Bestrålere og installasjoner for infrarød oppvarming av dyr

I landbruket brukes glødelamper for generelle formål, glødelamper, rørsmittere og elektriske rørvarmere (TEN) som kilder til infrarød stråling for oppvarming av dyr.

Glødelamper.

Glødelamper er forskjellige i spenning, kraft og design. Utformingen av glødelamper avhenger av deres formål. Glasspæren, hvis diameter bestemmes av lampens kraft, er forsterket med en spesiell mastikk i bunnen. På basen er det en skrugjenge for feste i stikkontakten, som lampen er koblet til nettverket med. Tungsten brukes til å lage glødetråden til lampen. For å redusere spredningen av wolfram, er lampen fylt med en inert gass (f.eks. argon, nitrogen osv.).

Hovedparametrene til glødelampen:

• Nominell spenning,

• elektrisk energi,

• lysstrøm,

• gjennomsnittlig forbrenningsvarighet.

Generelle glødelamper er tilgjengelige i 127 og 220 V.

Den elektriske effekten til glødelamper er spesifisert som en gjennomsnittsverdi for merkespenningen som lampen er designet for. I landbruket brukes hovedsakelig glødelamper med et effektområde på 40 til 1500 W.

Lysstrømmen til en glødelampe er direkte proporsjonal med den elektriske kraften til lampen og temperaturen til glødetråden; for lamper som har brent ut 75% av sin nominelle levetid, tillates en reduksjon i lysstrømmen med 15-20% av den opprinnelige verdien.

Når du bruker belysningslamper til å varme opp dyr, vær oppmerksom på at høye lysnivåer kan irritere dyr.

Den gjennomsnittlige brennetiden til en glødelampe bestemmes hovedsakelig av sputtering av wolfram. For de fleste glødelamper for generell bruk er gjennomsnittlig brenntid 1000 timer.

Endringer i nettspenningen i forhold til den nominelle verdien vil resultere i endringer i fluksen som sendes ut av lampen, samt i ytelse og levetid. Når spenningen endres med ± 1 %, endres lysstrømmen til lampen med ± 2,7 %, og gjennomsnittlig brenntid med ± 13 %.

Glødelamper med reflekterende lag. For å rette strålingsstrømmen til et bestemt område, brukes lamper med et speil og et diffust reflekterende lag, som påføres fra innsiden til den øvre delen av pæren.

Varmeavgivende lamper.

Disse strålingskildene er "lys" emittere som består av en wolfram mono-spole og en reflektor, som er den indre aluminiserte overflaten av pæren med en spesiell profil. Fordelingskurven for strålingsfluksen Ф (λ) langs spekteret for lamper av IKZ-typen er vist i fig. 1.

Ris. 1.Fordeling av strålingsfluksen langs spekteret til IKZ 220-500 og IKZ 127-500 lamper.

Ris. 2. Fordeling av strålingsfluksen langs spekteret til lampene IKZK 220-250 og IKZK 127-250.

I fig. 2 viser strålingsfluksfordelingskurven langs spekteret av lamper av typene IKZK 220-250 og IKZK 127-250.

I betegnelsen på typen lamper betyr bokstavene: IKZ - infrarødt speil, IKZK 220-250 - infrarødt speil med en malt pære; tallene etter bokstavene indikerer nettspenningen og effekten til strålingskilden. Lampen er en paraboloid glasspære. En del av overflaten til lampen er dekket fra innsiden med et tynt reflekterende sølvlag for å konsentrere strålestrømmen i en gitt retning.

En veldig viktig parameter for glasspærer, som påvirker levetiden til lampene, er deres varmebestandighet, det vil si evnen til å motstå plutselige temperaturendringer. For å øke varmemotstanden ved å endre sammensetningen av ladningen under glasssmelting, er det nødvendig å redusere varmekapasiteten og temperaturkoeffisienten for lineær ekspansjon, samt å øke termisk ledningsevne.

Avhengig av formen på pæren har lampene en annen fordeling av strålingsstrømmen: enten konsentrert langs aksen (med en parabolsk pære) eller bred, i en solid vinkel på omtrent 45 ° (med en sfærisk pære). Det skal bemerkes fordelen med å bruke lamper med en sfærisk pære i landbruksproduksjon, disse lampene gir en mer jevn fordeling av stråling i varmesonen.

Et wolframtrådlegeme er festet inne i pæren. Filamentmaterialet til glødetrådslegemet fordamper i et vakuum, legger seg på innsiden av pæren og danner et svart belegg.Dette fører til en reduksjon i lysstrømmen som følge av dens mer intensive absorpsjon av glasset.

For å øke levetiden til lampen og redusere fordampningshastigheten til filamentlegemet, fylles kolben med en blanding av inerte gasser (argon og nitrogen).

Tilstedeværelsen av gass skaper varmetap på grunn av varmeledning og konveksjon. I gassfylte lamper oppvarmes pæren ikke bare av stråling fra glødetråden, men også ved konveksjon og ledning fra fyllegassen. Så oppvarming av gassen i en 500 W lampe bruker 9% av energien som tilføres.

I kraftige lamper med en massiv glødetrådskropp blir økningen i varmetapet gjennom gassen fullt ut kompensert av den kraftige reduksjonen i spredningen av glødetråden, slik at de alltid frigjøres med gass.

I motsetning til vakuumlamper, avhenger temperaturen til individuelle seksjoner av inertgassflasker av deres driftsposisjon. For eksempel, ved å snu kolben opp ned, kan du redusere oppvarmingen av metall-glass-krysset fra 383-403 til 323-343 K.

Strålingsfluksen avhenger av kroppstemperaturen til filamentet. En økning i temperatur akselererer fordampningen av wolfram og øker andelen synlig lys i strålingsstrømmen. Derfor, i lamper av typen IKZ, der infrarød stråling er effektiv, reduseres glødetrådens arbeidstemperatur fra 2973 K (som i en glødelampe) til 2473 K med en reduksjon i lyseffektivitet på 60%. Dette tillater konvertering av opptil 70 % av forbrukt elektrisitet til infrarød stråling.

Senking av temperaturen på glødetråden gjorde det mulig å øke levetiden til infrarøde lamper fra 1000 til 5000 timer.Strålingen fra glødelegemet med en bølgelengde på mer enn 3,5 mikron (7-8% av den totale fluksen) absorberes av pærens glass, som er årsaken til de hyppige for tidlige feilene til lampene på grunn av temperaturstigninger.

Bestråling fra en IKZ-type lampe i en avstand på 50-400 mm til den oppvarmede overflaten varierer fra 2 til 0,2 W / cm2.

Diagrammer av energistrålingen skapt av en infrarød speillampe IKZ med en effekt på 250 W ved en opphengshøyde: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 - 80 cm...

For varmeoverføring ved stråling kan vanlige glødelamper med wolframspole og en kuleformet pære brukes. Økningen i strålingseffektiviteten er gitt ved å levere spenning, hvis verdi er 5-10% mindre enn den nominelle; i tillegg må det monteres polerte aluminiumsreflektorer i enheten.

Rør infrarøde sendere.

Ved design er rørkilder for infrarød stråling delt inn i to grupper - med varmelegemer laget av metallresistive legeringer og wolfram. Den første er et rør av vanlig eller ildfast glass med en diameter på 10–20 mm; Inne i røret, langs den sentrale aksen, er det et legeme med en gjenge i form av en spiral, til endene av hvilken en forsyningsspenning påføres. Slike emittere er ikke mye brukt. De brukes vanligvis til romoppvarming.

Tungsten filament emittere ligner i design på glødelamper. Varmelegemet i form av en wolframspiral er plassert langs rørets akse og er festet på molybdenholdere loddet til en glassstang. En rørradiator kan lages med en ekstern eller intern reflektor dannet ved å fordampe sølv eller aluminium i et vakuum. I fig.3 viser konstruksjonen av en slik IR-sender.

Spektralfordelingen av stråling fra tube-emittere er nær den for tube-emittere; oppvarmingstemperaturen er 2100-2450 K.

Ris. 3. Konstruksjon av en konvensjonell rør-IR-kilde. 1 - base; 2 — stang; 3 - fjær som støtter stangen; 4 - holdere for molybden; 5 - glassstang; 6 - elektroder; 7 - wolfram tråd; 8 - glassrør.

Rørformede radiatorer med lav effekt (100 W) kan brukes mye i landbruket for oppvarming av ungdyr og fjørfe. Så i Frankrike brukes de til å varme ungt fjørfe i bur. Radiatorene er installert direkte på taket av buret, i en høyde på 45 cm og gir jevn oppvarming for 40 kyllinger.

Rørlamper kan med hell brukes til å lage kombinerte bestrålings- og belysningsinstallasjoner for unge husdyr og fjørfe, spesielt hvis vi tar i betraktning at UV-lamper og lamper for erytembelysning også har en rørformet design.

Kvarts IR-emittere.

Kvarts IR-emittere ligner de som er beskrevet ovenfor, bortsett fra at det brukes et kvartsglassrør. Her vil vi begrense oss til å vurdere kvarts IR-emittere med wolfram varmeelementer.

Ris. 4. Innretning for infrarød lampe med glødetråd type KI 220-1000.

Figur 4 viser enheten til en kvartsrørsender - en lampe av typen KI (KG). Sylindrisk kolbe 1 med en diameter på 10 mm er laget av kvartsglass, som har maksimal transmisjon i IR-spektralområdet. 1-2 mg jod legges i en kolbe og fylles med argon. Lettlegemet 2, laget i form av en monocoil, er montert langs rørets akse på wolframstøtter 3.

Inngangen til lampen utføres ved bruk av molybdenelektroder loddet inn i kvartsben 4. Endene av glødetrådsspiralen er skrudd fast til den indre delen av hylsene 5. De sylindriske basene 6 er laget av en nikkelstrimmel med en søm hvori ytre molybdentråder er sveiset 7. Temperaturen på basene til kvartsemitterne bør ikke overstige 573 K. I denne forbindelse er det obligatorisk at radiatorene avkjøles under drift i bestrålende installasjoner.

I kombinasjon med en speilreflektor i form av en elliptisk sylinder, skaper kvartslamper svært høy innstråling. Hvis speillamper gir stråling opptil 2-3 W / cm2, kan stråling opptil 100 W / cm2 oppnås fra en kvartslampe med reflektor.

Kvartsemittere med wolframvarmeelementer produseres av selskaper som Osram, Philips, General Electric, etc. W for spenning 110/130 og 220/250 V. Levetiden til disse lampene er 5000 timer.

Fordelingen av strålingsenergien til KI-220-1000-lampen over spekteret er vist i fig. 5. Den spektrale sammensetningen av strålingen generert av kvartslamper er karakterisert ved at det er et andre maksimum i området med bølgelengder større enn 2,5 mikron, forårsaket av stråling fra et oppvarmet rør. Tilsetning av jod til pæren vil redusere sputtering av wolfram og dermed øke levetiden til lampen. I infrarøde kvartslamper fører økning av spenningen over den nominelle ikke til en kraftig reduksjon i levetiden, og derfor er det mulig å jevnt justere strålingsfluksen ved å endre den påførte spenningen.

Ris. 5. Fordeling av strålingsenergispekteret til en lampe av typen KI 220-1000 ved forskjellige lampespenninger.

Jodsyklus infrarøde kvartslamper har følgende fordeler:

• høy spesifikk strålingstetthet;

• stabilitet av strålingsstrømmen i løpet av driftstiden. Strålingsfluksen ved slutten av levetiden er 98 % av den initiale;

• små dimensjoner;

• evne til å tåle langvarige og store overbelastninger;

• muligheten til å jevnt justere strålingsstrømmen i et bredt område ved å endre den tilførte spenningen.

De viktigste ulempene med disse lampene:

• ved hylsetemperaturer over 623 K ødelegges kvarts ved termisk ekspansjon;

• Lampene kan kun brukes i horisontal stilling, ellers kan glødelampen deformeres under sin egen vekt og jodsyklusen som følge av konsentrasjonen av jod i den nedre delen av røret vil bli forstyrret.

Infrarøde lamper med jodsyklus brukes til å tørke maling og lakk på forskjellige landbrukssteder; for oppvarming av husdyr (kalver, smågriser, etc.).

Bestrålere med infrarøde lamper.

For å beskytte de infrarøde lampene mot mekanisk skade og vanndråper, samt å omfordele strålingsstrømmen i rommet, brukes spesielle beslag. Strålingskilden sammen med armaturet kalles strømforsyningen.

Bestrålere med ulike infrarøde lamper er mye brukt i dyrehold for lokal oppvarming av unge husdyr og fjørfe.