מקרינים ומתקנים לחימום אינפרא אדום של בעלי חיים

בחקלאות, מנורות ליבון לשימוש כללי, מנורות ליבון, פולטי שפופרות ומחממי צינור חשמליים (TEN) משמשים כמקורות לקרינת אינפרא אדום לחימום בעלי חיים.

מנורות ליבון.

מנורות ליבון שונות במתח, כוח ועיצוב. העיצוב של מנורות ליבון תלוי במטרה שלהם. נורת הזכוכית, שקוטרה נקבע על פי עוצמת המנורה, מחוזקת במסטיק מיוחד בבסיסה. על הבסיס יש הברגה לקיבוע בשקע, איתו מחוברת המנורה לרשת. טונגסטן משמש לייצור נימה של המנורה. כדי להפחית את פיזור הטונגסטן, המנורה מלאה בגז אינרטי (למשל ארגון, חנקן וכו').

הפרמטרים העיקריים של מנורת ליבון:

• מתח נומינלי,

• אנרגיה חשמלית,

• שטף אור,

• משך צריבה ממוצע.

מנורות ליבון לשימוש כללי זמינות ב-127 ו-220 V.

הספק החשמלי של מנורות ליבון מצוין כערך ממוצע למתח הנקוב שעבורו מיועדת המנורה. בחקלאות משתמשים בעיקר במנורות ליבון בטווח הספק של 40 עד 1500 וואט.

שטף האור של מנורת ליבון עומד ביחס ישר להספק החשמלי של המנורה ולטמפרטורת החוט; עבור מנורות שנשרפו 75% מחיי השירות הנומינליים שלהן, מותרת ירידה בשטף האור ב-15-20% מהערך ההתחלתי.

כאשר משתמשים במנורות תאורה לחימום בעלי חיים, שימו לב שרמות גבוהות של אור עלולות לגרות בעלי חיים.

זמן הבעירה הממוצע של מנורת ליבון נקבע בעיקר על ידי התזת טונגסטן. עבור רוב מנורות הליבון לשימוש כללי, זמן השריפה הממוצע הוא 1000 שעות.

שינויים במתח החשמל בהשוואה לערך הנומינלי יגרמו לשינויים בשטף הנפלט מהמנורה, כמו גם בתפוקה ובחיי השירות. כאשר המתח משתנה ב-± 1%, שטף האור של המנורה משתנה ב-± 2.7%, וזמן השריפה הממוצע ב-± 13%.

מנורות ליבון עם שכבה מחזירה אור. כדי לכוון את זרימת הקרינה לאזור מסוים, נעשה שימוש במנורות עם מראה ושכבה רפלקטיבית מפוזרת, המוחלת מבפנים לחלק העליון של הנורה.

מנורות פולטות חום.

מקורות קרינה אלו הם פולטי "אור" המורכבים מסליל טונגסטן ורפלקטור, שהוא המשטח הפנימי המואר של הנורה עם פרופיל מיוחד. עקומת ההתפלגות של שטף הקרינה Ф (λ) לאורך הספקטרום עבור מנורות מסוג IKZ מוצגת באיור. 1.

אורז. 1.חלוקת שטף הקרינה לאורך הספקטרום של מנורות IKZ 220-500 ו-IKZ 127-500.

אורז. 2. התפלגות שטף הקרינה לאורך הספקטרום של המנורות IKZK 220-250 ו-IKZK 127-250.

באיור. 2 מציג את עקומת חלוקת שטף הקרינה לאורך הספקטרום של מנורות מסוגים IKZK 220-250 ו-IKZK 127-250.

בייעוד סוג המנורות, פירוש האותיות: IKZ - מראה אינפרא אדום, IKZK 220-250 - מראה אינפרא אדום עם נורה צבועה; המספרים שאחרי האותיות מציינים את מתח החשמל ואת הספק מקור הקרינה. המנורה היא נורת זכוכית פרבולואידית. חלק ממשטח המנורה מכוסה מבפנים בשכבת כסף רפלקטיבית דקה כדי לרכז את שטף הקרינה בכיוון נתון.

פרמטר חשוב מאוד של נורות זכוכית, המשפיע על חיי המנורות, הוא עמידות החום שלהן, כלומר, היכולת לעמוד בשינויי טמפרטורה פתאומיים. על מנת להגביר את עמידות החום על ידי שינוי הרכב המטען במהלך התכת הזכוכית, יש צורך להפחית את קיבולת החום שלו ואת מקדם הטמפרטורה של ההתפשטות ליניארית, כמו גם להגדיל את המוליכות התרמית.

בהתאם לצורת הנורה, למנורות יש חלוקה שונה של זרימת הקרינה: או מרוכזת לאורך הציר (עם נורה פרבולית) או רחבה, בזווית מוצקה של כ-45 מעלות (עם נורה כדורית). יש לציין את היתרון של שימוש במנורות עם נורה כדורית בייצור חקלאי, מנורות אלו מספקות פיזור אחיד יותר של קרינה באזור החימום.

גוף חוט טונגסטן קבוע בתוך הנורה. חומר הלהט של גוף הלהט מתאדה בוואקום, מתיישב על פני השטח הפנימי של הנורה ויוצר ציפוי שחור.זה מוביל לירידה בשטף האור כתוצאה מהבליעה האינטנסיבית יותר שלו בזכוכית.

כדי להגדיל את חיי השירות של המנורה ולהפחית את קצב האידוי של גוף הלהט, הבקבוק מלא בתערובת של גזים אינרטיים (ארגון וחנקן).

נוכחות גז יוצרת הפסדי חום עקב הולכת חום והסעה. במנורות מלאות גז, הנורה מחוממת לא רק על ידי קרינה מהלהט, אלא גם על ידי הסעה והולכה מגז המילוי. אז, חימום הגז במנורת 500 W צורך 9% מהאנרגיה המסופקת.

במנורות חזקות בעלות גוף נימה מסיבי, העלייה באובדן החום דרך הגז מפוצה במלואה על ידי הירידה החדה בפיזור החוט, כך שהן משתחררות תמיד עם גז.

שלא כמו מנורות ואקום, הטמפרטורה של חלקים בודדים של צלוחיות גז אינרטי תלויה בעמדת הפעולה שלהם. לדוגמה, על ידי הפיכת הבקבוקון, אתה יכול להפחית את החימום של צומת מתכת-זכוכית מ-383-403 ל-323-343 K.

שטף הקרינה תלוי בטמפרטורת הגוף של החוט. עלייה בטמפרטורה מאיצה את אידוי הטונגסטן ומגדילה את שיעור האור הנראה בשטף הקרינה. לכן, במנורות מסוג IKZ, שבהן קרינת אינפרא אדום יעילה, טמפרטורת העבודה של החוט מופחתת מ-2973 K (כמו במנורת ליבון) ל-2473 K עם ירידה ביעילות האור של 60%. זה מאפשר המרה של עד 70% מהחשמל הנצרך לקרינה אינפרא אדומה.

הורדת הטמפרטורה של החוט אפשרה להגדיל את חיי השירות של מנורות אינפרא אדום מ-1000 ל-5000 שעות.קרינת גוף הליבון באורך גל של יותר מ-3.5 מיקרון (7-8% מהשטף הכולל) נספגת בזכוכית הנורה, וזו הסיבה לכשלים המוקדמים התכופים של המנורות עקב עליות טמפרטורה.

הקרנה מנורה מסוג IKZ במרחק של 50-400 מ"מ למשטח המחומם נע בין 2 ל-0.2 W / cm2.

דיאגרמות של קרינת האנרגיה שנוצרה על ידי מנורת מראה אינפרא אדום IKZ בהספק של 250 וואט בגובה מתלה: 1 - 10 ס"מ, 2 - 20 ס"מ, 3 - 30 ס"מ, 4 - 40 ס"מ, 5 - 50 ס"מ, 6 - 60 ס"מ, 7 - 80 ס"מ...

להעברת חום באמצעות קרינה, ניתן להשתמש במנורות ליבון רגילות עם סליל טונגסטן ונורה בצורת כדור. הגידול ביעילות הקרינה מסופק על ידי אספקת מתח, שערכו נמוך ב-5-10% מהנומינלי; בנוסף, יש להתקין מחזירי אלומיניום מלוטשים במכשיר.

פולטי אינפרא אדום צינור.

לפי התכנון, מקורות צינור של קרינת אינפרא אדום מחולקים לשתי קבוצות - עם גופי חימום עשויים מסגסוגות התנגדות מתכת וטונגסטן. הראשון הוא צינור של זכוכית רגילה או עקשן בקוטר של 10-20 מ"מ; בתוך הצינור, לאורך הציר המרכזי, יש גוף עם חוט בצורת ספירלה, שבקצותיו מופעל מתח אספקה. פולטים כאלה אינם בשימוש נרחב. הם משמשים בדרך כלל לחימום חלל.

פולטי חוט טונגסטן דומים בעיצובם למנורות צינור ליבון. גוף החימום בצורת ספירלת טונגסטן ממוקם לאורך ציר הצינור ומקובע על מחזיקי מוליבדן המולחמים למוט זכוכית. רדיאטור צינור יכול להתבצע עם רפלקטור חיצוני או פנימי שנוצר על ידי אידוי כסף או אלומיניום בוואקום. באיור.3 מציג את הבנייה של פולט IR כזה.

ההתפלגות הספקטרלית של קרינה מפולטות שפופרות קרובה לזו של פולטי שפופרות; טמפרטורת החימום היא 2100-2450 K.

אורז. 3. בניית מקור IR צינור קונבנציונלי. 1 - בסיס; 2 - מוט; 3 - קפיץ התומך במוט; 4 - מחזיקי מוליבדן; 5 - מוט זכוכית; 6 - אלקטרודות; 7 - חוט טונגסטן; 8 - צינור זכוכית.

ניתן להשתמש ברדיאטורים צינוריים בהספק נמוך (100 W) בחקלאות לחימום בעלי חיים צעירים ועופות. אז בצרפת הם משמשים לחימום עופות צעירים בכלובים. הרדיאטורים מותקנים ישירות על תקרת הכלוב, בגובה 45 ס"מ ומעניקים חימום אחיד ל-40 תרנגולות.

ניתן להשתמש בהצלחה במנורות צינור ביצירת מתקני קרינה ותאורה משולבים עבור חיות משק צעירות ועופות, במיוחד אם ניקח בחשבון שגם מנורות ומנורות UV להארת אריתמה בעלות עיצוב צינורי.

פולטי קוורץ IR.

פולטי קוורץ IR דומים לאלה שתוארו לעיל, פרט לכך שמשתמשים בצינור זכוכית קוורץ. כאן נגביל את עצמנו לשקול פולטי IR קוורץ עם גופי חימום טונגסטן.

אורז. 4. מכשיר למנורת אינפרא אדום עם נימה מסוג KI 220-1000.

איור 4 מציג את המכשיר של פולט צינור קוורץ - מנורה מסוג KI (KG). בקבוק גלילי 1 בקוטר 10 מ"מ עשוי מזכוכית קוורץ בעלת שידור מקסימלי באזור הספקטרלי IR. 1-2 מ"ג יוד שמים בבקבוק וממלאים בארגון. גוף האור 2, עשוי בצורה של מונו-סליל, מותקן לאורך ציר הצינור על תומכי טונגסטן 3.

הכניסה למנורה מתבצעת באמצעות אלקטרודות מוליבדן המולחמות לתוך רגלי קוורץ 4. קצות ספירלת הלהט מוברגים לחלק הפנימי של השרוולים 5. הבסיסים הגליליים 6 עשויים מרצועת ניקל עם תפר שבו חוטי מוליבדן חיצוניים מרותכים 7. הטמפרטורה של הבסיסים של פולטי הקוורץ לא תעלה על 573 K. בהקשר זה, חובה לקרר את הרדיאטורים במהלך הפעולה במתקני הקרנה.

בשילוב עם רפלקטור מראה בצורת גליל אליפטי, מנורות קוורץ יוצרות קרינה גבוהה מאוד. אם מנורות מראה מספקות קרינה של עד 2-3 W / cm2, אז ניתן להשיג קרינה של עד 100 W / cm2 ממנורת קוורץ עם רפלקטור.

פולטי קוורץ עם גופי חימום טונגסטן מיוצרים על ידי חברות כמו Osram, Philips, General Electric וכו'. W עבור מתח 110/130 ו- 220/250 V. אורך החיים של מנורות אלה הוא 5000 שעות.

התפלגות אנרגיית הקרינה של מנורת KI-220-1000 על הספקטרום מוצגת באיור. 5. ההרכב הספקטרלי של הקרינה הנוצרת מנורות קוורץ מאופיין בכך שקיים מקסימום שני באזור אורכי גל הגדולים מ-2.5 מיקרון, הנגרם מקרינה מצינור מחומם. הוספת יוד לנורה תפחית את התקרעות הטונגסטן ובכך תגדיל את חיי המנורה. במנורות קוורץ אינפרא אדום, הגדלת המתח מעל הנומינלי אינה מובילה לירידה חדה בחיי השירות, וזו הסיבה שניתן להתאים בצורה חלקה את שטף הקרינה על ידי שינוי המתח המופעל.

אורז. 5. חלוקת ספקטרום אנרגיית הקרינה של מנורה מסוג KI 220-1000 במתחי מנורה שונים.

למנורות קוורץ אינפרא אדום מחזור יוד יש את היתרונות הבאים:

• צפיפות קרינה ספציפית גבוהה;

• יציבות זרימת הקרינה במהלך החיים התפעוליים. שטף הקרינה בסוף החיים הוא 98% מההתחלה;

• ממדים קטנים;

• יכולת עמידה בעומסי יתר ארוכי טווח וגדולים;

• היכולת להתאים בצורה חלקה את זרימת הקרינה בטווח רחב על ידי שינוי המתח המסופק.

החסרונות העיקריים של מנורות אלה:

• בטמפרטורות שרוול מעל 623 K, קוורץ נהרס על ידי התפשטות תרמית;

• ניתן להפעיל את המנורות במצב אופקי בלבד, אחרת גוף הליבון עלול להתעוות תחת משקלו ומחזור היוד כתוצאה מריכוז היוד בחלק התחתון של הצינור יופרע.

מנורות אינפרא אדום עם מחזור יוד משמשות לייבוש צבעים ולכות באתרים חקלאיים שונים; לחימום חיות משק (עגלים, חזרזירים וכו').

מקרינים עם מנורות אינפרא אדום.

כדי להגן על מנורות האינפרא אדום מפני נזק מכני וטיפות מים, כמו גם כדי להפיץ מחדש את זרימת הקרינה בחלל, נעשה שימוש באביזרים מיוחדים. מקור הקרינה יחד עם המתקן נקרא ספק כוח.

מקרינים עם מנורות אינפרא אדום שונות נמצאים בשימוש נרחב בגידול בעלי חיים לחימום מקומי של חיות משק ועופות צעירים.