Categories: Electricistes novells, Com funciona
Nombre de visualitzacions: 73724
Comentaris sobre l'article: 4
Elements de calefacció moderns
A l’article "Elements de calefacció elèctrics" Es parlava sobretot dels elements de calefacció tubular: elements de calefacció i espirals oberts. A més, hi ha molts altres elements, alguns dels quals són gairebé la mateixa edat que l’espiral oberta, mentre que d’altres han aparegut relativament recent, gràcies al desenvolupament de tecnologies modernes. Sobre aquests escalfadors, nous i no gaire, es tractarà en aquest article.
Elements de calefacció per infrarojos
S'utilitzen en diversos dispositius, principalment escalfadors d’infrarojos per a la calefacció d’espai. En poques paraules, es tracta d’aparells de calefacció que creen confort en una casa, apartament, oficina o taller. Per a diverses condicions, s'utilitza una àmplia varietat de dissenys de calefactor. Els escalfadors infrarojos també es poden utilitzar en diversos equips tecnològics on calgui escalfar determinats objectes.
Un exemple sorprenent d'aquest equipament tecnològic són les estacions de soldar per infrarojos i els moderns armaris i forns de calefacció de laboratori. La calefacció per IR es fa servir àmpliament en la soldadura de grups de circuits impresos amb components SMD.
Figura 1. Instal·lació de soldadura en grup amb calefacció IR: 1 - ventilació d'escapament, 2 - matriu de llums IR, 3 - placa, 4 - llum IR, 5 - reflector, 6 - dispositiu de refrigeració, 7 - transportador
Radiació IR, què és i com funciona
La radiació infraroja és un dels components de l’espectre solar. Els raigs IR es troben a la zona de freqüència més baixa de la llum solar. Són ells els que ens porten calor a la Terra. Al mateix temps, els raigs infrarrojos passen sense obstacle per l’aire sense escalfar-lo en absolut. La superfície terrestre s’escalfa i tot el que es troba en el camí de la llum solar. I només llavors, l’aire s’escalfa d’objectes càlids. Per això, l’aire és fresc al matí fins que surt el sol. Els escalfadors d’infrarojos, que són la base de l’industrial i industrial escalfadors domèstics.
Per descomptat, l'espectre dels escalfadors IR creats per l'home no és tan ampli com el de la llum del sol, i es troba a la regió de longitud d'ona de l'interval de la gamma IR amb una longitud d'ona de λ = 50-2000 μm. A més, com més baixa sigui la temperatura del cos escalfat, més llarg serà la longitud d’ona. En general, la gamma de radiació IR és molt més àmplia i es divideix en tres subranges
• regió d'ona curta: λ = 0,74-2,5 micres,
• regió d'ona mitjana: λ = 2,5-50 micres,
• regió de longitud d'ona llarga: λ = 50-2000 micres,
però els elements de calefacció per infrarojos només funcionen a la part de longitud d’ona de l’espectre IR. Diversos elements de calefacció IR són la base per crear escalfadors d’infrarojos. Com que la calor procedent dels elements de calefacció per infrarojos es transmet principalment per radiació de calor, sovint s’anomenen emissors d’infrarojos.
Com s’organitzen els calefactors IR?
De fet, el disseny de l’escalfador IR és senzill i sense pretensions: l’element calefactor - el radiador es col·loca en el cas d’un disseny o un altre, dins del cas hi ha un reflector - reflector, terminals per connectar el radiador i terminals exteriors per a cables externs. La figura 2 mostra una versió tan senzilla del escalfador.
Figura 2. Disseny del calefactor IR: 1 - reflector (reflector), 2 - xarxa de protecció, 3 - interruptor, 4 - suport de muntatge, 5 - llum de carboni per infrarojos, 6 - coberta, 7 - caixa de bornes, 8 - cable d'alimentació, 9 - una forquilla.
De seguida és evident que l'escalfador d'aquest disseny és molt semblant a un focus per a llums halògenes, que s'utilitza per il·luminar publicitat, façanes de façana, esglaons del porxo, part del pati a prop de la casa. En general, una zona relativament petita, l’anomenada il·luminació local.
Per tant, amb calefactors d’infrarojos, també es pot escalfar no tota la zona de l’habitació, sinó només una part d’aquest. L’estalvi d’energia es nota a simple vista: per què escalfar tota l’habitació si podeu escalfar només un racó? A la figura 3 es mostra un exemple de calefacció individual d’un oficinista.
Figura 3. Calefacció per radiació puntual
Aquesta és exactament l’opció de calefacció que es pot obtenir mitjançant l’escalfador que es mostra a la figura 2. Si voleu fer calefacció, per exemple en una cafeteria, necessitareu calefactors d’un disseny lleugerament diferent que es puguin instal·lar al sostre, com les làmpades amb llums fluorescents. Aquesta opció es mostra a la figura 4. En principi, es poden penjar calefactors a cada taula, o simplement en un patró de taulers.
