Gas-infraroodstralers voor industriële gebouwen: apparaat, werkingsprincipe, variëteiten
IR-apparaten die warmte en lichtstromen genereren, worden actief gebruikt in verschillende productiegebieden en de particuliere economie. De meest populaire gas-infraroodstralers voor industriële gebouwen. Hun actie is gebaseerd op het vermogen van een verwarmd lichaam om de ontvangen warmte in de ruimte af te geven.
In ons artikel leert u alles over de werking van infraroodapparatuur. We zullen praten over de variëteiten van infraroodapparatuur en hun karakteristieke verschillen. Marktleidende modellen introduceren.
De inhoud van het artikel:
De essentie van infraroodstraling
Infraroodstraling verschilt van gewoon en zo vertrouwd zichtbaar licht. Ze zijn vergelijkbaar in snelheid waarmee ze zich verspreiden en de ruimte doorkruisen. Beide varianten zijn in staat om te breken, reflecteren en verzamelen "in een bundel".
In tegenstelling tot gewone lichtstraling, dat zijn elektromagnetische golven, heeft de IR-flux zowel golf- als kwantumeigenschappen. Dat wil zeggen dat het zowel licht als warmte overdraagt.
Het licht van infraroodapparaten beweegt in golven. Elektromagnetische lichttrillingen bevinden zich in het spectrumsegment van 760 nm (nanometer) tot 540 micron (micrometer). De warmte die wordt gegenereerd door IR-stralers is een stroom van kwanta. Hun energie varieert van 0,0125 tot 1,25 eV (elektronvolt).
De warmte en de lichtstroom van infraroodapparatuur zijn onderling verbonden. Met toenemende lichtintensiteit neemt de kwantumwarmteflux af. Afhankelijk van de temperatuur kan infraroodstraling wel en niet door onze ogen worden waargenomen. Thermische straling wordt niet visueel gedetecteerd.
Deze specificiteit van infraroodstraling wordt in de industrie gebruikt om de polymerisatie- en stollingsprocessen te versnellen. Het thermische deel van infraroodstraling biedt de mogelijkheid om de aanwezigheid en locatie van een persoon of dier te bepalen in een slecht verlichte en onverlichte nachtperiode.
De niet-standaard werking van infraroodapparatuur die licht uitstraalt in combinatie met warmte is de basis geworden voor de ontwikkeling van nachtzichtapparatuur. Het wordt gebruikt bij foutdetectie, bij een verborgen alarm en bij technische apparaten voor fotograferen in het donker.
Beide componenten infraroodstraling verdwijnen bijna niet in de behandelde ruimte, ze lijken zich te concentreren op objecten in de zone van hun invloed. Warmte komt het lichaam van het verwarmde object binnen, de penetratiediepte hangt af van de eigenschappen, structuur en materiaal van het object. Diepte varieert van een tiende mm tot enkele mm.
Bij gebruik voor industriële doeleinden wordt de golflengte van infraroodstralers geselecteerd op basis van de technische kenmerken van het object of de stof. IR-stralen gaan vrij door de luchtmassa, dus verwarming wordt uitgevoerd zonder merkbare verliezen. Deze omstandigheid wordt terecht beschouwd als een belangrijk voordeel bij de productie.
Naast het verwarmen en verlichten van de door het apparaat behandelde zone, worden infraroodstralers gebruikt om de volgende problemen op te lossen:
Soorten infraroodbronnen
De eenvoudigste bronnen van infraroodstraling zijn ons allemaal bekend. gloeilampenwerkt onder laagspanning. Onder dergelijke omstandigheden zenden ze voornamelijk infraroodstromen uit. Het aandeel van licht-elektromagnetische golven is te verwaarlozen, maar wordt wel optisch bepaald.
Nu ter beschikking van particuliere consumenten, bouw- en productieorganisaties, veel verschillende soorten infraroodstralers.
De reikwijdte van hun toepassing wordt bepaald door:
- bedrijfstemperatuur;
- de maximale waarde van de golflengte;
- een gebied waarin de infraroodstroom gelijkmatig is verdeeld.
Gezien de bovenstaande kenmerken, kiezen ze een stralingsapparaat dat is ontworpen om specifieke problemen op te lossen.
De meest voorkomende soorten infraroodzenders zijn:
- Lampen met spiegelreflecterende apparaten. Bij maximale straling is hun golflengte 1,05 micron.
- Kwarts buislampen. Hun golflengte bij maximale straling ligt in het bereik van 2 tot 3 micron.
- Rod niet-metalen kachels. Structureel worden ze aangevuld met reflectoren, de maximale golflengte is van 6 tot 8 micron.
- Buisvormige elektrische kachels. Veel gebruikt in het dagelijks leven, gebruikt in productieapparaten met verwarmingselementen.
- Infraroodbranders. Ze zijn uitgerust met geperforeerde nozzles van keramiek of metaal. Ze worden gebruikt in de bouw voor het verwarmen van binnen- en buitenruimtes tijdens de bouw van een gebouw, afwerking.
Bronnen van infraroodstralen zijn op de boerderij toegepast. Met hun hulp wordt de verwarming van jonge dieren van pluimvee en pas geboren huisdieren uitgevoerd. De emitters zijn geïnstalleerd in kassen om de groei van gecultiveerde variëteiten te stimuleren, in ovens en graanschuren om te drogen.
Bronnen van infraroodstromen zijn onderverdeeld in:
- Infrarood lampen. Dit zijn "licht" -emitters en apparaten die thermische straling leveren.
- Kachels. Apparaten die worden gebruikt voor het verwarmen van besloten ruimtes en open ruimtes. Onder hen zijn modellen op stroom, vloeibare of gasvormige brandstoffen. Het verwarmingselement kan een verwarmingselement zijn of een spiraal gemaakt van een legering met een hoge weerstand.
Volgens de classificatie op golflengte zijn infraroodbronnen verdeeld in twee hoofdgroepen: donker en licht. Het eerste werkt door lange golven de ruimte in te zenden, het tweede - kort.
Donkere en lichte IR-zenders
'Heldere' bronnen kunnen per definitie licht uitstralen. De stromen die door hen worden uitgezonden, worden door het zicht waargenomen, hoewel het nog steeds moeilijk is ze te benoemen en ze juist voor dit doel te gebruiken.
"Donkere" apparaten leveren een onzichtbare warmteflux voor de mens, waargenomen door de huid van de gebruiker, maar niet visueel waarneembaar. De grenswaarde tussen "licht" en "donker" wordt beschouwd als een golflengte van 3 μm. De grenstemperatuur van het verwarmde oppervlak is 700º.
De bekendste vertegenwoordiger van de "donkere" verwarmingsunit is bakstenen Russische kachel, vele eeuwen met succes het verwarmen van laagbouw. Onder de "heldere" lampen, zoals we al begrijpen, verschijnt een gloeilamp als deze niet meer dan 12% levert. De belangrijkste energie is gericht op het opwekken van warmte.
Kenmerken van de apparaatverlichting
Structureel zijn lichtbronnen vergelijkbaar met een typische gloeilamp. Er zijn echter verschillen in de lichamen van warmte. Voor licht-infraroodapparaten mag de temperatuur de limiet van 2270-2770 K niet overschrijden. Dit is nodig om de warmteflux te verhogen door de lichtemissie te verminderen.
Net als bij standaardlampen wordt een wolfraam gloeidraadlichaam in een glazen fles geplaatst. Alleen de lamp is uitgerust met reflectoren, waardoor alle stralingsenergie op het verwarmde object wordt gericht. Tegelijkertijd wordt een klein deel van de energie besteed aan het verwarmen van de basis van de lamp.
De kolf van licht-infraroodbronnen wordt verwarmd tot hoge temperaturen, omdat het ook deelneemt aan het proces van warmteoverdracht naar de ruimte. Thermische energie van een verwarmde lamp wordt niet gefocusseerd door de reflector en komt terecht in een onwerkbare ruimte, en het is een onderdeel dat de efficiëntie van het apparaat vermindert.
De prestaties van een heldere infraroodbron zijn gemiddeld niet hoger dan 65%. Het wordt vergroot door het verwarmingslichaam van wolfraam in een buis van kwartsglas of een soortgelijke kolf te plaatsen. Met deze oplossing kunt u de golflengte vergroten tot 3,3 micron en de temperatuur verlagen tot 600º.
Deze optie wordt gebruikt in infraroodstralers met kwarts, waarbij een nikkel-chroomdraad rond de kwartstaaf wordt gewikkeld en dit alles samen in een kwartsbuis wordt geplaatst.
De essentie van het werk is het dubbele gebruik van draadfilament. De vrijkomende warmte wordt deels gebruikt voor directe verwarming en deels voor het verhogen van de temperatuur van de kwartsstaaf. Een verwarmde rode staaf genereert ook warmtefluxen.
De voordelen van buisvormige apparaten omvatten redelijk de weerstand van alle componenten van kwarts en keramiek tegen atmosferisch negatief. Nadeel is de kwetsbaarheid van keramische onderdelen.
De details van het werk en ontwerp van donkere kachels
De zogenaamde "donkere" bronnen van IR-stromen zijn veel praktischer dan de "lichte" tegenhangers. Hun stralingselement in structuur verschilt ten goede. De verwarmde geleider zelf straalt geen thermische energie uit, maar wordt geleverd door de omringende metalen schaal.
Als gevolg hiervan is de bedrijfstemperatuur van het apparaat niet hoger dan 400 - 600º. Om ervoor te zorgen dat thermische energie niet wordt verspild, zijn donkere stralers uitgerust met reflectoren die de stromen in de juiste richting leiden.
Langegolfzenders van de donkere groep zijn niet bang voor schokken en soortgelijke mechanische effecten, omdat een kwetsbaar polymeer of keramisch element daarin wordt beschermd door een metaalachtige schaal en een beschermende warmte-isolerende laag. De efficiëntie van de uitstoters van deze groep bereikt 90%.
Maar ze zijn niet zonder gebreken. Verwarmers van de donkere groep zijn afhankelijk van de ontwerpkenmerken van het apparaat. Als de afstand tussen het belangrijkste stralende element en het oppervlak van het apparaat groot is, wordt het gewassen en gekoeld door de langsstromende lucht. Hierdoor wordt de efficiëntie verminderd.
Vanwege de ontwerpkenmerken worden donkere modellen geïnstalleerd voor het verwarmen van kamers met lage plafonds en gebieden die lineaire warmtetoevoer vereisen. Licht - set waar verwerking van kamers met een hoog plafond en verticaal langwerpige gebieden vereist is.
Gasbranders als bron van infraroodstralen
Apparaten waarin vlamloze gasverwerking plaatsvindt, worden gasbranders of gas-infraroodemitters genoemd. De onder grote spanning vrijkomende thermische energie wordt via het stralende oppervlak van de unit naar de ruimte overgebracht.
Het zijn gasgestookte infraroodstralers van het brandertype die op industriële schaal worden gebruikt tijdens bouw- en installatiewerkzaamheden. De overheersende hoeveelheid thermische energie wordt overgedragen door de mondstukken van de keramische brander.
Als mondstukken worden gebruikt:
- geperforeerde keramische platen die plat of reliëf zijn;
- keramische platen met gelijkmatig verdeelde poriën;
- keramische elementen met een gaas nichrome scherm, metalen gaas en allerlei katalytische sproeiers.
Alle bovengenoemde soorten gaten in een keramisch of metalen element zijn vuurkanalen.
Het belangrijkste gas voor de werking van dit type infraroodstralers is gas, evenals de vloeibare versie of kunstmatig gecreëerde gassen. In Rusland zijn branders ontworpen voor de verwerking van vloeibaar en hoofdgas. Buitenlandse apparatuur is voornamelijk ontworpen voor het verwerken van vloeibare en kunstmatige opties.
Als de bedrijfsregels niet worden overtreden, worden de verbrandingsproducten van de werking van de gasbrander in een minimale hoeveelheid uitgestoten met een laag gehalte aan stikstofoxiden en koolmonoxide.
Om gas te leveren, zijn gas-infraroodbranders (GIG) uitgerust met mondstukken waardoor gas met hoge snelheid wordt gepompt. Deze gastoevoer zorgt voor de injectie van lucht die nodig is voor verbranding. Het wordt "geduwd" door een hogesnelheidsstroom door de injector naar de verdeelkamer.
Gas injecteert niet alleen lucht, maar mengt zich er ook mee in de injector, wat resulteert in een gas-luchtmengsel dat geschikt is voor volledige verbranding. Dit mengsel beweegt via de poriën, geperforeerde gaten of sleuven naar het oppervlak van het keramische mondstuk, waar het volledig brandt in een dunne laag met een dikte van niet meer dan 1,5 mm.
Branders met platte keramische nozzles
Het grootste deel van de thermische energie wordt in minder dan een minuut overgebracht naar keramische tegels die tot ultrahoge temperaturen zijn verwarmd.Het buitenoppervlak van het keramische element verandert in een extra warmtefluxbron.
Keramische nozzles zijn goed voor 40 tot 60% van de straling die wordt overgebracht door een industriële infrarood gasverwarmer. Om de efficiëntie van het apparaat te vergroten, is een gaasscherm over het mondstuk geïnstalleerd. Om het warmteoverdrachtsoppervlak te vergroten, worden geperforeerde tegels verlijmd met vuurvaste stopverf.
Een belangrijke indicator is de diameter van de brandkanalen. Het hangt af van welk gas het apparaat kan verwerken. Het totale aantal gaten in de keramische tegel hangt af van de diameter. Hoe meer van hen, hoe kwetsbaarder het stralingselement zal zijn en zal gevoelig zijn voor mechanische schade van de GIG.
Finned type kachels
Naast platte keramische nozzles met perforatie worden reliëfelementen gebruikt. Het gebruik van een geribbeld oppervlak stimuleert in dit geval de warmtewisselingsstroom tussen het stralende oppervlak en het brandende gas. Geribbelde keramische tegels worden beter warm, terwijl de thermische belasting van het stralingselement niet toeneemt.
Vlakke en geribbelde keramische nozzles worden verwarmd tot 1473 K. Maar poreuze keramische elementen slechts tot 1237 K. De poreuze versie is gemakkelijker te vervaardigen en daardoor goedkoper. Daarnaast wordt afval van de keramische industrie gebruikt bij de productie.
De dikte van poreuze tegels bereikt 30 mm, wat de weerstand van het mondstuk tegen mechanische belasting aanzienlijk verhoogt. Tijdens de werking van een brander met een dergelijk mondstuk brandt het gas-luchtmengsel dat de verdeelkamer verlaat tot 2 mm op het buitenoppervlak van de keramische tegel.
Het verbrandingsgebied in het poreuze mondstuk beweegt van het buitenoppervlak naar een diepte van 3-5 mm. In dit geval bereikt de verwarmingstemperatuur slechts 1123 K.
Het nadeel van poreuze nozzles voor GIG is een te hoge hydraulische weerstand, waardoor het in bedrijf onmogelijk is om lagedrukhoofdgas te gebruiken.
Uitrusting met metalen gaas
Al deze soorten nozzles zijn echter gemaakt van keramiek, wat betekent dat ze ondanks de dikte en allerlei trucs van de fabrikant die de kracht wil vergroten, nog steeds kwetsbaar zijn. Breekbaarheid is vooral vervelend als het apparaat constant moet worden verplaatst.
Om de sites tijdens bouw- of installatiewerkzaamheden te verwarmen, werd daarom een duurzamer type brander ontwikkeld met een dubbel metalen gaas. In een dergelijke inrichting wordt het gas-luchtmengsel verwerkt in de spleet tussen het mondstuk en de netten. Het oppervlak van de externe mesh warmt op tot slechts 1023 K.
In GIG met mesh-nozzles zijn deze elementen gemaakt van hittebestendige legeringen met chroom en nikkel.Mondstukken zijn zo gemaakt dat de maaswijdte van het bovenste gaas de vlam vrij laat passeren, en de onderste is minimaal, cruciaal voor het doorlaten van vuur. Hier kunnen infraroodwarmtestralers zowel roosters als één zijn.
Als een infraroodbrander hoofdgas of een propaan-butaan vloeibaar gemaakt mengsel verwerkt gasfles, alleen het bovenste rooster is betrokken bij de distributie van thermische energie. Als er gas met een lage belasting wordt verwerkt, geven beide roosters warmte af. Op deze manier wordt de warmteoverdracht verhoogd.
De maximale waarde van de efficiëntie van GIG met roosters is echter niet hoger dan 60%, omdat de hydraulische weerstand van de spuitmonden twee keer groter is dan die van geperforeerde keramische tegels van alle soorten. Toegegeven, het is kleiner dan dat van poreuze sproeiers.
Apparaten met verhoogd thermisch vermogen
Het tamelijk lage rendement van infrarood-gasemitters met keramische platen en roosters leidde tot een zoektocht naar manieren om het thermische vermogen te vergroten. Het resultaat werd behaald door de introductie van een nieuw type mondstuk, een keramisch paneel met een aantal sleuven.
In de sleuf hebben de sleuven een plotselinge expansie, hun inlaatopeningen zijn kleiner dan de uitlaatopeningen. Deze oplossing verbetert het branderrendement door de verbrandingsproducten te recirculeren, d.w.z. hun terugkeer naar de basis van de vlam in het vuurkanaal. Bovendien is de vlam in dergelijke modellen stabieler en zal ze veel minder snel uitdoven in de open wind.
Het live-gedeelte van de spleetpanelen is gemiddeld 55-60% van hun werkelijke totale gedeelte. De branders die ermee zijn uitgerust, werken op gas onder middelmatige druk. Het buitenste vlak van het mondstuk wordt verwarmd tot 1723 K.
Bestand tegen windbelasting
Stabiliteit van het werk onder windbelasting is een belangrijke indicator voor het kiezen van een infrarood gasbrander die wordt gebruikt bij de bouw of montage van productie-installaties. Deze kwaliteit is verre van alle industriële infraroodstralers die gas verwerken.
Voor buitenruimtes zijn speciale apparaten nodig die:
- gekenmerkt door stabiele injectie, afhankelijk van windstoten;
- uitgerust met een apparaat om te voorkomen dat de straal het mondstuk verlaat;
- beschermd tegen actieve koeling van het stralingsoppervlak door de effecten van wind.
In het gegevensblad van gasapparatuur die in staat is om met een windvlaag te verwarmen en niet uit te gaan, is windweerstand aangegeven. Deze eigenschap van commercieel geproduceerde infraroodbranders is ongeveer gelijk aan die voor directe, d.w.z. frontale blootstelling aan wind en met zijdelingse luchtstroom.
Een verlaging van de injectiecoëfficiënt veroorzaakt een vlam op het buitenoppervlak van het stralingspaneel. In dit geval daalt de temperatuur sterk. Vermindert de koude lucht die het verbrandingsgebied binnendringt.
Windweerstand is fysiek verbonden met de specifieke warmtebelasting en het luchtvolume dat tijdens de verbrandingsperiode in het mondstuk komt. Bij een te hoge en hoge snelheid van de luchtstroom wordt de efficiëntie van de infraroodzender verminderd. Het gaat gepaard met een vermindering van het uiterlijk van vlammen, donker worden van het stralende oppervlak en het beëindigen van de eenheid in vlamloze modus.
Overzicht van fabrikanten van infraroodstralers
Zowel binnenlandse als buitenlandse bedrijven produceren gastoestellen voor het creëren van een gunstig microklimaat op de bouwplaats, in de werkplaats, productieworkshop en soortgelijke installaties.
Volgens consumenten wordt de beoordeling van in Rusland gemaakte producten geleid door gasbranders van het merk Solyarogaz. Het assortiment van dit bedrijf omvat modellen die zijn ontworpen voor verwarmingsruimtes van verschillende groottes. Units kunnen gebruikt worden in kassen, garages en op de open plekken.
Het enige nadeel waarmee kopers en echte eigenaren van gasbrander- en kachelmodellen van de fabrikant van de hoofdstad rekening moeten houden, is het ontbreken van sensoren voor beveiligingssystemen. Gezien wat, kunnen ze worden gebruikt in het dagelijks leven, maar met inachtneming van voorzorgsmaatregelen.
Producten van het bedrijf Pathfinder zijn niet inferieur in populariteit. Consumentenproducten en reisopties overheersen echter in het aanbod van producten dat aan de koper wordt aangeboden.
De tegels die zowel bij verwarming als bij de bereiding van eenvoudige gerechten worden gebruikt, zijn redelijk gerechtvaardigd; mini-branders uit spuitbus.
Uitstekende kenmerken van consumenten kregen gaskachels met het Aeroheat-logo. Deze apparatuur trekt betrouwbaar aan, gerechtvaardigd door het gebruik van hoogwaardige componenten en betaalbare kosten. Tegels en gasbranders van Dikson en Sibiryachka hebben zich goed bewezen.
De lijst met fatsoenlijke gaskachels van buitenlandse leveranciers wordt aangevoerd door gasbranders en kachels van het Zuid-Koreaanse bedrijf Kovea. De producten van het merk worden actief gebruikt in kleine werkplaatsen, op schilder- en bouwplaatsen, op kampeertochten en vissen.
Om de werkplaatsen uit te rusten worden vaker gaskachels van het Italiaanse bedrijf Sistema gebruikt. Er is veel vraag naar modellen van Zuid-Koreanen Hyundai, Italiaanse gaskachels Bartolini, die zowel thuis als op kantoor kunnen worden gebruikt. Betrouwbaarheid en stabiele werking onderscheiden zich door de Zweedse Timberk-kachels, Chinese Ballu-apparatuur.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
De auteur van de volgende video vertelt u in detail over het werkingsprincipe en de voordelen van IR-gasbranders:
Details over de organisatie van infraroodverwarming worden gepresenteerd in de volgende video:
De stappen voor het installeren van een aan het plafond gemonteerd gasverwarmingsapparaat worden hier weergegeven:
In de Russische Federatie worden verschillende soorten infraroodbranders geproduceerd, waaronder windbestendige modellen. Met het assortiment van het bedrijf kunt u een apparaat kiezen voor het verwarmen van binnen- en buitenruimtes.
Het is belangrijk voordat u koopt om te beslissen voor welk doel en onder welke omstandigheden de apparatuur zal worden gebruikt en kies vervolgens een productiever of duurzamer model dat niet bang is voor herhaalde bewegingen.