Moderne verwarmingselementen

In het artikel "Elektrische verwarmingselementen" Het werd voornamelijk verteld over buisvormige verwarmingselementen - verwarmingselementen en open spiralen. Bovendien zijn er veel andere elementen, waarvan sommige bijna even oud zijn als de open spiraal, terwijl andere relatief recent zijn verschenen dankzij de ontwikkeling van moderne technologieën. Over deze kachels, nieuw en niet erg, zal in dit artikel worden besproken.

Infrarood verwarmingselementen

Ze worden voornamelijk in verschillende apparaten gebruikt infraroodstralers voor ruimteverwarming. Simpel gezegd, dit zijn verwarmingstoestellen die comfort creëren in een huis, appartement, kantoor of werkplaats. Voor verschillende omstandigheden wordt een grote verscheidenheid aan verwarmingsontwerpen gebruikt. Infraroodstralers kunnen ook worden gebruikt in verschillende technologische apparatuur waar verwarming van bepaalde objecten vereist is.

Een opvallend voorbeeld van dergelijke technologische apparatuur zijn infrarood soldeerstations en moderne laboratoriumverwarmingskasten en ovens. IR-verwarming wordt veel gebruikt in groepssolderen van printplaten met SMD-componenten.

Figuur 1. Installatie van groepssolderen met IR-verwarming: 1 - uitlaatventilatie, 2 - matrix van IR-lampen, 3 - plaat, 4 - IR-lamp, 5 - reflector, 6 - koelapparaat, 7 - transportband

IR-straling, wat het is en hoe het werkt

Infraroodstraling is een van de componenten van het zonnespectrum. IR-stralen bevinden zich in het gebied met de laagste frequentie van zonlicht. Zij zijn het die ons warmte naar de aarde brengen. Tegelijkertijd gaan infraroodstralen ongehinderd door de lucht zonder deze te verwarmen. Het aardoppervlak wordt verwarmd, en alles wat wordt gevonden in het pad van zonlicht. En alleen dan verwarmt lucht van warme voorwerpen. Daarom is de lucht 's ochtends koel totdat de zon opkomt. Infraroodstralers, die de basis vormen van industriële en huishoudelijke kachels.

Het bereik van door de mens gemaakte IR-stralers is natuurlijk niet zo breed als dat van zonlicht en bevindt zich in het lange golflengtegebied van het IR-bereik met een golflengte van λ = 50-2000 μm. Bovendien, hoe lager de temperatuur van het verwarmde lichaam, hoe langer de golflengte. Over het algemeen is het bereik van IR-straling veel breder en is het verdeeld in drie subbereiken

• kortegolfgebied: λ = 0,74-2,5 micron,

• middengolfgebied: λ = 2,5-50 micron,

• lang golflengtegebied: λ = 50-2000 micron,

maar infraroodverwarmingselementen werken alleen in het lange golflengtegedeelte van het IR-spectrum. Verschillende IR-verwarmingselementen vormen de basis voor het maken van infraroodverwarmers. Omdat de warmte van infraroodverwarmingselementen hoofdzakelijk wordt overgedragen door warmtestraling, worden ze vaak infraroodzenders genoemd.

Hoe zijn IR-kachels geregeld?

Het ontwerp van de IR-verwarmer is in feite eenvoudig en pretentieloos: het verwarmingselement - de radiator wordt in de behuizing van een of ander ontwerp geplaatst, in de behuizing bevindt zich een reflector - reflector, aansluitingen voor het aansluiten van de radiator en externe aansluitingen voor externe draden. Figuur 2 toont precies zo'n eenvoudige versie van de verwarmer.

Figuur 2. Ontwerp van de IR-verwarmer: 1 - reflector (reflector), 2 - beschermnet, 3 - schakelaar, 4 - montagebeugel, 5 - infrarood koolstoflamp, 6 - afdekking, 7 - aansluitdoos, 8 - netsnoer, 9 - een vork.

Het is meteen duidelijk dat de kachel van dit ontwerp erg lijkt op een schijnwerper voor halogeenlampen, die wordt gebruikt om reclame te verlichten, gevels te bouwen, trappen van de veranda, een deel van de tuin bij het huis. Over het algemeen een relatief klein gebied, de zogenaamde lokale verlichting.

Daarom is het met behulp van IR-kachels ook mogelijk om niet het hele gebied van de kamer te verwarmen, maar slechts een deel ervan. Energiebesparing is zichtbaar voor het blote oog: waarom de hele kamer verwarmen als u slechts één hoek kunt verwarmen? Een voorbeeld van individuele verwarming van een kantoormedewerker is weergegeven in figuur 3.

Figuur 3. Spot IR-verwarming

Dit is precies de verwarmingsoptie die kan worden verkregen met behulp van de in figuur 2 getoonde verwarming. Als u verwarming wilt maken, bijvoorbeeld in een café, hebt u kachels nodig met een iets ander ontwerp dat in het plafond kan worden geïnstalleerd, zoals lampen met fluorescentielampen. Deze optie wordt weergegeven in figuur 4. In principe kunnen kachels boven elke tafel worden gehangen, of gewoon in een dambordpatroon.

Figuur 4. Volledige verwarming

Je kunt veel vergelijkbare verwarmingsschema's vinden, omdat IR-kachels worden gebruikt om ruimtes groot genoeg te verwarmen: werkplaatsen, magazijnen, werkplaatsen en zelfs kleine buitenruimtes. Het kan bijvoorbeeld een tuinhuisje bij het huis zijn of een restaurantportiek met tafels. De infraroodverwarming in figuur 2 maakt gebruik van een infrarood-koolstoflamp, wat is het, hoe is het opgesteld en wat zijn de eigenschappen?

Koolstof lamp

Het is een vacuümbuis gemaakt van kwartsglas, waarin zich een stralingselement bevindt van koolstof (koolstof) vezel, meer bepaald van verschillende vezels die in een bundel zijn gedraaid. Soms wordt dit stralende element een koolstofspiraal genoemd, hoewel dit niet helemaal correct is.

Koolstofvezel is relatief recent verschenen, maar is in verschillende technologieën enorm populair geworden. Daar worden niet alleen koolstofemitters van gemaakt. Met behulp van speciale technologieën is koolstofvezel gemaakt van koolstofvezel.

Het scala aan toepassingen van koolstofplastiek is zeer breed, ongeveer twintig richtingen: van vliegtuig- en rakettechnologie tot snaren voor muziekinstrumenten. Koolstofplastic wordt veel gebruikt in de auto-industrie, voornamelijk in sportwagens. Degenen die dol zijn op amateur- en sportvissen, waardeerden alle charmes van carbonhengels.

Koolstofvezel heeft een vezelachtige structuur, die het stralingsgebied aanzienlijk vergroot. Dit gebied is tientallen en honderden keren groter dan het gebied van de spiraal van nichrome, wolfraam, keramiek, flamentine of andere materialen. Een dergelijk ontwikkeld gebied leidt ertoe dat de warmteoverdracht van koolstofvezel 30 ... 40% hoger is dan die van conventionele verwarmingselementen.

Wanneer spanning wordt aangelegd, warmt de koolstofvezel onmiddellijk op, bovendien begint onmiddellijk de opwekking van stralingswarmte zonder schadelijke straling in het ultraviolette deel van het spectrum. Verhoogde warmteoverdracht van koolstofvezel leidt tot een zuiniger energieverbruik dan conventionele kachels gemaakt van nichrome spiraal.

Met hetzelfde stroomverbruik genereren koolstofverwarmers meer warmte. De warmte gaat niet onder het plafond, zoals bij verwarming, bijvoorbeeld een olieradiator of een cv-batterij.

De optische straling van koolstoflampen is erg klein. Een licht zichtbare rode gloed heeft helemaal geen invloed op het gezichtsvermogen, verblindt niet, maar de gloed is nog steeds merkbaar. Figuur 5 toont een werkende huishoudelijke kachel op basis van koolstoflampen.

Figuur 5. Werking met koolstofverwarming

Bovenaan de kachel bevinden zich schakelaars die de bedrijfsmodi instellen. In de stand van de kachel bevindt zich een elektrische aandrijving, waardoor de kachel in verschillende richtingen schommelt, net zoals fans het doen. Met deze beurten wordt een toename van het verwarmingsgebied bereikt.

Zie ook over dit onderwerp:Interessante feiten over infraroodverwarming

Keramische infraroodstralers (emitters)

Ze zijn een gewone kachel, "gevangen" in een keramische schaal - het geval. Keramiek wordt verwarmd door warmte van de verwarmer, en reeds daaruit worden thermische stralen uitgestraald in de externe omgeving. De keramische schaal heeft een oppervlakte die meerdere keren de oppervlakte van de verwarmer is; daarom wordt warmte actiever gegeven.

Het uiterlijk van de keramische verwarmer is weergegeven in figuur 6. Dergelijke verwarmers worden vaak paneel-infraroodverwarmers genoemd. De vorm van de verwarmingspanelen is het meest divers. De verwarmer kan vlak, concaaf of omgekeerd convex zijn.

Figuur 6. Uiterlijk van een keramische verwarmer

Aan de voorkant kunt u de configuratie van de kachel overwegen, aan de achterkant zijn er draaddraden geïsoleerd met keramische kralen. De werktemperatuur van keramische kachels is 700 ... 750 graden, het specifieke oppervlaktevermogen is maximaal 64 kW / m2. De kracht van keramische kachels kan variëren van enkele tientallen watt tot enkele kilowatt. Wat heet, voor alle gelegenheden.

Sommige soorten keramische kachels hebben een open, zichtbare spoel, zoals het type HSR. De bedrijfstemperatuur van de kachel is 900 ° C; de kachel is ontworpen voor snelle verwarming. Het uiterlijk van de HSR-verwarmer is weergegeven in figuur 7.

Figuur 7. HSR-type verwarming

Keramische IR-kachels zijn er in drie soorten: volumetrisch (vast), hol, evenals kachels met een ingebouwd thermokoppel. Volumetrische elementen zijn voldoende inert, langdurig opwarmen en langzaam afkoelen. In gevallen waar u periodieke aan / uitverwarming nodig hebt, worden holle verwarmingen gebruikt.

Ze zijn minder inert, waardoor ze kunnen worden gebruikt in verschillende technologische processen, waar het nodig is om de exacte temperatuur van het werkmedium te handhaven door de zender periodiek aan / uit te zetten. Vanwege de verminderde massa is de verwarmingssnelheid van holle zenders 40% hoger dan die van bulk.

In tegenstelling tot bulkzenders, is de meeste straling van holle zenders naar voren gericht. Straling terug wordt voorkomen door een holle thermische barrière vanaf de achterkant, die spaarzame temperatuuromstandigheden biedt voor elementen van huisconstructies en ook de efficiëntie van de emitter verhoogt. In vergelijking met volume radiatoren van hetzelfde vermogen, bereikt de vermindering van het elektriciteitsverbruik 15%.

Bij gebruik van een volumestraler kan een dergelijke warmteverdeling alleen worden verkregen met behulp van een reflector. Sommige soorten IR-stralers met paneel hebben een ingebouwd thermokoppel type K of J, waardoor de temperatuur nauwkeurig kan worden geregeld en geregeld. Het is erg handig voor gebruik in technologische processen.

Er zijn veel technologische processen waarbij IR-zenders worden gebruikt. Hier zijn er een paar:

• Verf drogen (tweecomponentenverven, epoxyvernis),

• Kunststofverwerking (vulkanisatie van PVC, thermovormen van ABS-kunststof, polyethyleen, polystyreen, delen van een carrosserie, poedercoating)

• Lijm drogen

• Voedselverwerking (verwarmen, grillen, steriliseren en pasteuriseren),

• Textiel (zeefdruk, emblemen op t-shirts, tapijtlatexing),

• Schoonheid en gezondheid (infrarood warmtecabines, sauna's)

Edison infrarood keramische lampen

Met betrekking tot holle keramische emitters, zijn verkrijgbaar met een E27-kap, zoals een conventionele gloeilamp. Deze basis is lang geleden uitgevonden door de grote uitvinder T. Edison. Het is de letter "E" in de naam van de dop die de naam van de uitvinder onsterfelijk maakt, en 27 is de diameter van de dop in millimeters. Het ontwerp is erg handig: ze hebben het eenvoudig in een cartridge geschroefd in plaats van een gloeilamp, en het werd meteen warm!

Er wordt aangenomen dat deze kachels het meest worden gebruikt in de veehouderij.Zelfs op Chinese locaties met gratis bezorging, uit een onhandige machinevertaling uit het Engels, kunt u begrijpen dat deze kachels zijn ontworpen voor stallen, pluimveestallen en varkensstallen.

Waarom kan zo'n radiator niet worden opgehangen als hij niet thuis is, dan tenminste op de werkplek? Het is verre van geheim dat onze werkgevers niet de moeite nemen om normale werkomstandigheden te creëren: in de zomer is er niet voldoende airconditioning en in de herfst, wanneer de verwarming nog niet is ingeschakeld, moet u een katoenen gewatteerde jas aantrekken in de werkplaats, werkplaats of op de ontwerpafdeling.

Voor de kachels van Edison zijn metalen reflectoren beschikbaar, waarmee de warmteoverdracht in de juiste richting kan worden verhoogd en het thermische effect op muren en plafonds kan worden verminderd. Eigenlijk voor dezelfde doeleinden, reflectoren gebruikt met andere soorten kachels dienen ook. Het uiterlijk van de verwarmer met de E27-basis wordt getoond in figuur 8.

Figuur 8. Edison infraroodlamp

Natuurlijk is het noodzakelijk om dergelijke "bollen" in een keramische cartridge op hoge temperatuur te schroeven.

Kwarts en halogeenzenders

Ze zijn een verzegelde vacuümbuis gemaakt van kwartsglas, met daarin een spiraal van metaal met een hoge weerstand. In feite is dit conventionele wolfraam halogeenlampen. Afhankelijk van het ontwerp van de spiraal zijn de emitters verdeeld in twee reeksen infraroodstraling - middengolfzenders en kortegolfzenders.

In de eerste daarvan heeft de spiraal een stervorm en ten tweede bevindt zich in de kwartsbuis een ondersteunde gloeidraad, die perfect zichtbaar is door transparant kwartsglas. De vraag is, waarom spiralen van verschillende ontwerpen maken, wat is het resultaat van dergelijk technologisch onderzoek?

Halogeenzenders met een ondersteunde gloeidraad werken in het hoge frequentiebereik van de IR en bieden de mogelijkheid om tot 2600 ° C te verwarmen. Dit verwarmingselement heeft een hoog vermogen, zeer snelle reactietijd, waardoor het onmisbaar is in korte cyclische processen waar een hoog specifiek vermogen vereist is.

Verwarmingselementen voor verwarmingsvliegtuigen

Verwarming tot zulke hoge temperaturen is verre van altijd noodzakelijk, en in deze gevallen is het noodzakelijk om andere verwarmers te gebruiken die warmte niet door straling doorgeven, maar in direct contact met het verwarmde object. In dit geval wordt het oppervlak van een bepaald gebied en een bepaalde vorm verwarmd, zowel vlak als gebogen. Een van deze soorten kachels zijn platte elastische kachels gemaakt van siliconen.

Siliconen is een organosiliciumpolymeer bestaande uit silicium- en koolstofatomen. Afhankelijk van het molecuulgewicht kunnen deze polymeren vloeibaar (organosiliciumvloeistoffen), elastisch (organosiliciumrubbers) of vaste producten (organosiliciumkunststoffen) zijn.

Organosiliciumpolymeren hebben goede diëlektrische eigenschappen, worden gekenmerkt door een hoge hittebestendigheid, goede waterafstotende eigenschappen, fysiologische inertheid, waardoor ze kunnen worden gebruikt om vlakke verwarmingselementen te creëren. Dit ontwerp wordt siliconen-verwarmingsmatten genoemd en wordt gebruikt in gevallen waarin gelijkmatige verwarming van elk oppervlak vereist is.

Siliconen verwarmingselementen

Ze zijn een constructie van twee lagen siliconen, waartussen een verwarmingsdraad of een geëtste verwarmingsfilm is geplaatst, waarmee u verschillende verwarmingsparameters kunt krijgen. Om de mechanische sterkte te vergroten, is siliconen versterkt met textielglasvezel.

