فئات: كهربائيين المبتدئين, كيف يعمل؟
مرات المشاهدة: 73724
تعليقات على المادة: 4
عناصر التدفئة الحديثة
في المقال "عناصر التدفئة الكهربائية" قيل أساسا عن عناصر التدفئة أنبوبي - عناصر التدفئة واللوالب المفتوحة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من العناصر الأخرى ، بعضها تقريبًا في نفس عمر دوامة مفتوحة ، في حين ظهرت عناصر أخرى مؤخرًا نسبيًا ، وذلك بفضل تطور التقنيات الحديثة. حول هذه السخانات ، جديدة وليست للغاية ، سيتم مناقشتها في هذه المقالة.
عناصر التسخين بالأشعة تحت الحمراء
يتم استخدامها في الأجهزة المختلفة ، في المقام الأول سخانات الأشعة تحت الحمراء لتسخين الفضاء. ببساطة ، هذه هي أجهزة التدفئة التي تخلق الراحة في المنزل أو الشقة أو المكتب أو ورشة العمل. لمختلف الظروف ، يتم استخدام مجموعة واسعة من تصاميم سخان. يمكن أيضًا استخدام سخانات الأشعة تحت الحمراء في المعدات التكنولوجية المختلفة حيث يتطلب الأمر تسخين بعض الأشياء.
ومن الأمثلة الصارخة على هذه المعدات التكنولوجية محطات اللحام بالأشعة تحت الحمراء وخزائن التدفئة والأفران الحديثة في المختبرات. الأشعة تحت الحمراء التدفئة تستخدم على نطاق واسع في مجموعة لحام لوحات الدوائر المطبوعة مع مكونات مصلحة الارصاد الجوية.
الشكل 1. تركيب مجموعة لحام مع تسخين الأشعة تحت الحمراء: 1 - تهوية العادم ، 2 - مصفوفة من مصابيح الأشعة تحت الحمراء ، 3 - لوحة ، 4 - مصباح الأشعة تحت الحمراء ، 5 - عاكس ، 6 - جهاز التبريد ، 7 - ناقل
الأشعة تحت الحمراء ، ما هو ، وكيف يعمل
الأشعة تحت الحمراء هي واحدة من مكونات الطيف الشمسي. تقع أشعة تحت الحمراء في أقل منطقة تردد من أشعة الشمس. هم الذين يجلبون لنا الدفء إلى الأرض. في الوقت نفسه ، تمر الأشعة تحت الحمراء دون عوائق عبر الهواء دون تسخينها على الإطلاق. يتم تسخين سطح الأرض ، وكل شيء موجود في مسار ضوء الشمس. وعندها فقط ، يسخن الهواء من الأجسام الدافئة. هذا هو السبب في أن الهواء بارد في الصباح حتى تشرق الشمس. سخانات الأشعة تحت الحمراء ، والتي هي أساس الصناعية و سخانات المنزلية.
بطبيعة الحال ، فإن مجموعة سخانات الأشعة تحت الحمراء من صنع الإنسان ليست واسعة مثل مجموعة أشعة الشمس ، وتقع في منطقة الطول الموجي الطويل من نطاق الأشعة تحت الحمراء مع الطول الموجي λ = 50-2000 ميكرون. علاوة على ذلك ، كلما انخفضت درجة حرارة الجسم المسخن ، زاد طول الموجة. بشكل عام ، يكون نطاق الأشعة تحت الحمراء أوسع بكثير وينقسم إلى ثلاثة فروع فرعية
• منطقة الموجة القصيرة: 0.7 = 0.74-2.5 ميكرون ،
• منطقة منتصف الموجة: 2.5 = 2.5-50 ميكرون ،
• منطقة الطول الموجي الطويل: 50 = 50-2000 ميكرون ،
لكن عناصر التسخين بالأشعة تحت الحمراء تعمل فقط في الجزء ذي الطول الموجي الطويل من طيف الأشعة تحت الحمراء. عناصر تسخين الأشعة تحت الحمراء المختلفة هي الأساس لإنشاء سخانات الأشعة تحت الحمراء. نظرًا لأن الحرارة المنبعثة من عناصر التسخين بالأشعة تحت الحمراء تنتقل بشكل أساسي عن طريق الإشعاع الحراري ، فإنها تسمى غالبًا بواعث الأشعة تحت الحمراء.
