Газови инфрачервени излъчватели за промишлени помещения: устройство, принцип на работа, разновидности

IR устройствата, които генерират топлинни и светлинни потоци, се използват активно в различни области на производството и частната икономика.Газовите инфрачервени излъчватели са най-търсени за промишлени помещения. Тяхното действие се основава на способността на нагрятото тяло да отделя получената топлина в пространството.

Ще научите всичко за принципите на работа на инфрачервеното оборудване от нашата предложена статия. Ще говорим за видовете инфрачервено оборудване и техните характерни разлики. Нека ви представим водещите модели на пазара.

Същността на инфрачервеното лъчение

Инфрачервеното лъчение се различава от обикновената и така позната видима светлина. Те си приличат по скоростта, с която се разпространяват и пресичат пространството. И двете разновидности са способни на пречупване, отражение и групиране.

За разлика от обикновеното светлинно лъчение, което е електромагнитни вълни, инфрачервеният поток има както вълнови, така и квантови свойства. Тоест пропуска и светлина, и топлина.

И обикновената светлина, и инфрачервеното лъчение са потоци от електромагнитни вълни. Разликата е, че в първия случай преобладава видимият компонент, във втория видимият компонент се комбинира с топлинния

Светлината, доставяна от инфрачервени устройства, се движи на вълни.Електромагнитните светлинни вибрации са в сегмента на спектъра от 760 nm (нанометра) до 540 μm (микрометра). Топлината, генерирана от инфрачервените излъчватели, е поток от кванти. Тяхната енергия варира от 0,0125 до 1,25 eV (електронволта).

Топлинните и светлинните потоци, излъчвани от инфрачервените устройства, са взаимосвързани. С увеличаване на интензитета на светлината квантовият топлинен поток намалява. В зависимост от температурата инфрачервеното лъчение може или не може да се възприема от очите ни. Топлинното излъчване не се открива визуално.

Тази специфика на инфрачервеното лъчение се използва в индустрията за ускоряване на процесите на полимеризация и втвърдяване. Термичната част на инфрачервеното лъчение позволява да се определи присъствието и местоположението на човек или животно в слабо осветени и неосветени нощни периоди.

Инфрачервените нагреватели излъчват светлина в комбинация с топлинна енергия, използвана за създаване на комфортен микроклимат на паркинги, цехове, производствени халета, птицеферми, оранжерии и много други обекти

Нестандартната работа на IR устройства, които излъчват светлина в комбинация с топлина, стана основа за разработването на устройства за нощно виждане. Използва се при дефектоскопия, в скрити алармени системи и в технически средства за снимане на тъмно.

И двата компонента инфрачервено лъчение почти не се разсейват в обработваното пространство, те сякаш се фокусират върху обекти, разположени в зоната на тяхното влияние. Топлината прониква в тялото на нагрявания обект, дълбочината на проникване зависи от свойствата, структурата и материала на обекта. Дълбочината варира от една десета от mm до няколко mm.

Инфрачервените нагреватели се монтират на пода, закрепени към стените или окачени на тавана. Устройствата се отличават с безпламъчно горене, запазване на кислорода в околното пространство и не вдигат стълбове прах, за разлика от конвекторите

Когато се използва за промишлени цели, дължината на вълната от инфрачервените излъчватели се избира въз основа на техническите характеристики на обекта или веществото. IR лъчите преминават свободно през въздушната маса, така че отоплението се извършва без забележими загуби. Това обстоятелство основателно се счита за значително предимство в производството.

Освен за отопление и осветяване на третираната с апарата зона, инфрачервените излъчватели се използват за решаване на следните проблеми:

Видове източници на инфрачервено лъчение

Най-простите източници на инфрачервено лъчение включват тези, които са много познати на всички нас лампи с нажежаема жичка, работещи под ниско напрежение. При такива условия те излъчват предимно инфрачервени потоци.Делът на леките електромагнитни вълни е незначителен, но все пак се определя оптически.

В наши дни частните потребители, строителните и производствените организации разполагат с много различни видове инфрачервени излъчватели.

Обхватът на тяхното приложение се определя от:

• Работна температура;
• максимална стойност на дължината на вълната;
• зона, в която инфрачервеният поток се разпределя равномерно.

Като се вземат предвид изброените характеристики, се избира излъчващо устройство, предназначено за решаване на конкретни проблеми.

Най-често срещаните типове инфрачервени излъчватели включват:

• Лампи с огледално отразяващи устройства. При максимално излъчване дължината на вълната им е 1,05 микрона.
• Кварцови тръбни лампи. Тяхната дължина на вълната при максимално излъчване е в диапазона от 2 до 3 микрона.
• Прътови неметални нагреватели. Структурно те са допълнени с рефлектори, максималната дължина на вълната е от 6 до 8 микрона.
• Тръбни електрически нагреватели. Широко използвани в ежедневието, използвани в производството са устройства с нагревателни елементи.
• Инфрачервени горелки. Те са оборудвани с керамични или метални перфорирани дюзи. Използват се в строителството за отопление на открити и закрити площи при изграждане на сграда и довършителни работи.

Източниците на инфрачервени лъчи са намерили приложение в земеделието. С тяхна помощ се отопляват млади птици и новородени домашни любимци. Излъчватели се инсталират в оранжерии за стимулиране на растежа на култивираните сортове, в хамбари и хамбари за сушене.

Източниците на инфрачервени потоци се разделят на:

• Инфрачервени лампи. Това са "светлинни" излъчватели и устройства, които доставят топлинно излъчване.
• Нагреватели. Уреди, използвани за отопление на затворени и открити пространства. Те включват модели, които работят с електричество, течно или газообразно гориво. Нагревателният елемент може да бъде или нагревателен елемент, или спирала, изработена от високоустойчива сплав.

Според класификацията по дължина на вълната инфрачервените източници се разделят на две основни групи: тъмни и светли. Първите работят, като освобождават дълги вълни в космоса, вторите - къси.

Тъмни и светли IR излъчватели

По дефиниция "ярките" източници са способни да излъчват светлина. Потоците, които излъчват, се възприемат от зрението, въпреки че все още е трудно да ги наречем ярко осветление и изобщо не трябва да се използват за тази цел.

„Тъмните“ устройства доставят поток от топлина, невидим за хората, усетен от кожата на потребителя, но не се открива визуално. Граничната стойност между „светло“ и „тъмно“ се счита за дължина на вълната от 3 микрона. Граничната температура на нагрята повърхност е 700º.

Свойството на инфрачервените излъчватели да доставят топлинна енергия се използва активно в оранжерии, кокошарници и ферми за поддържане на млади животни

Най-известният представител на „тъмния“ нагревател е Руска тухлена печка, който успешно отоплява нискоетажни сгради в продължение на много векове. Сред „светлите“, както вече разбираме, е електрическа крушка с нажежаема жичка, ако тя доставя не повече от 12% светлина. Основната му енергия е насочена към генериране на топлина.

Характеристики на дизайна на осветителните тела

Структурно източниците на светлина са подобни на типичната лампа с нажежаема жичка. Има обаче разлики в телата на нишките. За ярки инфрачервени устройства температурата не може да надвишава границата от 2270-2770 K. Това е необходимо за увеличаване на топлинния поток чрез намаляване на излъчването на светлина.

Точно както при стандартните електрически крушки, тялото с нажежаема жичка, изработено от волфрамова жичка, е поставено в стъклена крушка. Само колбата е оборудвана с рефлектори, благодарение на които цялата лъчиста енергия се фокусира върху нагрятия обект. В този случай малка част от енергията се изразходва за нагряване на основата на крушката.

Крушката на светлинните инфрачервени източници се нагрява до високи температури, така че също участва в процеса на пренос на топлина в космоса. Топлинната енергия от нагрятата колба не се фокусира от рефлектора и излиза в необработеното пространство, това е компонентът, който намалява ефективността на устройството.

По дизайн и начин на свързване инфрачервените лампи са много подобни на обикновените крушки с нажежаема жичка. При тях обаче работната температура на нажежаемото тяло е значително по-ниска, поради което експлоатационният живот се увеличава многократно.

Производителността на светлинен инфрачервен източник средно не надвишава 65%.Тя се увеличава чрез поставяне на нагревателно тяло от волфрам в тръба или подобна колба, изработена от кварцово стъкло. Това решение дава възможност да се увеличи дължината на вълната до 3,3 микрона и да се намали температурата до 600º.

Тази опция се използва в кварцови инфрачервени нагреватели, при които хром-никелова тел се навива около кварцов прът и всичко се поставя заедно в кварцова тръба.

Светлинните инфрачервени излъчватели имат ниска производителност. Ефективността на техния инфрачервен поток обикновено не надвишава 65%

Същността на работата е двойното използване на нишка. Освободената топлинна енергия се използва частично за директно нагряване и частично за повишаване на температурата на кварцовия прът. Нажежена пръчка също излъчва топлина.

Предимствата на тръбните устройства включват, съвсем разумно, устойчивостта на всички компоненти, изработени от кварц и керамика, на атмосферна негативност. Недостатъкът е крехкостта на керамичните части.

Специфика на работа и конструкция на тъмни нагреватели

Така наречените „тъмни“ източници на инфрачервени потоци са много по-практични от техните „светли“ аналози. Техният излъчващ елемент се различава по структура към по-добро. Самият нагрят проводник не излъчва топлинна енергия; тя се доставя от заобикалящата го метална обвивка.

В резултат на това работната температура на устройството не надвишава 400 - 600º. За да се гарантира, че топлинната енергия не се губи, тъмните излъчватели са оборудвани с рефлектори, които пренасочват потока в желаната посока.

Дълговълновите излъчватели на тъмната група не се страхуват от удари и подобни механични влияния, т.к крехкият полимерен или керамичен елемент в тях е защитен с метален корпус и защитен топлоизолационен слой. Ефективността на излъчвателите от тази група достига 90%.

Но те не са лишени от своите недостатъци. Нагревателите на тъмната група зависят от конструктивните характеристики на устройството. Ако разстоянието между основния излъчващ елемент и повърхността на устройството е голямо, тогава то ще се измие и охлади от преминаващия покрай него въздух. В резултат на това ефективността намалява.

Поради конструктивните си характеристики тъмните модели се монтират за отопление на помещения с ниски тавани и зони, изискващи линейно топлоснабдяване. Светлина - поставя се там, където се изисква обработка на помещения с високи тавани и вертикално издължени зони.

Газови горелки като източник на инфрачервени лъчи

Устройствата, в които се извършва безпламъчна обработка на газ, се наричат ​​газови горелки или газови инфрачервени излъчватели. Освободената топлинна енергия с висок интензитет се пренася в пространството през излъчващата повърхност на модула.

Това са газови инфрачервени нагреватели тип горелка, които се използват в индустриален мащаб по време на строителни и монтажни работи.Преобладаващият обем топлинна енергия се предава чрез излъчващи керамични дюзи на горелката.

Като дюзи се използват:

• керамични чинии с перфорации, които могат да бъдат плоски или релефни;
• керамични плочи с равномерно разпределени пори;
• керамични елементи с нихромова мрежа, метална мрежа и всякакви каталитични приставки.

Всички изброени видове отвори в керамичен или метален елемент са пожарни канали.

Генерирането на топлина от каталитичната дюза се основава на процеса на окисляване, активиран при подаване на газ към плочата

Горивото за работа на този тип инфрачервен излъчвател е основен газ, както и неговата втечнена версия или изкуствено създадени газове. В Русия те произвеждат горелки, предназначени за преработка на втечнен и основен газ. Чуждестранното оборудване е предназначено главно за обработка на втечнени и изкуствени версии.

Инфрачервените газови горелки обработват газ с коефициент на изгаряне на въздушната маса, който всъщност е равен на единица. Работят на магистрален, втечнен и изкуствен газ.

Ако правилата за работа не са нарушени, тогава продуктите от горенето от работата на газовата горелка се отделят в минимални количества с незначително съдържание на азотни оксиди и въглероден оксид.

За подаване на газ газовите инфрачервени горелки (GIG) са оборудвани с дюзи, през които газът се изпомпва с висока скорост. Това захранване с газ осигурява впръскването на въздух, необходим за горенето. Той се „избутва“ от високоскоростен поток през инжектора в разпределителната камера.

Над излъчващата дюза на уреда е поставена метална конструкция. Повишава ефективността и служи като опора за ястия, ако готвите на котлони

Газът не само впръсква въздух, но и се смесва с него в инжектора, което води до газо-въздушна смес, подходяща за пълно изгаряне. Тази смес се придвижва към повърхността на керамичния накрайник през неговите пори, перфорирани отвори или процепи, където изгаря напълно в тънък слой с дебелина не повече от 1,5 mm.

Горелки с плоски керамични дюзи

Преобладаващото количество топлинна енергия се предава на керамични плочки, които се нагряват до свръхвисоки температури за по-малко от минута. Външната повърхност на керамичния елемент се превръща в допълнителен източник на топлинен поток.

Керамичната дюза представлява 40 до 60% от радиацията, предавана от промишлен газов инфрачервен нагревател. За да се увеличи ефективността на устройството, над дюзата е монтиран мрежест екран.За да се увеличи повърхността на топлообмен, перфорираните плочки се залепват заедно с помощта на огнеупорна замазка.

Важен показател е диаметърът на пожарните канали. Той определя какъв газ може да обработва устройството. Общият брой на отворите в керамичната плочка зависи от диаметъра. Колкото повече са, толкова по-крехък ще бъде топлоизлъчващият елемент и GIG ще бъде чувствителен към механични повреди.

Нагреватели с дюзи тип перка

В допълнение към плоските керамични дюзи с перфорации се използват релефни елементи. Използването на оребрена повърхност в този случай стимулира потока на топлообмен между излъчващата повърхност и горящия газ. Оребрените керамични плочки се нагряват по-добре, докато топлинното натоварване на излъчващия елемент не се увеличава.

Плоските и оребрени керамични дюзи се нагряват до 1473 K. Но порестите керамични елементи се нагряват само до 1237 K. Порестата версия е по-лесна за производство и следователно по-евтина.Освен това в производството му се използват отпадъци от керамичната промишленост.

Използването на керамични дюзи с релефен топлоизлъчващ елемент ви позволява значително да увеличите площта, която предава топлина на потребителя

Дебелината на порестите плочки достига 30 mm, което значително повишава устойчивостта на дюзата към механични натоварвания. По време на работа на горелка с такава дюза газово-въздушната смес, излизаща от разпределителната камера, изгаря върху външната повърхност на керамичната плочка в слой до 2 mm.

Зоната на горене в порестата дюза се движи от външната повърхност на дълбочина 3-5 mm. В този случай температурата на нагряване достига само 1123 K.

Недостатъкът на порестите дюзи за хигроскопично впръскване е прекалено високото хидравлично съпротивление, което прави невъзможно използването на основен газ с ниско налягане.

Оборудване с метална мрежа

Въпреки това, всички изброени видове приставки са изработени от керамика, което означава, че въпреки дебелината и всички видове трикове на производителя, който иска да увеличи здравината, те все още са крехки. Чупливостта е особено досадна, ако устройството трябва постоянно да се мести.

Ето защо за отопление на обекти по време на строителни или монтажни работи е разработен по-издръжлив тип горелка, оборудвана с метална двойна мрежа. В такова устройство газово-въздушната смес се обработва в пространството между дюзата и решетките. Повърхността на външната мрежа се нагрява само до 1023 K.

Използването на метална мрежа направи възможно значително увеличаване на топлинната мощност на инфрачервения излъчвател, както и защита на керамичната дюза от повреда

В GIG с мрежести дюзи тези елементи са изработени от топлоустойчиви сплави с хром и никел.Дюзите са направени така, че размерът на клетките на горната мрежа позволява пламъкът да преминава свободно, а размерът на долната мрежа е минимален, критичен за пробиването на огъня. Тук и двете решетки или едната могат да бъдат IR излъчватели на топлина.

Ако инфрачервената горелка обработва основен газ или втечнена смес от пропан-бутан от газова бутилка, само горната мрежа участва в разпространението на топлинна енергия. Ако се обработва газ с ниско натоварване, и двете решетки излъчват топлина. По този начин се увеличава преносът на топлина.

Но максималната стойност на ефективност на GIG с мрежи не надвишава 60%, тъй като хидравличното съпротивление на дюзите е два пъти по-високо от това на перфорираните керамични плочки от всички видове. Вярно е, че е по-малко от това на порестите дюзи.

Устройства с повишена топлинна мощност

Сравнително ниската ефективност на инфрачервените газови излъчватели с керамични плочи и решетки ни принуди да търсим начини за увеличаване на топлинната мощност. Резултатът е постигнат чрез въвеждането на нов тип дюза, която представлява керамичен панел с множество прорези.

В среза пукнатините рязко се разширяват, входните им отвори са по-малки от изходните. Това решение повишава ефективността на горелката поради рециркулацията на продуктите от горенето, т.е. връщането им в основата на пламъка в огнения канал. В допълнение, пламъкът в такива модели е по-стабилен и е много по-малко вероятно да изчезне при открит вятър.

За увеличаване на топлинната мощност се използват различни техники, една от които е изместването на отворите на слотовете един спрямо друг. Това решение също помага за защита срещу повреда от вятър.

Живото напречно сечение на шлицовите панели е средно 55–60% от действителното им общо напречно сечение. Горелките, оборудвани с тях, работят на газ със средно налягане. Външната равнина на дюзата се нагрява до 1723 K.

Излъчватели с устойчивост на вятърни натоварвания

Стабилността на работа при натоварване от вятър е важен показател за избор на газова инфрачервена горелка, използвана при изграждането или монтажа на производствени съоръжения. Не всички индустриални инфрачервени излъчватели, които обработват газ, имат това качество.

За открити площи са необходими специални устройства, които:

• характеризира се със стабилно впръскване, в зависимост от поривите на вятъра;
• оборудван с устройство, което предотвратява отклонението на струята, излизаща от дюзата;
• защитени от активно охлаждане на повърхностната радиация, възникваща поради влиянието на ветровете.

Техническият лист на газовото оборудване, способно да се нагрява при пориви на вятъра и да не изгасва, показва устойчивост на вятър. Тази характеристика за произвежданите в търговската мрежа инфрачервени горелки е приблизително същата като за директните горелки, т.е. излагане на челен вятър, както и страничен дух.

Намаляването на коефициента на впръскване води до появата на пламък върху външната повърхност на излъчващия панел. В същото време температурата рязко спада. Намалява се от студен въздух, проникващ в зоната на горене.

Устойчивостта на вятър е физически свързана със специфичното топлинно натоварване и обема на въздуха, влизащ в дюзата по време на периода на горене. При излишък и висока скорост на въздушния поток ефективността на инфрачервения излъчвател намалява. Намаляването е придружено от поява на пламъци, потъмняване на излъчващата повърхност и прекратяване на работата на блока в безпламъчен режим.

Преглед на производителите на инфрачервени нагреватели

Газови уреди за създаване на благоприятен микроклимат на строителна площадка, работилница, производствен цех и други подобни съоръжения се произвеждат както от местни компании, така и от чуждестранни компании.

Според потребителите рейтингът на руските продукти се оглавява от газовите горелки на марката Solarogaz. Асортиментът, представен от тази компания, включва модели, предназначени за отопление на площи с различни размери. Уредите могат да се използват в оранжерии, гаражи и открити площи.

Един от най-популярните видове газово инфрачервено оборудване на вътрешния пазар и доказан на практика е линията от газови горелки и печки от компанията Solarogaz

Единственият минус, който купувачите и действителните собственици на модели на газови горелки и печки от столичния производител трябва да вземат предвид, е липсата на сензори на системата за сигурност. Следователно те могат да се използват в ежедневието, но с предпазни мерки.

Продуктите на компанията Pathfinder не са по-ниски по популярност. Въпреки това продуктовата линия, предлагана на купувача, е доминирана от продукти за битови нужди и туристически възможности.

Плочките са оправдано популярни, използвани както за отопление, така и за приготвяне на прости ястия и мини горелки от спрей кутия.

Газовите нагреватели с логото на Aeroheat получиха отлични характеристики от потребителите. Това оборудване е привлекателно поради своята надеждност, базирана на използването на висококачествени компоненти и достъпна цена. Газовите печки и горелки от Dixon и Sibiryachka са се доказали добре.

Списъкът с достойни газови нагреватели от чуждестранни доставчици се оглавява от газови горелки и печки от южнокорейската компания Kovea. Продуктите на марката се използват активно в малки работилници, на бояджийски и строителни обекти, по време на туризъм и риболов.

Газовите печки и горелки от Hyundai не са по-ниски по качество и технически характеристики от устройствата на европейските производители. По някои показатели дори ги превъзхождат

За оборудване на работилници често се използват газови нагреватели от италианската компания Sistema. Моделите на южнокорейците Hyundai и италианските газови печки Bartolini, които могат да се използват както у дома, така и в офиса, са активно търсени. Шведските печки Timberk и китайското оборудване Ballu се отличават със своята надеждност и стабилна работа.

Изводи и полезно видео по темата

Авторът на следващото видео ще ви разкаже подробно за принципа на работа и предимствата на IR газовите горелки:

Подробности за организацията на инфрачервеното отопление са представени в следния видеоклип:

Стъпките за инсталиране на таванен газов нагревател са демонстрирани тук:

В Руската федерация се произвеждат различни видове инфрачервени горелки, включително ветроустойчиви модели. Гамата, предлагана от компанията, ви позволява да изберете устройство за отопление на открити и закрити площи.

Преди закупуване е важно да решите за каква цел и при какви условия ще се използва оборудването и след това изберете по-продуктивен или издръжлив модел, който не се страхува от повтарящи се движения.