Figura 4. Calefacció completa
Podeu trobar molts sistemes de calefacció similars, perquè els calefactors IR s’utilitzen per escalfar habitacions força grans: tallers, magatzems, tallers i, fins i tot, petites zones exteriors. Per exemple, pot ser una glorieta a prop de casa o un porxo del restaurant amb taules. L’escalfador d’infrarojos que es mostra a la figura 2 utilitza una làmpada de carboni d’infrarojos, què és, com es disposa i quines són les seves propietats?
Llum de carboni
Es tracta d’un tub de buit fet de vidre de quars, a l’interior del qual hi ha un element radiador fet de fibra de carboni (carboni), més precisament de diverses fibres retorçades en un manat. De vegades, aquest element radiant s’anomena espiral de carboni, tot i que això no és del tot correcte.
La fibra de carboni ha aparegut relativament recentment, però ha guanyat una gran popularitat en diverses tecnologies. No només se’n fan emissors de carboni. L'ús de tecnologies especials La fibra de carboni està feta de fibra de carboni.
El ventall d’aplicacions de plàstics de carboni és molt ampli, aproximadament vint direccions: des d’avions i tecnologia de coets fins a cordes per a instruments musicals. Els CFRP s’utilitzen àmpliament en la indústria de l’automòbil, principalment en vehicles esportius. Els amants de la pesca aficionada i esportiva, van apreciar tots els encants de les canyes de carboni.
La fibra de carboni té una estructura fibrosa, que augmenta significativament la zona de radiació. Aquesta zona és desenes i centenars de vegades més gran que la superfície de l’espiral de nichrom, tungstè, ceràmica, flamentina o altres materials. Una zona tan desenvolupada condueix a que la transferència de calor de la fibra de carboni és un 30 ... 40% superior a la dels elements de calefacció convencionals.
Quan s’aplica tensió, la fibra de carboni s’escalfa instantàniament, la generació de calor radiant comença immediatament, a més, sense radiació perjudicial a la part ultraviolada de l’espectre. L’augment de la transferència de calor de la fibra de carboni comporta un consum d’energia més econòmic que els escalfadors convencionals fabricats en espiral nichrome.
Amb el mateix consum d’energia, els escalfadors de carboni generen més calor. La calor no passa per sota del sostre, com en el cas de la calefacció, per exemple, un radiador d’oli o una bateria de calefacció central.
La radiació òptica de les làmpades de carboni és molt petita. Un resplendor vermell lleugerament visible no afecta en absolut la visió, no encega, però encara es nota la resplendor. La figura 5 mostra un escalfador domèstic que funciona a base de làmpades de carboni.
Figura 5. Funcionament de l'escalfador de carboni
A la part superior del calefactor hi ha interruptors que configuren els modes de funcionament. A la tribuna de l'escalfador hi ha una unitat elèctrica, creant un balanceig de l'escalfador en diferents direccions, de la mateixa manera que ho fan els ventiladors. Amb aquests girs s’aconsegueix un augment de la zona de calefacció.
Vegeu també aquest tema:Fets interessants sobre calefacció per infrarojos
Escalfadors d’infrarojos de ceràmica (emissors)
Són un escalfador normal, "empresonat" en una closca de ceràmica, el cas. La ceràmica s’escalfa per la calor de l’escalfador i ja des d’aquest s’emeten raigs tèrmics al medi extern. La closca de ceràmica té una àrea diverses vegades de la zona de l'escalfador, per tant, la calor es dóna més activament.
L'aparició de l'escalfador de ceràmica es mostra a la figura 6. Aquests escalfadors se solen anomenar calefactors infrarojos. La forma dels panells de calefacció és la més diversa. El calefactor pot ser pla, còncau o, per contra, convex.
Figura 6. Aparició d’un escalfador de ceràmica
A la superfície frontal, podeu considerar la configuració de l'escalfador, a la superfície posterior hi ha cables de filferro aïllats amb perles de ceràmica. La temperatura de treball dels escalfadors de ceràmica és de 700 ... 750 graus, la seva potència superficial específica és de fins a 64 kW / m2. La potència dels escalfadors de ceràmica pot anar des de diverses desenes de watts fins a diversos quilowatts. Allò que s’anomena, per a totes les ocasions.
Alguns tipus de calefactors de ceràmica tenen una bobina oberta i visible, com el tipus HSR. La temperatura de funcionament del calefactor és de 900 ° C; el calefactor està dissenyat per a un escalfament ràpid. L'aparició de l'escalfador HSR es mostra a la figura 7.