Deze kachels hebben een hoge respons (korte verwarming / koeltijd), de nauwkeurigheid van het handhaven van de temperatuur is vrij hoog, vooral als de kachel is uitgerust met een temperatuursensor en een thermostaat.

De geometrische afmetingen van de siliconenmatten zijn klein, de dikte van de kachels begint vanaf 0,7 mm, waardoor ze op verschillende gebieden kunnen worden gebruikt, variërend van ruimtevaartuigen tot het verwarmen van vaten met olie of verf.

Siliconenverwarmers hebben een verhoogde weerstand tegen vocht en vocht, daarom worden ze aanbevolen voor laboratoriumapparatuur, toepassingen op het gebied van catering en om elektronische apparatuur te beschermen tegen bevriezing en condensatie. De enige beperking voor het gebruik van siliconenverwarmingselementen kan een relatief lage bedrijfstemperatuur zijn: 200 ° C in continu bedrijf en 230 ° C voor een korte tijd. Het uiterlijk van siliconenverwarmers wordt weergegeven in figuur 9.

Figuur 9. Siliconenverwarmers

De verwarmer van de geëtste film wordt getoond in figuur 10. Natuurlijk wordt dit geleidende pad voorwaardelijk getoond, in feite wordt het bedekt door een andere laag siliconen.

Figuur 10

Verwarmers met geëtste elementen, evenals verwarmers met een verwarmingsdraad, zijn verkrijgbaar in een breed scala aan vormen en maten, echter geëtste elementen bieden een breed scala aan warmteverdelingsschema's. Bovendien biedt het grote oppervlak van het geëtste verwarmingselement een hogere vermogensdichtheid en uniforme warmteverdeling. De afstand tussen de geëtste geleiders kan iets minder worden verkregen dan bij het gebruik van een verwarmingsdraad.

Voor eenvoudige installatie zijn veel siliconenverwarmers aan de achterkant uitgerust met een zelfklevende film. Moderne lijmtechnologieën maken het mogelijk om zelfs bij verhoogde temperaturen duurzame verbindingen te maken, waarbij siliconenverwarmers werken, zodat de verbinding betrouwbaar en duurzaam is.

Vatverwarmers worden vaak thermische shirts genoemd. Dezelfde shirts bestaan ​​voor het verwarmen van containers, evenals de bodems van vaten en containers. Natuurlijk zijn deze kachels vlak en komen hun afmetingen overeen met de afmetingen van vaten of containers. Micanite-kachels

Ook van toepassing op platte verwarmingselementen. Hun basis is micanite - micapapier. De basis is een kruimel van natuurlijke mica, verbonden met een hittebestendig bindmiddel. Verschillende lagen van dergelijk papier worden geperst en verwerkt onder hoge druk en temperatuur, wat resulteert in platen van de gewenste grootte.

Om prestaties en mechanische sterkte te garanderen, worden "sandwiches" van micanite geproduceerd in een behuizing van dun metaal, waarmee u verwarmers van verschillende vormen kunt maken. Figuur 11 toont een vlakke micanietverwarmer en een manchetverwarmer. Dergelijke verwarmers worden gebruikt in apparatuur voor het verwerken van kunststoffen, waarvan de smelttemperatuur ligt in het bereik van 180 ... 240 ° C, wat vrij acceptabel is voor micanietverwarmers.

Figuur 11. Micanite-kachels

Om de warmteoverdracht te verbeteren, worden kachels in metalen behuizingen met metalen beugels en klemmen op het verwarmde element gedrukt, of zelfs eenvoudig met draad vastgebonden.

Momenteel zijn er heel veel verschillende systemen en ontwerpen van kachels waarmee u technologische taken kunt uitvoeren. In dit artikel werd slechts een klein deel ervan beschreven. Als iemand serieus geïnteresseerd is in dit probleem, in het bijzonder elk type verwarming, de technologie van de toepassing, kan dergelijke informatie altijd worden gevonden in zoekmachines op internet.

Zie ook:Moderne huishoudelijke elektrische kachels