Zářiče a zařízení pro infračervený ohřev zvířat

V zemědělství se jako zdroje infračerveného záření pro vytápění zvířat používají univerzální žárovky, žárovky, trubicové zářiče a trubkové elektrické ohřívače (TEN).

Žárovky.

Žárovky se liší napětím, výkonem a designem. Konstrukce žárovek závisí na jejich účelu. Skleněná baňka, jejíž průměr je dán výkonem lampy, je na základně vyztužena speciálním tmelem. Na základně je šroubovací závit pro upevnění v objímce, pomocí které se lampa připojuje k síti. Wolfram se používá k výrobě vlákna lampy. Pro omezení rozptylu wolframu je výbojka naplněna inertním plynem (např. argonem, dusíkem atd.).

Hlavní parametry žárovky:

• Jmenovité napětí,

• elektrická energie,

• světelný tok,

• průměrná doba hoření.

Univerzální žárovky jsou k dispozici v 127 a 220 V.

Elektrický příkon žárovek je uveden jako průměrná hodnota pro jmenovité napětí, pro které je žárovka navržena. V zemědělství se používají především žárovky s rozsahem výkonu 40 až 1500 W.

Světelný tok žárovky je přímo úměrný elektrickému výkonu žárovky a teplotě vlákna; u žárovek, které vyhořely 75% své jmenovité životnosti, je povolen pokles světelného toku o 15-20% počáteční hodnoty.

Při používání osvětlovacích lamp k ohřevu zvířat mějte na paměti, že vysoké úrovně světla mohou zvířata dráždit.

Průměrná doba hoření žárovky je dána především rozprašováním wolframu. U většiny běžných žárovek je průměrná doba svícení 1000 hodin.

Změny síťového napětí ve srovnání s nominální hodnotou budou mít za následek změny v toku vyzařovaném žárovkou, stejně jako ve výkonu a životnosti. Při změně napětí o ± 1 % se změní světelný tok lampy o ± 2,7 % a průměrná doba hoření o ± 13 %.

Žárovky s reflexní vrstvou. Pro nasměrování toku záření do určité oblasti se používají lampy se zrcadlem a difuzní reflexní vrstvou, která je nanesena zevnitř na horní část žárovky.

Výbojky vyzařující teplo.

Tyto zdroje záření jsou „světelné“ zářiče skládající se z wolframové monocívky a reflektoru, což je vnitřní pohliníkovaný povrch žárovky se speciálním profilem. Distribuční křivka toku záření Ф (λ) podél spektra pro výbojky typu IKZ je na obr. 1.

Rýže. 1.Rozložení toku záření podél spektra výbojek IKZ 220-500 a IKZ 127-500.

Rýže. 2. Rozložení toku záření podél spektra výbojek IKZK 220-250 a IKZK 127-250.

Na Obr. 2 znázorňuje křivku rozložení toku záření podél spektra výbojek typů IKZK 220-250 a IKZK 127-250.

V označení typu svítilen znamenají písmena: IKZ — infračervené zrcadlo, IKZK 220-250 — infračervené zrcadlo s lakovanou žárovkou; čísla za písmeny označují síťové napětí a výkon zdroje záření. Lampa je paraboloidní skleněná žárovka. Část povrchu svítilny je zevnitř pokryta tenkou reflexní stříbrnou vrstvou pro koncentraci zářivého toku v daném směru.

Velmi důležitým parametrem skleněných žárovek, který ovlivňuje životnost svítidel, je jejich tepelná odolnost, tedy schopnost odolávat náhlým změnám teploty. Pro zvýšení tepelné odolnosti změnou složení vsázky při tavení skla je nutné snížit její tepelnou kapacitu a teplotní koeficient lineární roztažnosti a také zvýšit tepelnou vodivost.

V závislosti na tvaru baňky mají výbojky různé rozložení toku záření: buď koncentrované podél osy (u parabolické baňky) nebo široké, v prostorovém úhlu asi 45° (u kulové baňky). Je třeba poznamenat výhodu použití lamp s kulovou baňkou v zemědělské výrobě, tyto lampy poskytují rovnoměrnější rozložení záření v topné zóně.

Uvnitř žárovky je upevněno tělo z wolframového vlákna. Vláknitý materiál tělesa vlákna se odpaří ve vakuu, usadí se na vnitřním povrchu baňky a vytvoří černý povlak.To vede ke snížení světelného toku v důsledku jeho intenzivnější absorpce sklem.

Pro zvýšení životnosti výbojky a snížení rychlosti odpařování vláknitého tělesa je baňka naplněna směsí inertních plynů (argon a dusík).

Přítomnost plynu vytváří tepelné ztráty v důsledku vedení tepla a konvekce. U plynových výbojek se žárovka zahřívá nejen zářením z vlákna, ale také konvekcí a vedením plnicího plynu. Takže ohřev plynu v 500W lampě spotřebuje 9% dodané energie.

U výkonných žárovek s masivním vláknovým tělesem je nárůst tepelných ztrát plynem plně kompenzován prudkým poklesem rozptylu vlákna, takže se vždy uvolňují s plynem.

Na rozdíl od vakuových výbojek je teplota jednotlivých sekcí baněk s inertním plynem závislá na jejich pracovní poloze. Například otočením baňky dnem vzhůru můžete snížit zahřívání spoje kov-sklo z 383-403 na 323-343 K.

Tok záření závisí na tělesné teplotě vlákna. Zvýšení teploty urychluje vypařování wolframu a zvyšuje podíl viditelného světla v toku záření. Proto u výbojek typu IKZ, kde je účinné infračervené záření, se pracovní teplota vlákna sníží z 2973 K (jako u žárovky) na 2473 K s poklesem světelné účinnosti o 60 %. To umožňuje přeměnu až 70 % spotřebované elektřiny na infračervené záření.

Snížení teploty vlákna umožnilo zvýšit životnost infračervených lamp z 1000 na 5000 hodin.Záření žhavícího tělesa o vlnové délce více než 3,5 mikronu (7-8 % celkového toku) je pohlcováno sklem baňky, což je důvodem častých předčasných poruch výbojek v důsledku teplotních rázů.

Ozáření z lampy typu IKZ ve vzdálenosti 50-400 mm od vyhřívaného povrchu se pohybuje od 2 do 0,2 W / cm2.

Schémata energetického záření vytvářeného infračervenou zrcadlovou lampou IKZ o výkonu 250 W ve výšce zavěšení: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 - 80 cm...

Pro přenos tepla sáláním lze použít běžné žárovky s wolframovou spirálkou a žárovkou ve tvaru koule. Zvýšení účinnosti záření je zajištěno napájecím napětím, jehož hodnota je o 5-10% menší než jmenovitá; kromě toho musí být v zařízení instalovány reflektory z leštěného hliníku.

Trubkové infračervené zářiče.

Trubkové zdroje infračerveného záření jsou konstrukčně rozděleny do dvou skupin — s topnými tělesy z kovových odporových slitin a wolframu. První je trubice z obyčejného nebo žáruvzdorného skla o průměru 10–20 mm; Uvnitř trubice je podél středové osy těleso se závitem ve tvaru spirály, na jehož konce je přivedeno napájecí napětí. Takové zářiče nejsou široce používány. Obvykle se používají k vytápění prostor.

Zářiče s wolframovým vláknem mají podobný design jako žárovky. Topné těleso ve formě wolframové spirály je umístěno podél osy trubice a je upevněno na molybdenových držácích připájených ke skleněné tyči. Trubkový radiátor může být vyroben s vnějším nebo vnitřním reflektorem vytvořeným odpařováním stříbra nebo hliníku ve vakuu. Na Obr.3 ukazuje konstrukci takového IR zářiče.

Spektrální rozložení záření z trubicových zářičů se blíží distribuci trubicových zářičů; teplota ohřevu je 2100-2450 K.

Rýže. 3. Konstrukce klasického trubicového IR zdroje. 1 — základna; 2 — tyč; 3 — pružina podpírající tyč; 4 — držáky na molybden; 5 — skleněná tyč; 6 — elektrody; 7 — wolframové vlákno; 8 — skleněná trubice.

Trubkové radiátory nízkého výkonu (100 W) najdou široké využití v zemědělství pro vytápění mladých zvířat a drůbeže. Takže ve Francii se používají k ohřevu mladé drůbeže v klecích. Radiátory jsou instalovány přímo na strop klece, ve výšce 45 cm a zajišťují rovnoměrné vytápění pro 40 kuřat.

Trubicové lampy lze s úspěchem použít při vytváření kombinovaných ozařovacích a osvětlovacích instalací pro mláďata hospodářských zvířat a drůbeže, zvláště pokud vezmeme v úvahu, že UV lampy a lampy pro erytémové osvětlení mají také trubicový design.

Quartz IR zářiče.

Křemenné IR zářiče jsou podobné těm, které jsou popsány výše, až na to, že je použita trubice z křemenného skla. Zde se omezíme na zvažování křemenných IR zářičů s wolframovými topnými články.

Rýže. 4. Zařízení pro infračervenou lampu s vláknem typu KI 220-1000.

Obrázek 4 ukazuje zařízení křemenného trubicového zářiče — výbojky typu KI (KG). Válcová baňka 1 o průměru 10 mm je vyrobena z křemenného skla, které má maximální propustnost v IR spektrální oblasti. 1-2 mg jódu se umístí do baňky a naplní se argonem. Světelné těleso 2, vyrobené ve formě monocoilu, je namontováno podél osy tubusu na wolframových podpěrách 3.

Vstup do výbojky se provádí molybdenovými elektrodami zapájenými do křemenných noh 4. Konce vláknové spirály jsou přišroubovány k vnitřní části objímek 5. Válcové základny 6 jsou vyrobeny z niklového pásku se švem, ve kterém je vnější molybdenové dráty jsou svařeny 7. Teplota základů křemenných zářičů by neměla překročit 573 K. V tomto ohledu je povinné, aby byly radiátory během provozu v ozařovacích zařízeních chlazeny.

V kombinaci se zrcadlovým reflektorem v podobě eliptického válce vytvářejí křemenné výbojky velmi vysokou zářivost. Pokud zrcadlové lampy poskytují záření do 2-3 W / cm2, pak lze z křemenné lampy s reflektorem získat záření až 100 W / cm2.

Křemenné zářiče s wolframovými topnými články vyrábí společnosti jako Osram, Philips, General Electric atd. W pro napětí 110/130 a 220/250 V. Životnost těchto lamp je 5000 hodin.

Rozložení energie záření výbojky KI-220-1000 ve spektru je znázorněno na Obr. 5. Spektrální složení záření generovaného křemennými výbojkami je charakteristické tím, že v oblasti vlnových délek větších než 2,5 mikronu je druhé maximum způsobené zářením z vyhřívané trubice. Přidání jódu do žárovky sníží rozprašování wolframu a tím prodlouží životnost žárovky. U infračervených křemenných výbojek nevede zvýšení napětí nad nominální k prudkému snížení životnosti, proto je možné plynule upravovat tok záření změnou použitého napětí.

Rýže. 5. Rozložení spektra energie záření výbojky typu KI 220-1000 při různých napětích výbojky.

Infračervené křemenné lampy s jódovým cyklem mají následující výhody:

• vysoká specifická hustota záření;

• stabilita toku záření během provozní životnosti. Tok záření na konci životnosti je 98 % původního;

• malé rozměry;

• schopnost odolávat dlouhodobému a velkému přetížení;

• schopnost plynule upravovat tok záření v širokém rozsahu změnou dodávaného napětí.

Hlavní nevýhody těchto lamp:

• při teplotách pouzdra nad 623 K se křemen ničí tepelnou roztažností;

• Žárovky lze provozovat pouze ve vodorovné poloze, jinak může dojít k deformaci žhavícího tělesa vlastní vahou a narušení koloběhu jódu v důsledku koncentrace jódu ve spodní části trubice.

Infračervené lampy s jodovým cyklem se používají k sušení barev a laků na různých zemědělských plochách; pro ohřev hospodářských zvířat (tel, selata atd.).

Zářiče s infračervenými lampami.

K ochraně infračervených lamp před mechanickým poškozením a kapkami vody a také k přerozdělení toku záření v prostoru se používají speciální armatury. Zdroj záření spolu s přípravkem se nazývá napájecí zdroj.

Zářiče s různými infračervenými lampami jsou široce používány v chovech zvířat pro lokální ohřev mladých hospodářských zvířat a drůbeže.