Озрачивачи и инсталације за инфрацрвено грејање животиња

У пољопривреди се као извори инфрацрвеног зрачења за грејање животиња користе сијалице са жарном нити опште намене, сијалице са жарном нити, цевни емитери и цевни електрични грејачи (ТЕН).

Лампе са жарном нити.

Лампе са жарном нити се разликују по напону, снази и дизајну. Дизајн сијалица са жарном нити зависи од њихове намене. Стаклена сијалица, чији је пречник одређен снагом лампе, ојачана је посебном мастиком на бази. На постољу се налази навој за причвршћивање у утичницу, којим је лампа повезана на мрежу. Волфрам се користи за прављење филамента лампе. Да би се смањило расипање волфрама, лампа се пуни инертним гасом (нпр. аргоном, азотом итд.).

Главни параметри жаруље са жарном нити:

• Номинални напон,

• електрична енергија,

• светлосни флукс,

• просечно трајање сагоревања.

Лампе са жарном нити опште намене су доступне на 127 и 220 В.

Електрична снага сијалица са жарном нити је наведена као просечна вредност за називни напон за који је лампа пројектована. У пољопривреди се углавном користе сијалице са жарном нити са опсегом снаге од 40 до 1500 В.

Светлосни ток лампе са жарном нити је директно пропорционалан електричној снази лампе и температури жарне нити; за лампе које су изгореле 75% свог номиналног радног века, дозвољено је смањење светлосног тока за 15-20% почетне вредности.

Када користите лампе за осветљење за грејање животиња, имајте на уму да високи нивои светлости могу да иритирају животиње.

Просечно време сагоревања лампе са жарном нити одређује се углавном распршивањем волфрама. За већину сијалица са жарном нити опште намене, просечно време сагоревања је 1000 сати.

Промене мрежног напона у поређењу са номиналном вредношћу ће резултирати променама у флуксу који емитује лампа, као и у излазу и животном веку. Када се напон промени за ± 1%, светлосни ток лампе се мења за ± 2,7%, а просечно време горења за ± 13%.

Лампе са жарном нити са рефлектујућим слојем. За усмеравање тока зрачења на одређено подручје користе се лампе са огледалом и дифузним рефлектујућим слојем, који се наноси изнутра на горњи део сијалице.

Лампе које емитују топлоту.

Ови извори зрачења су "светлосни" емитери који се састоје од волфрамовог моно-калема и рефлектора, који је унутрашња алуминијумска површина сијалице са посебним профилом. Крива расподеле флукса зрачења Ф (λ) дуж спектра за сијалице типа ИКЗ приказана је на сл. 1.

Пиринач. 1.Расподела флукса зрачења дуж спектра сијалица ИКЗ 220-500 и ИКЗ 127-500.

Пиринач. 2. Расподела флукса зрачења дуж спектра сијалица ИКЗК 220-250 и ИКЗК 127-250.

На сл. 2 приказана је крива дистрибуције флукса зрачења дуж спектра сијалица типова ИКЗК 220-250 и ИКЗК 127-250.

У ознаци типа светиљки слова значе: ИКЗ — инфрацрвено огледало, ИКЗК 220-250 — инфрацрвено огледало са обојеном сијалицом; бројеви иза слова означавају напон мреже и снагу извора зрачења. Лампа је параболоидна стаклена сијалица. Део површине лампе је изнутра прекривен танким рефлектујућим сребрним слојем како би се концентрисао флукс зрачења у датом правцу.

Веома важан параметар стаклених сијалица, који утиче на животни век сијалица, је њихова топлотна отпорност, односно способност да издрже нагле промене температуре. Да би се повећала отпорност на топлоту променом састава пуњења током топљења стакла, потребно је смањити његов топлотни капацитет и температурни коефицијент линеарне експанзије, као и повећати топлотну проводљивост.

У зависности од облика сијалице, сијалице имају различиту дистрибуцију тока зрачења: или концентрисане дуж осе (са параболичном сијалицом) или широке, под чврстим углом од око 45 ° (са сферном сијалицом). Треба напоменути предност коришћења светиљки са сферном сијалицом у пољопривредној производњи, ове лампе обезбеђују равномернију дистрибуцију зрачења у зони грејања.

Тело волфрамове нити је причвршћено унутар сијалице. Материјал филаментног тела са жарном нити испарава у вакууму, таложи се на унутрашњој површини сијалице и формира црни премаз.То доводи до смањења светлосног тока као резултат његове интензивније апсорпције стаклом.

Да би се повећао век трајања лампе и смањила брзина испаравања тела филамента, боца се пуни мешавином инертних гасова (аргон и азот).

Присуство гаса ствара топлотне губитке због проводљивости и конвекције топлоте. У лампама пуњеним гасом, сијалица се загрева не само зрачењем из жарне нити, већ и конвекцијом и проводношћу из гаса за пуњење. Дакле, загревање гаса у лампи од 500 В троши 9% испоручене енергије.

У моћним лампама са масивним телом филамента, повећање губитка топлоте кроз гас се у потпуности компензује наглим смањењем дисперзије нити, тако да се увек ослобађају гасом.

За разлику од вакуум сијалица, температура појединих секција боца инертног гаса зависи од њиховог радног положаја. На пример, окретањем боце наопако, можете смањити загревање споја метал-стакло са 383-403 на 323-343 К.

Флукс зрачења зависи од телесне температуре филамента. Повећање температуре убрзава испаравање волфрама и повећава удео видљиве светлости у флуксу зрачења. Због тога, у лампама типа ИКЗ, где је инфрацрвено зрачење ефикасно, радна температура жарне нити се смањује са 2973 К (као у лампи са жарном нити) на 2473 К са смањењем светлосне ефикасности од 60%. Ово омогућава конверзију до 70% потрошене електричне енергије у инфрацрвено зрачење.

Смањење температуре филамента омогућило је да се радни век инфрацрвених лампи повећа са 1000 на 5000 сати.Зрачење тела са жарном нити таласне дужине веће од 3,5 микрона (7-8% укупног флукса) апсорбује стакло сијалице, што је разлог честих превремених кварова лампи услед температурних скокова.

Зрачење од лампе типа ИКЗ на удаљености од 50-400 мм до загрејане површине варира од 2 до 0,2 В / цм2.

Дијаграми енергетског зрачења које ствара инфрацрвена огледална лампа ИКЗ снаге 250 В на висини вешања: 1 — 10 цм, 2 — 20 цм, 3 — 30 цм, 4 — 40 цм, 5 — 50 цм, 6 — 60 цм, 7 — 80 цм...

За пренос топлоте зрачењем могу се користити обичне лампе са жарном нити са волфрамовим намотајем и сијалицом у облику лопте. Повећање ефикасности зрачења обезбеђује се напоном напајања, чија је вредност 5-10% мања од номиналне; поред тога, у уређај морају бити уграђени рефлектори од полираног алуминијума.

Цевасти инфрацрвени емитери.

По дизајну, цевни извори инфрацрвеног зрачења су подељени у две групе — са грејним телима од металних отпорних легура и волфрама. Прва је цев од обичног или ватросталног стакла пречника 10–20 мм; Унутар цеви, дуж централне осе, налази се тело са навојем у облику спирале, на чије крајеве се доводи напон напајања. Такви емитери се не користе широко. Обично се користе за загревање простора.

Емитери са волфрамовим влакнима су слични по дизајну сијалицама са жарном нити. Грејно тело у облику спирале од волфрама налази се дуж осе цеви и причвршћено је на држаче молибдена залемљене на стаклену шипку. Цевасти радијатор се може направити са спољашњим или унутрашњим рефлектором формираним испаравањем сребра или алуминијума у ​​вакууму. На сл.3 приказује конструкцију таквог ИЦ емитера.

Спектрална дистрибуција зрачења из цевних емитера је блиска оној код цевних емитера; температура грејања је 2100-2450 К.

Пиринач. 3. Конструкција конвенционалног цевног ИР извора. 1 — база; 2 — штап; 3 — опруга која носи шипку; 4 — држачи за молибден; 5 — стаклена шипка; 6 — електроде; 7 — волфрамова нит; 8 — стаклена цев.

Цевасти радијатори мале снаге (100 В) могу се широко користити у пољопривреди за загревање младих животиња и живине. Тако се у Француској користе за загревање младе живине у кавезима. Радијатори се постављају директно на плафон кавеза, на висини од 45 цм и обезбеђују равномерно грејање за 40 пилића.

Тубе лампе се могу успешно користити у креирању комбинованих инсталација за озрачивање и осветљење за младе фармске животиње и живину, посебно ако се има у виду да УВ лампе и лампе за осветљавање еритема такође имају цевасти дизајн.

Кварцни ИР емитери.

Кварцни ИР емитери су слични онима описаним горе, осим што се користи цијев од кварцног стакла. Овде ћемо се ограничити на разматрање кварцних ИР емитера са волфрамовим грејним елементима.

Пиринач. 4. Уређај за инфрацрвену лампу са жарном нити типа КИ 220-1000.

На слици 4 приказан је уређај емитера кварцне цеви — лампе типа КИ (КГ). Цилиндрична боца 1 пречника 10 мм је направљена од кварцног стакла, које има максималну трансмисију у ИЦ спектралном подручју. 1-2 мг јода се ставља у балон и пуни аргоном. Светлосно тело 2, направљено у облику монозавојнице, постављено је дуж осе цеви на волфрамове носаче 3.

Улаз у лампу се врши помоћу молибденских електрода залемљених у кварцне ноге 4. Крајеви спирале са жарном нити су зашрафљени на унутрашњи део чаура 5. Цилиндричне основе 6 су направљене од никловане траке са шавом у којој се заварене су спољне жице од молибдена 7. Температура база кварцних емитера не би требало да пређе 573 К. С тим у вези обавезно је хлађење радијатора у току рада у озрачећим инсталацијама.

У комбинацији са рефлектором огледала у облику елиптичног цилиндра, кварцне лампе стварају веома високо зрачење. Ако огледалне лампе обезбеђују зрачење до 2-3 В / цм2, онда се од кварцне лампе са рефлектором може добити зрачење до 100 В / цм2.

Кварц емитери са волфрамовим грејним елементима производе компаније као што су Осрам, Пхилипс, Генерал Елецтриц итд. В за напон 110/130 и 220/250 В. Век трајања ових лампи је 5000 сати.

Расподела енергије зрачења лампе КИ-220-1000 по спектру је приказана на сл. 5. Спектрални састав зрачења генерисаног кварцним лампама карактерише чињеница да постоји други максимум у области таласних дужина већих од 2,5 микрона, изазван зрачењем загрејане цеви. Додавање јода у сијалицу смањиће прскање волфрама и тиме продужити животни век лампе. У инфрацрвеним кварцним лампама повећање напона изнад номиналног не доводи до наглог смањења радног века, због чега је могуће глатко подесити флукс зрачења променом примењеног напона.

Пиринач. 5. Расподела енергетског спектра зрачења сијалице типа КИ 220-1000 при различитим напонима лампе.

Инфрацрвене кварцне лампе јодног циклуса имају следеће предности:

• висока специфична густина зрачења;

• стабилност тока зрачења током радног века. Флукс зрачења на крају животног века износи 98% почетног;

• мале димензије;

• способност да издржи дуготрајна и велика преоптерећења;

• могућност несметаног подешавања протока зрачења у широком опсегу променом напонског напона.

Главни недостаци ових лампи:

• при температурама рукава изнад 623 К, кварц се уништава термичким ширењем;

• Лампе могу да раде само у хоризонталном положају, иначе се тело са жарном нити може деформисати под сопственом тежином и циклус јода као резултат концентрације јода у доњем делу цеви ће бити поремећен.

Инфрацрвене лампе са јодним циклусом користе се за сушење боја и лакова на различитим пољопривредним локацијама; за грејање домаћих животиња (телад, прасад, итд.).

Радијатори са инфрацрвеним лампама.

За заштиту инфрацрвених лампи од механичких оштећења и капи воде, као и за прерасподелу тока зрачења у простору, користе се специјалне арматуре. Извор зрачења заједно са уређајем назива се напајање.

Озрачивачи са различитим инфрацрвеним лампама имају широку примену у сточарству за локално грејање младих домаћих животиња и живине.