كيف يتم ترتيب سخانات الأشعة تحت الحمراء؟
في الواقع ، فإن تصميم سخان الأشعة تحت الحمراء بسيط وبسيط: عنصر التسخين - يتم وضع المبرد في حالة تصميم واحد أو آخر ، ويوجد داخل العلبة عاكس عاكس ، ومحطات لتوصيل الرادياتير ، ومحطات خارجية للأسلاك الخارجية. يوضح الشكل 2 مثل هذا الإصدار البسيط من المدفأة.
الشكل 2. تصميم سخان الأشعة تحت الحمراء: 1 - العاكس (العاكس) ، 2 - شبكة واقية ، 3 - التبديل ، 4 - شريحة متزايدة ، مصباح الكربون 5 - الأشعة تحت الحمراء ، 6 - غطاء ، 7 - مربع المحطة ، 8 - سلك الطاقة ، 9 - شوكة.
من الواضح على الفور أن سخان هذا التصميم يشبه إلى حد بعيد الأضواء الخاصة بمصابيح الهالوجين ، والتي تستخدم لإلقاء الضوء على الإعلانات ، واجهات المباني ، وخطوات الشرفة ، وهي جزء من الفناء بالقرب من المنزل. بشكل عام ، مساحة صغيرة نسبيا ، ما يسمى الإضاءة المحلية.
لذلك ، باستخدام سخانات الأشعة تحت الحمراء ، يمكن أيضًا تسخين المنطقة بأكملها من الغرفة ، ولكن فقط جزء منها. التوفير في الطاقة ملحوظ للعين المجردة: لماذا تسخين الغرفة بأكملها إذا كان يمكنك تسخين زاوية واحدة فقط؟ يظهر مثال على التسخين الفردي لموظف مكتب في الشكل 3.
الشكل 3. بقعة التدفئة الأشعة تحت الحمراء
هذا هو بالضبط خيار التدفئة الذي يمكن الحصول عليه باستخدام المدفأة الموضحة في الشكل 2. إذا كنت تريد إجراء التدفئة ، على سبيل المثال في المقهى ، ستحتاج إلى سخانات ذات تصميم مختلف قليلاً يمكن تثبيتها في السقف ، مثل المصابيح ذات المصابيح الفلورية. يظهر هذا الخيار في الشكل 4. من حيث المبدأ ، يمكن تعليق السخانات على كل طاولة ، أو ببساطة في نمط رقعة الشطرنج.
الشكل 4. التدفئة الكاملة
يمكنك العثور على الكثير من مخططات التدفئة المماثلة ، لأن سخانات الأشعة تحت الحمراء تستخدم لتدفئة غرف كبيرة جدًا: الورش والمستودعات وورش العمل وحتى المناطق الخارجية الصغيرة. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون مقصورة بالقرب من المنزل أو شرفة المطعم مع الجداول. يستخدم سخان الأشعة تحت الحمراء الموضح في الشكل 2 مصباح كربون بالأشعة تحت الحمراء ، ما هو ، وكيف يتم ترتيبه ، وما هي خصائصه؟
مصباح الكربون
إنه أنبوب فراغ مصنوع من زجاج الكوارتز ، يوجد بداخله عنصر مشع مصنوع من ألياف الكربون (الكربون) ، وبشكل أكثر دقة من عدة ألياف ملتوية في حزمة. في بعض الأحيان ، يُطلق على هذا العنصر المشع دوامة الكربون ، على الرغم من أن هذا غير صحيح تمامًا.
ظهر ألياف الكربون مؤخرًا نسبيًا ، ولكنه اكتسب شعبية كبيرة في مختلف التقنيات. ليس فقط بواعث الكربون مصنوعة من ذلك. باستخدام تقنيات خاصة مصنوعة من ألياف الكربون من ألياف الكربون.
إن نطاق تطبيقات البلاستيك الكربوني واسع للغاية ، حوالي عشرين اتجاهًا: من تكنولوجيا الطائرات والصواريخ إلى أوتار الآلات الموسيقية. تستخدم CFRPs على نطاق واسع في صناعة السيارات ، وخاصة في السيارات الرياضية. أولئك الذين مغرمون من الصيد والهواة والرياضة ، عن تقديره لجميع سحر قضبان الكربون.
يحتوي ألياف الكربون على بنية ليفية ، مما يزيد بشكل كبير من مساحة الإشعاع. هذه المنطقة أكبر بعشرات ومئات المرات من مساحة دوامة نيتشروم أو تنجستين أو سيراميك أو فلامينتين أو مواد أخرى. هذه المنطقة المتقدمة تؤدي إلى حقيقة أن انتقال الحرارة من ألياف الكربون هو 30 ... أعلى بنسبة 40 ٪ من عناصر التدفئة التقليدية.
عندما يتم تطبيق الجهد ، ترتفع درجة حرارة الألياف الكربونية على الفور ، ويبدأ على الفور إنتاج الحرارة المشعة ، ودون إشعاع ضار في الجزء فوق البنفسجي من الطيف. تؤدي زيادة انتقال الحرارة من ألياف الكربون إلى استهلاك طاقة أكثر اقتصادا من سخانات تقليدية مصنوعة من دوامة نيتشروم.
مع استهلاك الطاقة نفسه ، تولد سخانات الكربون المزيد من الحرارة. لا تمر الحرارة تحت السقف ، كما في حالة التدفئة ، على سبيل المثال ، المبرد بالزيت أو بطارية التدفئة المركزية.
الإشعاع البصري للمصابيح الكربونية صغير جداً. التوهج الأحمر المرئي قليلاً لا يؤثر على الرؤية على الإطلاق ، ولا يعمى ، لكن التوهج لا يزال ملحوظًا. يوضح الشكل 5 مدفأة منزلية عاملة تعتمد على مصابيح الكربون.
الشكل 5. عملية سخان الكربون
في الجزء العلوي من المدفأة توجد مفاتيح تضبط أوضاع التشغيل. يوجد في حامل المدفأة محرك كهربائي ، مما يخلق هزازًا للسخان في اتجاهات مختلفة ، مثل طريقة عمل المعجبين. مع هذه المنعطفات ، يتم تحقيق زيادة في منطقة التدفئة.
انظر أيضا في هذا الموضوع:حقائق مثيرة للاهتمام حول التدفئة بالأشعة تحت الحمراء
سخانات الأشعة تحت الحمراء السيراميك (بواعث)
هم سخان عادي ، "سجن" في قذيفة من السيراميك - القضية. يتم تسخين السيراميك بالحرارة من المدفأة ، ومنه بالفعل ، تنبعث الأشعة الحرارية في البيئة الخارجية. تبلغ مساحة الخزان عدة أضعاف مساحة المدفأة ، وبالتالي يتم إعطاء الحرارة بشكل أكثر نشاطًا.
يظهر الشكل 6. سخان السخان السيراميك في الشكل 6. وغالبا ما تسمى هذه السخانات سخانات الأشعة تحت الحمراء لوحة. شكل لوحات التدفئة هو الأكثر تنوعا. قد يكون السخان مسطحًا أو مقعرًا أو على العكس من ذلك محدب.
الشكل 6. مظهر سخان السيراميك
على السطح الأمامي ، يمكنك التفكير في تكوين المدفأة ؛ على السطح الخلفي توجد أسلاك توصيل معزولة بخرز من السيراميك. درجة حرارة تشغيل سخانات السيراميك هي 700 ... 750 درجة ، والطاقة السطحية المحددة تصل إلى 64 كيلو واط / م 2. يمكن أن تتراوح قوة سخانات السيراميك من عدة عشرات من واط إلى عدة كيلووات. ما يسمى ، لجميع المناسبات.
تحتوي بعض أنواع سخانات السيراميك على ملف مفتوح ومرئي ، مثل نوع HSR. درجة حرارة تشغيل السخان هي 900 درجة مئوية ؛ تم تصميم السخان للتدفئة السريعة. يظهر شكل سخان HSR في الشكل 7.
الشكل 7. HSR نوع سخان
سخانات الأشعة تحت الحمراء الخزفية تأتي في ثلاثة أنواع: الحجمي (الصلبة) ، أجوف ، وكذلك سخانات مع المدمج في الحرارية. العناصر الحجمية هي بالقصور الذاتي بما فيه الكفاية ، والاحماء لفترة طويلة وتبرد ببطء. في الحالات التي تحتاج فيها إلى تشغيل / إيقاف تشغيل السخان الدوري ، يتم استخدام سخانات جوفاء.
فهي أقل قدرة على القصور الذاتي ، مما يسمح باستخدامها في العمليات التكنولوجية المختلفة ، حيث يكون من الضروري الحفاظ على درجة الحرارة الدقيقة لوسط العمل عن طريق تشغيل / إيقاف تشغيل باعث بشكل دوري. بسبب انخفاض الكتلة ، فإن معدل تسخين بواعث جوفاء أعلى بنسبة 40 ٪ من تلك السائبة.
على عكس بواعث السائبة ، يتم توجيه معظم الإشعاعات الصادرة من بواعث جوفاء إلى الأمام. يتم منع الظهر من الإشعاع بواسطة حاجز حراري مجوف من الجانب الخلفي ، والذي يوفر ظروف حرارة متدنية لعناصر الهياكل السكنية ، وكذلك يزيد من كفاءة باعث. بالمقارنة مع مشعات الصوت من نفس الطاقة ، فإن الانخفاض في استهلاك الكهرباء يصل إلى 15٪.
عند استخدام المبرد الصوتي ، لا يمكن الحصول على توزيع الحرارة هذا إلا باستخدام عاكس. تحتوي بعض أنواع سخانات الأشعة تحت الحمراء للألواح على نوع حراري مدمج K أو J ، مما يسمح بالتحكم الدقيق في درجة الحرارة وتنظيمها. انها مريحة جدا للاستخدام في العمليات التكنولوجية.
هناك الكثير من العمليات التكنولوجية التي تستخدم بواعث الأشعة تحت الحمراء. فيما يلي عدد قليل منها:
-
تجفيف الطلاء (الدهانات ثنائية المكونات ، ورنيش الإبوكسي) ،
-
معالجة البلاستيك (الفلكنة من PVC ، بالحرارة من البلاستيك ABS ، والبولي ايثلين والبوليسترين ، وأجزاء من الجسم التلقائي ، مسحوق الطلاء)
-
تجفيف لاصق
-
تجهيز الأغذية (الحفاظ على تسخين ، استجواب ، التعقيم والبسترة) ،
-
المنسوجات (طباعة حريرية ، شارات على القمصان ، لاتكس السجاد) ،
-
الجمال والصحة (مقصورات الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، وحمامات البخار)
اديسون مصابيح الأشعة تحت الحمراء السيراميك
تتوفر بواعث السيراميك المجوفة ، مع غطاء E27 ، مثل مصباح وهاج التقليدية. اخترعت هذه القاعدة منذ فترة طويلة من قبل المخترع الكبير ت. إديسون. إنه الحرف "E" باسم الغطاء الذي يخلد اسم المخترع ، و 27 هو قطر الغطاء بالمليمترات. التصميم مريح للغاية: لقد قاموا ببساطة بتثبيته في خرطوشة بدلاً من مصباح ساطع ، وعلى الفور أصبح الجو دافئًا!
ويعتقد أن هذه السخانات غالبا ما تستخدم في تربية الحيوانات.حتى في المواقع الصينية مع التوصيل المجاني ، من الترجمة الآلية الخرقاء من اللغة الإنجليزية ، يمكنك أن تفهم أن هذه السخانات مصممة لتربية الأبقار ومنازل الدواجن وتصنيع الخنازير.
لماذا لا يمكن تعليق هذا الرادياتير إن لم يكن في المنزل ، ثم في مكان العمل على الأقل؟ بعد كل شيء ، ليس سراً أن أرباب عملنا لا يكلفون أنفسهم عناء خلق ظروف عمل طبيعية: في فصل الصيف لا يوجد ما يكفي من أجهزة تكييف الهواء ، وفي فصل الخريف ، عندما لا تكون التدفئة قيد التشغيل بعد ، يتعين عليك ارتداء سترة مبطنة بالقطن في ورشة العمل أو ورشة العمل أو في قسم التصميم.
العاكسات المعدنية متوفرة في سخانات Edison ، والتي تسمح بزيادة نقل الحرارة في الاتجاه الصحيح وتقليل التأثير الحراري على الجدران والسقوف. في الواقع لنفس الأغراض ، تعمل العواكس المستخدمة مع أنواع أخرى من السخانات أيضًا. يظهر الشكل 8 مظهر السخان مع قاعدة E27.
الرقم 8. اديسون مصباح الأشعة تحت الحمراء
وبطبيعة الحال ، لا بد من ربط هذه "المصابيح" بخرطوشة خزفية ذات درجة حرارة عالية.
بواعث الكوارتز والهالوجين
إنها أنبوب فراغ مختوم مصنوع من زجاج الكوارتز ، يوجد بداخله دوامة مصنوعة من المعدن مع مقاومة عالية. في الواقع ، هذا مصابيح الهالوجين التنغستن التقليدية. اعتمادًا على تصميم اللولب ، تنقسم البواعث إلى مجموعتين من الإشعاعات تحت الحمراء - بواعث الموجة المتوسطة وانبعاثات الموجات القصيرة.
في الأولى منها ، يكون الحلزوني على شكل نجمة ، وثانيًا ، يوجد خيوط مدعومة داخل أنبوب الكوارتز ، وهو مرئي تمامًا من خلال زجاج الكوارتز الشفاف. والسؤال هو ، لماذا جعل اللوالب التصاميم المختلفة ، ما هي نتيجة هذا البحث التكنولوجي؟
تعمل بواعث الهالوجين ذات الشعيرة المدعومة في نطاق التردد العالي من الأشعة تحت الحمراء ، وتوفر القدرة على تسخين يصل إلى 2600 درجة مئوية. يحتوي عنصر التسخين هذا على طاقة عالية ووقت استجابة سريع للغاية ، مما يجعله لا غنى عنه في العمليات الدورية القصيرة التي تتطلب طاقة محددة عالية.
عناصر التدفئة للطائرات التدفئة
إن التسخين في درجات الحرارة المرتفعة هذه ليس ضروريًا دائمًا ، وفي هذه الحالات ، من الضروري استخدام سخانات أخرى تنقل الحرارة ليس عن طريق الإشعاع ، ولكن في اتصال مباشر مع الجسم الساخن. في هذه الحالة ، يتم تسخين سطح منطقة معينة وشكلها ، سواء مسطحة أو منحنية. أحد هذه الأنواع من السخانات هي سخانات مرنة مسطحة مصنوعة من السيليكون.
السيليكون عبارة عن بوليمر عضوي سيليكون يتكون من ذرات السيليكون والكربون. اعتمادًا على الوزن الجزيئي ، يمكن أن تكون هذه البوليمرات سائلة (سوائل السيليكون العضوي) ، مرنة (مطاط السيليكون العضوي) أو منتجات صلبة (لدائن السيليكون العضوي).
تتميز بوليمرات السيليكون العضوي بخصائص عازلة جيدة ، وتتميز بمقاومة عالية للحرارة ، وخصائص جيدة مضادة للماء ، وخمول فسيولوجي ، مما يسمح باستخدامها لإنشاء عناصر تسخين مسطحة. يُسمى هذا التصميم الحصير سيليكون التدفئة ، ويستخدم في الحالات التي تتطلب التدفئة موحدة من السطح.
عناصر تسخين السيليكون
إنها عبارة عن بناء لطبقتين من السيليكون ، يتم وضع سلك تسخين أو فيلم تسخين محفور بينهما ، مما يتيح لك الحصول على مجموعة متنوعة من معلمات السخان. لزيادة القوة الميكانيكية ، يتم تعزيز سيليكون مع الألياف الزجاجية النسيج.
تتمتع هذه السخانات بمعدل استجابة مرتفع (وقت تسخين / تبريد قصير) ، ودقة صيانة درجة الحرارة عالية جدًا ، خاصة إذا كان المدفأة مزودًا بجهاز استشعار لدرجة الحرارة وترموستات.
الأبعاد الهندسية للحصير السيليكون صغيرة ، وتبدأ سماكة السخانات من 0.7 مم ، مما يسمح باستخدامها في مجموعة واسعة من المناطق ، بدءًا من المركبات الفضائية وتنتهي بتسخين براميل من الزيوت أو الدهانات.
زادت سخانات السيليكون من مقاومتها للرطوبة والرطوبة ، لذلك يوصى باستخدامها في معدات المختبرات والتطبيقات في مجال تقديم الطعام ، وكذلك لحماية المعدات الإلكترونية من التجميد والتكثيف. يمكن أن يكون القيد الوحيد على استخدام عناصر تسخين السيليكون هو درجة حرارة تشغيل منخفضة نسبيًا: 200 درجة مئوية في التشغيل المستمر و 230 درجة مئوية لفترة قصيرة. يظهر شكل سخانات السيليكون في الشكل 9.
الشكل 9. سخانات السيليكون
يظهر الشكل 10 السخان من الفيلم المحفور. وبطبيعة الحال ، يظهر هذا المسار التوصيلي بشكل مشروط ، في الواقع ، إنه مغطى بطبقة أخرى من السيليكون.
الشكل 10
تتوفر سخانات مع عناصر محفورة ، وكذلك سخانات مع سلك التدفئة ، في مجموعة واسعة من الأشكال والأحجام ، ومع ذلك ، توفر العناصر المحفورة مجموعة واسعة من مخططات توزيع الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، توفر المساحة الكبيرة لعنصر التسخين المحفور كثافة طاقة أعلى وتوزيع حرارة موحد. يمكن الحصول على المسافة بين الموصلات المحفورة أقل قليلاً من حالة استخدام سلك التسخين.
لسهولة التثبيت ، تم تجهيز العديد من سخانات السيليكون الموجودة على الجانب الخلفي بفيلم ذاتي الالتصاق. تتيح تقنيات المواد اللاصقة الحديثة إنشاء وصلات متينة حتى في درجات الحرارة المرتفعة ، حيث تعمل سخانات السيليكون ، وبالتالي فإن الوصلة موثوق بها ومتينة.
وغالبا ما تسمى سخانات برميل السترات الحرارية. نفس القمصان موجودة لحاويات التدفئة ، وكذلك قيعان البراميل والحاويات. بطبيعة الحال ، هذه السخانات مسطحة ، وأحجامها تتوافق مع أبعاد البراميل أو الحاويات. سخانات الميكانيت
تنطبق أيضا على عناصر التدفئة المسطحة. أساسها هو micanite - ورقة الميكا. قاعدتها هي فتات من الميكا الطبيعية ، المستعبدين مع الموثق المقاوم للحرارة. يتم ضغط عدة طبقات من هذا الورق ومعالجتها تحت ضغط ودرجة حرارة عالية ، مما ينتج عنه لوحات بالحجم المطلوب.
لضمان الصفات التشغيلية والقوة الميكانيكية ، يتم إنتاج شطائر الميكايت في غلاف معدني رقيق ، مما يسمح بإنشاء سخانات بأشكال مختلفة. يوضح الشكل 11 مسخن ميكانيت مسطح وسخان الكفة. يتم استخدام هذه السخانات في معدات معالجة البلاستيك ، والتي تتراوح درجة حرارة انصهارها بين 180 ... 240 درجة مئوية ، وهو أمر مقبول تمامًا بالنسبة لسخانات الميكايت.
الشكل 11. سخانات الميكانيت
لتحسين نقل الحرارة ، يتم ضغط السخانات في العلب المعدنية على العنصر المسخن بأقواس ومشابك معدنية ، أو حتى مرتبطة ببساطة بالأسلاك.
يوجد حاليًا العديد من الأنظمة والتصميمات المختلفة للسخانات التي تتيح لك القيام بأي مهام تقنية. في هذه المقالة ، تم وصف جزء صغير منها فقط. إذا كان شخص ما مهتمًا بشدة بهذه المشكلة ، وتحديداً أي نوع من السخانات ، وتكنولوجيا تطبيقه ، فيمكن دائمًا العثور على هذه المعلومات في محركات البحث على الإنترنت.
انظر أيضا:سخانات كهربائية منزلية حديثة
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: