' kontroll jiċċirkola permezz ta' burner tat - tazza jew venturi . Il-gassijiet tal-kombustjoni tal-prodott isaħħnu t-tubu emitter. Hekk kif it-tubi jisħnu, l-enerġija radjanti mit-tubu tolqot artijiet u oġġetti oħra fiż-żona, it-tisħin tagħhom. Din il-forma ta 'tisħin iżżomm is-sħana anke meta volum kbir ta' arja kiesħa jiddaħħal f'daqqa, bħal fil- garaxxijiet tal- manutenzjoni. Madanakollu, ma jistgħux jikkumbattu abbozz ta 'kesħa.
L-effiċjenza ta 'heater infra-aħmar hija klassifikazzjoni tal-enerġija totali kkunsmata mill-heater meta mqabbla mal-ammont ta' enerġija infrared iġġenerata. Filwaqt li dejjem se jkun hemm xi ammont ta 'sħana konvektiva ġġenerata matul il-proċess, kwalunkwe introduzzjoni tal-moviment ta' l-arja madwar il-heater tnaqqas l-effiċjenza ta 'konverżjoni infrared tagħha. Ma 'rifletturi mhux illuminati ġodda, it-tubi radjanti għandhom Eżekuzzjoni Radjanti' l isfel ta 'madwar 60%. [L-40% l-oħra jinkludu telf ta 'sħana radjanti + mhux konvistibbli' il barra, u telf ta 'kanal.]
Effetti fuq is-Saħħa [ Editja ]
Minbarra l-perikli li tmiss il-bozza jew l-element sħun, ir-radjazzjoni infrared ta 'intensità qasira tista' tikkawża ħruq termali indirett meta l-ġilda tkun esposta għal ħin twil wisq jew meta l-heater ikun imqiegħed qrib is-suġġett. Individwi esposti għal ammonti kbar ta 'radjazzjoni infrared (bħal blowers tal-ħġieġ u welders ta' l-ark) fuq perjodu ta 'żmien estiż jistgħu jiżviluppaw depigmentazzjoni ta' l- iris u opaċità tal- umoriżmu akweju , għalhekk l-espożizzjoni għandha tkun moderata. [14]
Effiċjenza [ Editja ]
Ħiters ta 'l-infra-aħmar imsaħħna b'mod elettriku jarmu sa 86% tad-dħul tagħhom bħala enerġija radjanti. [15] Kważi l-input kollu ta 'l-enerġija elettrika huwa kkonvertit f'temperatura radjanti ta' l- infra - aħmar fil-filament u diretta fuq il-prodott [ kjarifika meħtieġa ] mir-rifletturi. Xi enerġija tas-sħana titneħħa mill-element ta 'tisħin permezz ta' konduzzjoni jew konvezzjoni , li tista 'tkun l-ebda telf għal xi disinji fejn l-enerġija elettrika kollha hija mixtieqa fl-ispazju msaħħan, jew tista' titqies bħala telf, f'sitwazzjonijiet fejn ir- it-trasferiment tas-sħana huwa mixtieq jew produttiv.
Għal applikazzjonijiet prattiċi, l-effiċjenza tal-heater infra-aħmar tiddependi fuq it-tqabbil tal-wavelength emess u l-ispettru ta 'assorbiment tal-materjal li jsaħħan. Pereżempju, l-ispettru ta 'assorbiment għall- ilma għandu l-ogħla livell tiegħu ta' madwar 3000 nm . Dan ifisser li l-emissjoni minn heaters ta 'medja ta' mewġ jew ta 'karbonju infra-aħmar hija assorbita ħafna aħjar mill-ilma u kisi bbażat fuq l-ilma minn radjazzjoni infra-aħmar NIR jew ta' mewġ qasir. L-istess jgħodd għal bosta plastiks bħall-PVC jew il-polyethylene. L-ogħla assorbiment tagħhom huwa ta 'madwar 3500 nm . Min-naħa l-oħra, xi metalli jassorbu biss fil-firxa tal-mewġ qasir u juru riflettività qawwija fil-medju u 'l bogħod mill-infra-aħmar. Dan jagħmel għażla bir-reqqa tat-tip tajjeb ta 'heater ta' l-infra-aħmar li huwa importanti għall-effiċjenza ta 'l-enerġija fil-proċess tat-tisħin. [ ċitazzjoni meħtieġa ]
L-elementi taċ-ċeramika joperaw fit-temperatura ta '300 sa 700 ° C (570 sa 1,290 ° F) li jipproduċu wavelengths ta' infrared fil-firxa ta '2000 sa 10 000 nm . Il-biċċa l-kbira tal-plastik u bosta materjali oħra jassorbu l-aħjar infrared f'din il-medda, u dan jagħmel il-heater taċ-ċeramika l-iktar addattat għal dan il-kompitu. [ ċitazzjoni meħtieġa ]
Applikazzjonijiet [ Edit ]
Heater infrared għat-tisjir döner kebab
Ħiters tal-IR jistgħu jissodisfaw varjetà ta 'rekwiżiti tat-tisħin, inklużi:
Temperaturi estremament għoljin, limitati l-aktar mit-temperatura massima ta 'l-emittent
Ħin ta 'rispons mgħaġġel, fuq l-ordni ta' 1-2 sekondi
Gradients tat-temperatura, speċjalment fuq nisġiet tal-materjal b'input qawwi ta 'sħana
Qasam imsaħħan iffokat relattivament għal metodi tat-tisħin konduttivi u konvettivi
Nuqqas ta 'kuntatt, b'hekk ma tfixkilx il-prodott bħala metodi ta' tisħin konduttivi jew konvettivi
Għalhekk, il-ħiters IR huma applikati għal ħafna skopijiet inklużi:
Sistemi ta 'tisħin
It-tqaddid tal-kisi
Saħħan tal-plastik qabel ma jiffurmaw
Iwweldjar tal-plastik
Trattament bis-sħana tal-ħġieġ u tal-metall
Tisjir
Tisħiħ ta 'annimali li jreddgħu jew annimali maqbuda fiż-zoos jew kliniċi veterinarji
Klassijiet tas-saħħa Hot Yoga biex itaffu l-kwistjonijiet respiratorji maħluqa bit-tisħin tal-konvezzjoni [16]