Figura 7. Escalfador tipus HSR
Els escalfadors de ceràmica IR tenen tres tipus: volumètrics (sòlids), buits, així com calefactors amb termopar integrat. Els elements volumètrics són prou inercials, s’escalfen durant molt de temps i es refreden lentament. En els casos en què necessiteu un escalfador d'encesa o apagat periòdic, s'utilitzen calefactors buits.
Són menys inercials, cosa que permet utilitzar-los en diversos processos tecnològics, on és necessari mantenir la temperatura exacta del medi de treball activant i desactivant periòdicament l'emissor. A causa de la massa reduïda, la taxa de calefacció dels emissors buits és un 40% superior a la dels massius.
A diferència dels emissors a granel, la major part de la radiació dels emissors buits es dirigeix cap endavant. La radiació posterior es evita mitjançant una barrera tèrmica buida des de la part posterior, que proporciona condicions de temperatura que afavoreixen els elements de les estructures d’allotjament i també augmenta l’eficiència de l’emissor. En comparació amb els radiadors de volum de la mateixa potència, la reducció del consum d’electricitat arriba al 15%.
Quan s'utilitza un radiador de volum, només es pot obtenir una distribució de calor mitjançant un reflector. Alguns tipus de calefactors IR tenen un termopar integrat tipus K o J, que permet un control i una regulació precisa de la temperatura. És molt convenient per utilitzar-lo en processos tecnològics.
Hi ha molts processos tecnològics on s’utilitzen emissors d’IR. Aquí en són alguns:
-
Assecat de la pintura (pintures de dos components, vernissos epoxi),
-
Processament de plàstics (vulcanització de PVC, termoformat de plàstic ABS, polietilè, poliestirè, parts d’un cos automàtic, recobriment de pols)
-
Assecatge adhesiu
-
Processament d’aliments (manteniment escalfat, a la brasa, esterilització i pasteurització),
-
Tèxtils (serigrafia, etiquetes de samarretes, làtex de catifes),
-
Bellesa i salut (cabines de calor infrarojos, saunes)
Làmpades de ceràmica per infrarojos Edison
En relació amb emissors de ceràmica buits, hi ha disponibles amb un casquet E27, com una làmpada incandescent convencional. Aquesta base va ser inventada fa molt temps pel gran inventor T. Edison. És la lletra "E" al nom de la tapa que immortalitza el nom de l'inventor, i el 27 és el diàmetre de la tapa en mil·límetres. El disseny és molt convenient: simplement el van cargolar en un cartutx en lloc d’una làmpada incandescent, i de seguida es va escalfar.
Es creu que aquests escalfadors s’utilitzen més sovint en la cria d’animals.Fins i tot en llocs xinesos amb lliurament gratuït, a partir d’una traducció automàtica maldestra de l’anglès, podeu entendre que aquests calefactors estan dissenyats per a vaques, cases d’aviram i porcs.
Per què un radiador no pot estar penjat si no és a casa, almenys al lloc de treball? És lluny d’un secret que els nostres empresaris no es molestin en crear condicions laborals normals: a l’estiu no hi ha prou aire condicionat, i a la tardor, quan encara no s’ha encès la calefacció, cal posar una jaqueta encoixinada de cotó al taller, taller o al departament de disseny.
Els calefactors de metall són disponibles per als escalfadors d'Edison, cosa que permet augmentar la transferència de calor en la direcció correcta i reduir l'efecte tèrmic a les parets i sostres. En els mateixos propòsits, també serveixen reflectors utilitzats amb altres tipus de calefactors. L'aparició de l'escalfador amb la base E27 es mostra a la figura 8.
Figura 8. Làmpada per infrarojos Edison
Naturalment, és necessari cargolar aquestes “bombetes” en un cartutx de ceràmica d’alta temperatura.
Emissores de quars i halògens
Són un tub de buit tancat fet de vidre de quars, a l’interior del qual hi ha una espiral feta de metall d’alta resistència. De fet, això làmpades halògenes convencionals de tungstè. Segons el disseny de l’espiral, els emissors es divideixen en dos rangs de radiació infraroja: emissors d’ona mitjana i emissors d’ona curta.
En el primer d’ells, l’espiral té forma d’estel i, en segon lloc, es troba un filament sostingut a l’interior del tub de quars, perfectament visible a través d’un vidre de quars transparent. La pregunta és, per què fer espirals de diversos dissenys, quin és el resultat d'aquesta investigació tecnològica?
Els emissors d’halògens amb un filament suportat funcionen a l’interval d’alta freqüència de l’IR, i proporcionen la capacitat de escalfar fins a 2600 ºC. Aquest element de calefacció té un temps de resposta molt gran i molt ràpid, cosa que el fa indispensable en processos cíclics curts quan es requereixi una potència específica elevada.
Elements de calefacció per avions de calefacció
L’escalfament a temperatures tan altes està lluny de ser sempre necessari, i en aquests casos cal utilitzar altres escalfadors que transmetin calor no per radiació, sinó en contacte directe amb l’objecte escalfat. En aquest cas, la superfície d’una determinada zona i forma s’escalfa, tant plana com corbada. Un d’aquests tipus de calefactors són els calefactors elàstics plans de silicona.
La silicona és un polímer organosil·lic compost per àtoms de silici i carboni. Segons el pes molecular, aquests polímers poden ser líquids (líquids organosil·lics), elàstics (gomes d’organosilicon) o productes sòlids (plàstics d’organosilicon).
Els polímers organosilicons tenen bones característiques dielèctriques, es caracteritzen per una gran resistència a la calor, bones propietats hidrofel·lents, inertesa fisiològica, que permet utilitzar-los per crear elements de calefacció plans. Aquest disseny s’anomena estores de calefacció de silicona i s’utilitza en els casos en què cal un escalfament uniforme d’una superfície.
Elements de calefacció de silicona
Són una construcció de dues capes de silicona, entre les quals es col·loca un fil de calefacció o una pel·lícula de calefacció gravada, que permet obtenir diversos paràmetres de calefacció. Per augmentar la resistència mecànica, la silicona es reforça amb fibra de vidre tèxtil.
Aquests escalfadors presenten una elevada taxa de resposta (temps de calor / refrigeració breus), la precisió del manteniment de la temperatura és bastant alta, sobretot si el calefactor està equipat amb un sensor de temperatura i un termòstat.
Les dimensions geomètriques de les estores de silicona són petites, el gruix dels escalfadors parteix de 0,7 mm, la qual cosa permet utilitzar-los en diverses àrees, des dels vehicles aeroespacials i acabant amb la calefacció de bótes d’olis o pintures.
Els escalfadors de silicona tenen una major resistència a la humitat i la humitat, per la qual cosa es recomana per a equips de laboratori, aplicacions en el camp de la restauració, així com per protegir els equips electrònics de la congelació i la condensació. L’única restricció a l’ús d’elements de calefacció de silicona pot ser una temperatura de funcionament relativament baixa: 200 ° C en funcionament continuat i 230 ° C durant poc temps. L’aparició dels escalfadors de silicona es mostra a la figura 9.
Figura 9. Escalfadors de silicona
La calefacció de la pel·lícula gravada es mostra a la figura 10. Naturalment, aquest camí conductor es mostra condicionalment, de fet, està recobert per una altra capa de silicona.
Figura 10
Els escalfadors amb elements gravats, així com els calefactors amb cable de calefacció, estan disponibles en una gran varietat de formes i mides. Tot i això, els elements gravats proporcionen els més diversos esquemes de distribució de calor. A més, la gran àrea de l’element de calefacció gravat proporciona una major densitat de potència i una distribució de calor uniforme. La distància entre els conductors gravats es pot obtenir lleugerament menor que en el cas d’utilitzar un fil de calefacció.
Per facilitar la instal·lació, molts calefactors de silicona al revers estan equipats amb un film autoadhesiu. Les modernes tecnologies adhesives permeten crear juntes duradores fins i tot a temperatures elevades, en què funcionen els escalfadors de silicona, de manera que la connexió és fiable i duradora.
Els escalfadors de bótes sovint s’anomenen camises tèrmiques. Les mateixes samarretes existeixen per als contenidors de calefacció, així com els fons de bótes i contenidors. Naturalment, aquests escalfadors són plans i les seves mides corresponen a les dimensions de les bótes o envasos. Calefactors de micanita
També s'apliqui als elements de calefacció plans. La seva base és el paper micanita. La seva base és una molla de mica natural, unida amb un aglutinant resistent a la calor. Es pressionen i processen diverses capes d’aquest paper a alta pressió i temperatura, donant lloc a plaques de la mida desitjada.
Per assegurar el rendiment i la resistència mecànica, es produeixen "entrepans" de micanita en una carcassa de metall prim, que permet crear escalfadors de diverses formes. La figura 11 mostra un escalfador pla de micanita i un escalfador de puny. Aquests escalfadors s'utilitzen en equips per processar plàstics, la temperatura de fusió dels quals es troba en el rang de 180 ... 240 ° C, força acceptable per als escalfadors de micanita.
Figura 11. Escalfadors de micanita
Per millorar la transferència de calor, els escalfadors en estoigs metàl·lics es pressionen a l’element escalfat amb brackets i pinces metàl·liques, o fins i tot simplement lligats amb filferro.
Actualment, hi ha molts sistemes i dissenys de calefactors que permeten realitzar qualsevol tasca tecnològica. En aquest article, només es va descriure una petita part d’ells. Si algú està seriosament interessat en aquest problema, específicament qualsevol tipus de calefactor, la tecnologia de la seva aplicació, aquesta informació sempre es pot trobar als motors de cerca d'Internet.
Vegeu tambéModerns escalfadors elèctrics domèstics
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: