Plynové infračervené žiariče pre priemyselné priestory: zariadenie, princíp činnosti, odrody
IR zariadenia, ktoré vytvárajú tepelné a svetelné toky, sa aktívne používajú v rôznych oblastiach výroby a súkromnej ekonomiky.Plynové infračervené žiariče sú najviac žiadané pre priemyselné priestory. Ich pôsobenie je založené na schopnosti zahriateho telesa uvoľniť vzniknuté teplo do priestoru.
Všetko o princípoch fungovania infračerveného zariadenia sa dozviete z nášho navrhovaného článku. Budeme hovoriť o typoch infračervených zariadení a ich charakteristických rozdieloch. Poďme si predstaviť popredné modely na trhu.
Obsah článku:
Podstata infračerveného žiarenia
Infračervené žiarenie sa líši od bežného a tak známeho viditeľného svetla. Sú podobné v rýchlosti, s akou sa šíria a prechádzajú priestorom. Obe odrody sú schopné lomu, odrazu a zhluku.
Na rozdiel od bežného svetelného žiarenia, ktorým sú elektromagnetické vlny, má IR tok vlnové aj kvantové vlastnosti. To znamená, že prenáša svetlo aj teplo.
Svetlo dodávané infračervenými zariadeniami sa pohybuje vo vlnách.Vibrácie elektromagnetického svetla sú v segmente spektra od 760 nm (nanometre) do 540 μm (mikrometre). Teplo generované IR žiaričmi je kvantový tok. Ich energia sa pohybuje od 0,0125 do 1,25 eV (elektrónvoltov).
Tepelné a svetelné toky vyžarované infračervenými zariadeniami sú vzájomne prepojené. So zvyšujúcou sa intenzitou svetla sa kvantový tepelný tok znižuje. V závislosti od teploty môže, ale nemusí byť infračervené žiarenie vnímané našimi očami. Tepelné žiarenie nie je vizuálne detekovateľné.
Táto špecifickosť infračerveného žiarenia sa používa v priemysle na urýchlenie procesov polymerizácie a vytvrdzovania. Tepelná časť infračerveného žiarenia umožňuje určiť prítomnosť a polohu osoby alebo zvieraťa v slabo osvetlených a neosvetlených nočných obdobiach.
Neštandardná prevádzka IR prístrojov, ktoré vyžarujú svetlo v kombinácii s teplom, sa stala základom pre vývoj prístrojov nočného videnia. Používa sa pri detekcii chýb, v skrytých poplachových systémoch a v technických zariadeniach na fotografovanie v tme.
Obe zložky Infra červená radiácia takmer sa nerozptyľujú v spracovávanom priestore, zdá sa, že sa zameriavajú na objekty nachádzajúce sa v zóne ich vplyvu. Teplo preniká do telesa vyhrievaného predmetu, hĺbka prieniku závisí od vlastností, štruktúry a materiálu predmetu. Hĺbka sa pohybuje od desatiny mm do niekoľkých mm.
Pri použití na priemyselné účely sa vlnová dĺžka z infračervených žiaričov vyberá na základe technických charakteristík objektu alebo látky. IR lúče voľne prechádzajú cez vzduchovú hmotu, takže zahrievanie prebieha bez viditeľných strát. Táto okolnosť sa odôvodnene považuje za významnú výhodu vo výrobe.
Infračervené žiariče sa okrem vyhrievania a osvetľovania oblasti ošetrovanej zariadením používajú na riešenie nasledujúcich problémov:
Druhy zdrojov infračerveného žiarenia
Medzi najjednoduchšie zdroje IR žiarenia patria tie, ktoré sú nám všetkým veľmi známe žiarovky, pracujúce pod nízkym napätím. Za takýchto podmienok vyžarujú najmä infračervené prúdy.Podiel svetelných elektromagnetických vĺn je nevýznamný, ale stále je určený opticky.
V súčasnosti majú súkromní spotrebitelia, stavebné a výrobné organizácie k dispozícii mnoho rôznych typov IR žiaričov.
Rozsah ich aplikácie je určený:
- Prevádzková teplota;
- maximálna hodnota vlnovej dĺžky;
- zóna, v ktorej je infračervený tok rozložený rovnomerne.
Pri zohľadnení uvedených charakteristík sa vyberie vyžarovacie zariadenie, ktoré je určené na riešenie konkrétnych problémov.
Medzi najbežnejšie typy IR žiaričov patria:
- Svietidlá so zrkadlovými odrazovými zariadeniami. Pri maximálnom žiarení je ich vlnová dĺžka 1,05 mikrónu.
- Quartz trubicové lampy. Ich vlnová dĺžka pri maximálnom vyžarovaní je v rozmedzí od 2 do 3 mikrónov.
- Tyčové nekovové ohrievače. Konštrukčne sú doplnené reflektormi, maximálna vlnová dĺžka je od 6 do 8 mikrónov.
- Rúrkové elektrické ohrievače. Široko používané v každodennom živote, používané vo výrobe sú zariadenia s vykurovacími prvkami.
- Infračervené horáky. Sú vybavené keramickými alebo kovovými perforovanými tryskami. Používajú sa v stavebníctve na vykurovanie otvorených a uzavretých priestorov pri výstavbe budovy a dokončovacích prácach.
Zdroje infračervených lúčov našli uplatnenie v poľnohospodárstve. S ich pomocou sa zahrievajú mladé vtáky a novonarodené domáce zvieratá. Emitory sú inštalované v skleníkoch na stimuláciu rastu pestovaných odrôd, v stodolách a sýpkach na sušenie.
Zdroje infračervených tokov sa delia na:
- Infračervené lampy. Ide o „svetelné“ žiariče a zariadenia, ktoré dodávajú tepelné žiarenie.
- Ohrievače. Zariadenia používané na vykurovanie uzavretých a otvorených priestorov. Patria sem modely, ktoré fungujú na elektrinu, kvapalné alebo plynné palivo. Vyhrievacie teleso môže byť buď vykurovacie teleso alebo špirála vyrobená z vysoko odolnej zliatiny.
Podľa klasifikácie podľa vlnovej dĺžky sú infračervené zdroje rozdelené do dvoch hlavných skupín: tmavé a svetlé. Prvé fungujú tak, že do priestoru vypúšťajú dlhé vlny, druhé - krátke.
Tmavé a svetlé IR žiariče
Podľa definície sú „jasné“ zdroje schopné vyžarovať svetlo. Prúdy, ktoré vyžarujú, sú vnímané zrakom, aj keď je stále ťažké nazvať ich jasným osvetlením a nemali by sa na tento účel vôbec používať.
„Temné“ zariadenia dodávajú pre ľudí neviditeľný tok tepla, ktorý pociťuje pokožka používateľa, ale nie je vizuálne detekovaný. Za hraničnú hodnotu medzi „svetlom“ a „tmou“ sa považuje vlnová dĺžka 3 mikróny. Hraničná teplota vyhrievaného povrchu je 700º.
Najznámejším predstaviteľom „tmavej“ vykurovacej jednotky je Ruské tehlové kachle, ktorá už dlhé stáročia úspešne vykuruje nízkopodlažné budovy. Medzi tie „svetlé“, ako už vieme, patrí klasická elektrická žiarovka, ak dodáva nie viac ako 12 % svetla. Jeho hlavná energia smeruje na výrobu tepla.
Vlastnosti dizajnu svietidiel
Štrukturálne sú zdroje svetla podobné typickej žiarovke. Existujú však rozdiely v telesách vlákien. Pre jasné infračervené zariadenia nemôže teplota prekročiť limit 2270-2770 K. Je to potrebné na zvýšenie tepelného toku znížením vyžarovania svetla.
Rovnako ako u štandardných žiaroviek je vláknité telo vyrobené z volfrámového vlákna umiestnené v sklenenej žiarovke. Len banka je vybavená reflektormi, vďaka ktorým sa všetka sálavá energia sústreďuje na ohrievaný predmet. V tomto prípade sa malá časť energie minie na ohrev základne žiarovky.
Žiarovka svetelných infračervených zdrojov sa zahrieva na vysoké teploty, takže sa podieľa aj na procese prenosu tepla do priestoru. Tepelná energia z nahriatej banky nie je zaostrená reflektorom a odchádza do neošetreného priestoru, je to súčiastka, ktorá znižuje účinnosť zariadenia.
Produktivita svetelného infračerveného zdroja v priemere nepresahuje 65%.Zvyšuje sa umiestnením volfrámového vykurovacieho telesa do trubice alebo podobnej banky vyrobenej z kremenného skla. Toto riešenie umožňuje zväčšiť vlnovú dĺžku na 3,3 mikrónov a znížiť teplotu na 600º.
Táto možnosť sa používa v kremenných IR ohrievačoch, v ktorých je chrómniklový drôt navinutý okolo kremennej tyče a celé je to umiestnené spolu v kremennej trubici.
Podstatou práce je dvojité použitie vláknitého drôtu. Uvoľnená tepelná energia sa čiastočne využíva na priamy ohrev a čiastočne na zvýšenie teploty kremennej tyče. Rozžeravená tyč tiež vydáva teplo.
Medzi výhody trubicových zariadení patrí celkom rozumne odolnosť všetkých komponentov vyrobených z kremeňa a keramiky voči atmosférickým negatívam. Nevýhodou je krehkosť keramických častí.
Špecifiká prevádzky a konštrukcie tmavých ohrievačov
Takzvané „tmavé“ zdroje IR tokov sú oveľa praktickejšie ako ich „svetlé“ náprotivky. Ich vyžarovací prvok sa štruktúrou líši k lepšiemu. Samotný vyhrievaný vodič nevyžaruje tepelnú energiu, dodáva ju okolitý kovový plášť.
V dôsledku toho prevádzková teplota zariadenia nepresahuje 400 - 600 °. Aby sa neplytvalo tepelnou energiou, sú tmavé žiariče vybavené reflektormi, ktoré presmerujú tok do požadovaného smeru.
Dlhovlnné žiariče temnej skupiny sa neboja otrasov a podobných mechanických vplyvov, pretože krehký polymérový alebo keramický prvok v nich je chránený kovovým plášťom a ochrannou tepelne izolačnou vrstvou. Účinnosť žiaričov tejto skupiny dosahuje 90 %.
Ale nie sú bez svojich nevýhod. Ohrievače tmavých skupín závisia od konštrukčných prvkov zariadenia. Ak je vzdialenosť medzi hlavným vyžarovacím prvkom a povrchom zariadenia veľká, potom sa bude umývať a chladiť vzduchom prúdiacim okolo. V dôsledku toho sa účinnosť znižuje.
Vďaka svojim konštrukčným vlastnostiam sú tmavé modely inštalované na vykurovanie miestností s nízkymi stropmi a priestorov, ktoré vyžadujú lineárny prívod tepla. Svetlo - umiestnené tam, kde sa vyžaduje spracovanie miestností s vysokými stropmi a vertikálne predĺženými plochami.
Plynové horáky ako zdroj IR lúčov
Zariadenia, v ktorých prebieha bezplameňové spracovanie plynu, sa nazývajú plynové horáky alebo plynové infračervené žiariče. Tepelná energia uvoľnená s vysokou intenzitou sa prenáša do priestoru cez sálavý povrch jednotky.
Ide o plynové ohrievače typu infračervené horáky, ktoré sa používajú v priemyselnom meradle pri stavebných a inštalačných prácach.Prevažný objem tepelnej energie je prenášaný sálavými keramickými dýzami horáka.
Ako trysky sa používajú:
- keramické dosky s perforáciou, ktoré môžu byť ploché alebo reliéfne;
- keramické platne s rovnomerne rozloženými pórmi;
- keramické prvky s nichrómovou sieťkou, kovová sieťka a všetky druhy katalytických nástavcov.
Všetky uvedené typy otvorov v keramickom alebo kovovom prvku sú požiarne kanály.
Palivom na prevádzku tohto typu infračerveného žiariča je hlavný plyn, ako aj jeho skvapalnená verzia alebo umelo vytvorené plyny. V Rusku vyrábajú horáky určené na spracovanie skvapalneného a hlavného plynu. Zahraničné zariadenia sú určené hlavne na spracovanie skvapalnených a umelých verzií.
Ak nie sú porušené prevádzkové predpisy, potom sa produkty spaľovania z prevádzky plynového horáka uvoľňujú v minimálnych množstvách s nevýznamným obsahom oxidov dusíka a oxidu uhoľnatého.
Na dodávku plynu sú plynové infračervené horáky (GIG) vybavené dýzami, cez ktoré sa plyn čerpá vysokou rýchlosťou. Tento prívod plynu zabezpečuje vstrekovanie vzduchu potrebného na spaľovanie. Je „tlačený“ vysokorýchlostným prietokom cez injektor do distribučnej komory.
Plyn nielenže vháňa vzduch, ale sa s ním aj mieša vo vstrekovači, čím vzniká zmes plynu a vzduchu vhodná na úplné spálenie. Táto zmes sa cez jej póry, perforované otvory alebo štrbiny dostane na povrch keramickej dýzy, kde úplne vyhorí v tenkej vrstve nie väčšej ako 1,5 mm.
Horáky s plochými keramickými dýzami
Prevažné množstvo tepelnej energie sa prenáša na keramické dlaždice, ktoré sa za menej ako minútu zohrejú na ultra vysoké teploty. Vonkajší povrch keramického prvku sa mení na dodatočný zdroj tepelného toku.
Keramická tryska predstavuje 40 až 60 % žiarenia prenášaného priemyselným plynovým IR ohrievačom. Na zvýšenie účinnosti zariadenia je nad dýzou inštalované sito.Na zväčšenie povrchu prenosu tepla sa perforované dlaždice lepia pomocou ohňovzdorného tmelu.
Dôležitým ukazovateľom je priemer požiarnych kanálov. Určuje, aký plyn dokáže zariadenie spracovať. Celkový počet otvorov v keramickej dlaždici závisí od priemeru. Čím viac ich bude, tým bude prvok vyžarujúci teplo krehkejší a GIG bude citlivý na mechanické poškodenie.
Ohrievače s tryskami typu fin
Okrem plochých keramických trysiek s perforáciou sa používajú reliéfne prvky. Použitie rebrovaného povrchu v tomto prípade stimuluje tok výmeny tepla medzi sálavým povrchom a horiacim plynom. Rebrovaná keramická dlažba sa lepšie zahrieva, pričom sa nezvyšuje tepelné zaťaženie sálavého prvku.
Ploché a rebrované keramické dýzy sa zohrejú na 1473 K. Ale pórovité keramické prvky sa zohrejú len na 1237 K. Porézna verzia je jednoduchšia na výrobu, a preto je lacnejšia.Okrem toho sa pri jeho výrobe používa odpad z keramického priemyslu.
Hrúbka poréznych dlaždíc dosahuje 30 mm, čo výrazne zvyšuje odolnosť hubice proti mechanickému namáhaniu. Pri prevádzke horáka s takouto dýzou horí zmes plynu a vzduchu vystupujúca z distribučnej komory na vonkajšom povrchu keramického obkladu vo vrstve do 2 mm.
Oblasť spaľovania v poréznej tryske sa pohybuje od vonkajšieho povrchu do hĺbky 3-5 mm. V tomto prípade teplota vykurovania dosahuje iba 1123 K.
Nevýhodou poréznych trysiek na hygroskopické vstrekovanie je príliš vysoký hydraulický odpor, ktorý znemožňuje použitie nízkotlakového hlavného plynu.
Vybavenie s kovovou sieťkou
Všetky uvedené typy nástavcov sú však vyrobené z keramiky, čo znamená, že napriek hrúbke a všemožným trikom výrobcu, ktorý chce zvýšiť pevnosť, sú stále krehké. Krehkosť je nepríjemná najmä vtedy, ak je potrebné zariadenie neustále presúvať.
Preto na vykurovanie miest počas stavebných alebo inštalačných prác bol vyvinutý odolnejší typ horáka vybavený dvojitou kovovou sieťkou. V takomto zariadení sa zmes plynu a vzduchu spracováva v priestore medzi dýzou a mriežkami. Povrch vonkajšej siete sa zahreje len na 1023 K.
V GIG so sieťovými dýzami sú tieto prvky vyrobené z tepelne odolných zliatin s chrómom a niklom.Trysky sú vyrobené tak, že veľkosť buniek hornej sieťky umožňuje voľný prechod plameňa a veľkosť spodnej sieťky je minimálna, čo je kritické pre prerazenie ohňa. Tu môžu byť obe mriežky alebo jedna mriežka IR tepelné žiariče.
Ak infračervený horák spracováva hlavný plyn alebo skvapalnenú zmes propán-bután z plynová fľaša, na šírení tepelnej energie sa podieľa len horná sieťka. Ak sa spracováva plyn s nízkou záťažou, obe siete vyžarujú teplo. Týmto spôsobom sa zvyšuje prenos tepla.
Maximálna hodnota účinnosti GIG so sieťkami však nepresahuje 60 %, pretože hydraulický odpor dýz je dvakrát vyšší ako u dierovaných keramických dlaždíc všetkých typov. Je pravda, že je to menej ako u poréznych trysiek.
Zariadenia so zvýšeným tepelným výkonom
Dosť nízka účinnosť infračervených plynových žiaričov s keramickými platňami a mriežkami nás prinútila hľadať spôsoby zvýšenia tepelného výkonu. Výsledok bol dosiahnutý zavedením nového typu trysky, ktorou je keramický panel s množstvom štrbín.
V reze majú trhliny náhle rozšírenie, ich vstupné otvory sú menšie ako výstupné otvory. Toto riešenie zvyšuje účinnosť horáka vďaka recirkulácii splodín horenia, t.j. ich návrat k základni plameňa v rámci požiarneho kanála. Okrem toho je plameň v takýchto modeloch stabilnejší a je oveľa menej pravdepodobné, že vyhasne na otvorenom vetre.
Živý prierez štrbinových panelov predstavuje v priemere 55–60 % ich skutočného celkového prierezu. Horáky nimi vybavené pracujú na strednom tlaku plynu. Vonkajšia rovina dýzy sa zahreje na 1723 K.
Emisie odolné voči zaťaženiu vetrom
Stabilita prevádzky pri zaťažení vetrom je dôležitým ukazovateľom pre výber plynového infračerveného horáka používaného pri výstavbe alebo montáži výrobných závodov. Nie všetky priemyselné infračervené žiariče, ktoré spracovávajú plyn, majú túto kvalitu.
Pre otvorené plochy sú potrebné špeciálne zariadenia, ktoré:
- charakterizované stabilným vstrekovaním v závislosti od nárazov vetra;
- vybavené zariadením, ktoré zabraňuje vychýleniu prúdu vychádzajúceho z dýzy;
- chránené pred aktívnym ochladzovaním povrchového žiarenia vznikajúceho vplyvom vetra.
Odolnosť proti vetru uvádza technický list plynového zariadenia, ktoré sa môže pri nárazovom vetre zohriať a nezhasnúť. Táto charakteristika pre komerčne vyrábané infračervené horáky je približne rovnaká ako pre priame horáky, t.j. vystavenie čelnému vetru, ako aj bočné fúkanie.
Zníženie vstrekovacieho pomeru spôsobí, že sa na vonkajšom povrchu sálavého panelu objaví plameň. Zároveň prudko klesá teplota. Znižuje ho studený vzduch prenikajúci do spaľovacieho priestoru.
Odolnosť proti vetru fyzikálne súvisí so špecifickým tepelným zaťažením a objemom vzduchu vstupujúceho do dýzy počas doby horenia. Pri prebytku a vysokej rýchlosti prúdenia vzduchu sa účinnosť infračerveného žiariča znižuje. Zníženie je sprevádzané objavením sa plameňov, stmavnutím vyžarujúceho povrchu a zastavením prevádzky jednotky v bezplameňovom režime.
Recenzia výrobcov IR ohrievačov
Plynové spotrebiče na vytváranie priaznivej mikroklímy na stavenisku, dielni, výrobnej dielni a podobných zariadeniach vyrábajú domáce aj zahraničné spoločnosti.
Podľa spotrebiteľov je hodnotenie ruských výrobkov na vrchole plynových horákov značky Solarogaz. V sortimente prezentovanom touto spoločnosťou sú modely určené na vykurovanie plôch rôznych veľkostí. Jednotky je možné použiť v skleníkoch, garážach a na otvorených priestranstvách.
Jediným negatívom, ktorý by kupujúci a skutoční majitelia modelov plynových horákov a sporákov od výrobcu hlavného mesta mali vziať do úvahy, je nedostatok senzorov bezpečnostného systému. Preto sa môžu používať v každodennom živote, ale s preventívnymi opatreniami.
Produkty od spoločnosti Pathfinder nie sú v obľúbenosti o nič horšie. V produktovom rade ponúkanom kupujúcemu však dominujú produkty pre domáce použitie a turistické možnosti.
Dlaždice sú oprávnene obľúbené, používajú sa ako na vykurovanie, tak aj na prípravu jednoduchých jedál a mini horáky z rozprašovača.
Plynové ohrievače s logom Aeroheat získali od spotrebiteľov vynikajúce vlastnosti. Toto zariadenie je atraktívne svojou spoľahlivosťou založenou na použití kvalitných komponentov a prijateľnou cenou. Plynové kachle a horáky Dixon a Sibiryachka sa osvedčili.
Na čele zoznamu hodnotných plynových ohrievačov od zahraničných dodávateľov sú plynové horáky a kachle od juhokórejskej spoločnosti Kovea. Produkty značky sa aktívne používajú v malých dielňach, na maľovaní a na stavbách, na peších výletoch a rybolove.
Na vybavenie dielní sa často používajú plynové ohrievače talianskej spoločnosti Sistema. Veľmi žiadané sú modely juhokórejského Hyundai a talianske plynové sporáky Bartolini, ktoré sa dajú použiť doma aj v kancelárii. Švédske kachle Timberk a čínske zariadenia Ballu sa vyznačujú spoľahlivosťou a stabilnou prevádzkou.
Závery a užitočné video na túto tému
Autor nasledujúceho videa vám podrobne povie o princípe fungovania a výhodách IR plynových horákov:
Podrobnosti o organizácii infračerveného vykurovania sú uvedené v nasledujúcom videu:
Inštalačné kroky pre stropný plynový ohrievač sú znázornené tu:
V Ruskej federácii sa vyrábajú rôzne typy infračervených horákov vrátane modelov odolných voči vetru. Sortiment ponúkaný spoločnosťou vám umožňuje vybrať si zariadenie na vykurovanie otvorených a uzavretých priestorov.
Pred nákupom je dôležité rozhodnúť, na aký účel a za akých podmienok sa bude zariadenie používať, a potom si vybrať buď produktívnejší alebo odolnejší model, ktorý sa nebojí opakovaných pohybov.