Radiatoare Incalzitoare infraroșii, radiații infraroșii

Sisteme de iradiere - dispozitiv de generare a căldurii și a da în spațiul înconjurător prin intermediul radiațiilor infraroșii.

Utilizarea de radiații în scopuri de încălzire a început cu atâta timp cât omul însuși a pus în slujba focului. flacără deschisă vatră cămin încălzește aerul numai prin căldura radiantă. Șemineu, vatră deschisă vechi, sunt încălzite cu formă de energie radiantă.

lampă electrică cu un filament de carbon, care a fost inventat în 1897 de către Edison emise de energie radiantă. O mare parte din această radiație termică constă în razele infraroșii și produce doar o mică parte din lumina vizibilă. Astfel, lampa electric cu filament de carbon este o sursă bună și rea lumină radiator de căldură. Prin selectarea corespunzătoare a materialului și asigurând o temperatură mai mare filament, acest raport este deplasat spre ieșire lumină dorită. Primele încălzitoare electrice în infraroșu poate fi văzut în aplicarea reflectoarelor medicale, încălzitoare speciale pentru tuburi.

In 1906 un englez a fost dezvoltat sistem de încălzire Varkerom folosind energia radiantă, în care ca și agentul de răcire utilizat apă caldă.

In anii '30 ai secolului XX, încălzitoare cu infraroșu sunt utilizate pe scară largă. Radiația infraroșie a fost aplicat la emițătoarele de lumină sub forma unei lămpi cu incandescență și un radiator întunecat din metal sau tub ceramic.

În aceeași perioadă a apărut în Anglia transmițător care funcționează pe combustibil gazos, care, prin intermediul unor arzătoare cu flacără simplu încălzește corpul ceramic, și mirosea căldura ca radiații infraroșii.

În stadiul actual, acestea sunt împărțite în două grupe: radiatoare de lumină și întuneric. Emițătorii de lumină fracțiune mică de căldură radiantă pătrunde în zona de lumină vizibilă și este percepută de ochi. radiații de căldură de la întuneric, poate fi cu siguranță o senzație de căldură fără spectrul vizibil al luminii.

radiație infraroșie

Descoperirea de raze infraroșii a fost făcută mai mult de două secole în urmă. om de știință britanic Hensel observat un fenomen ciudat. Virusul se răspândește folosind o lumina soarelui alb prismă de sticlă în culorile sale spectrale.

A petrecut apoi termometrul a lungul scalei de culoare curcubeu, care este format dintr-o prismă, și a stabilit că temperatura este crescută semnificativ. Când vârful de lance termometrul plasat în afara spectrului vizibil, temperatura a fost ridicată în continuare, și numai după ce termometrul a fost eliminat complet dincolo de spectrul roșu, temperatura a început să scadă.

Din acest experiment, se concluzionează că există raze legate de lumina vizibilă, care au capacitatea de a genera căldură. Valoarea maximă radiantă se află dincolo de partea roșie a spectrului. Aceste raze sunt numite radiațiile infraroșii. Datorită acestei experiențe, a devenit cunoscut faptul că exteriorul domeniului spectral, palpabilă pentru ochiul uman, există mai multă radiație infraroșu, care se comportă ca lumina, și anume se va răspândi în linie dreaptă, pot fi refractate, reflectată și concentrat într-un fascicul. Aceasta este proprietatea infraroșu radiații de căldură pentru domeniul de aplicare tehnică, și pe această bază sunt construite încălzitoare.

♦ scurt regiune: # 955; = microni 0,74-2,5;

♦ regiune undă medie: # 955; M = 2.5-50;

Valoarea maximă a radiației termice a corpului uman are loc la o lungime de undă # 955; = 9,37 microni și topirea gheții pe # 955; = 10.6 microni.

progrese semnificative în studiul radiației infraroșii de căldură a fost dat lucrarea lui Kirchhoff tipărite în 1859. În ele, el a ajuns la concluzia că organismul, care absoarbe razele de o anumită lungime, pot emite exact aceeași lumină. Ei au fost, de asemenea, a fost introdus conceptul (corp negru). corp negru perfect poate fi reprezentat sub forma unui spațiu mare gol, cu o mică gaură. Întreaga lume, toate razele care cad prin deschiderea în camera goală la interior, reflectată pe pereți, atâta timp cât acestea nu absorb în totalitate. negru de fum are, de asemenea, proprietatea de a absorbi razele infraroșii. În acest sens, este vorba de foarte aproape de corpurile ideale negre.

În 1884 Boltzmann a prezentat legea generală a radiațiilor, care a dat o explicație a energiei care emană din corpul negru. Această lege Stefan Boltzmann afirmă că energia E a radiațiilor ionizante emise de corpul negru este crescut cu T temperatura absolută în a patra putere:

unde # 963; = 5,67 * 10 -5 erg cm -2 S -1 -4 grade.

T - temperatura absolută, care punctul de zero = - 273.15 grade.

Astfel, în cazul în care temperatura este dublat corpuluinegru, atunci puterea alocata este crescut de 16 ori.

Valoarea dată Boltzmann se referă la radiația totală a corpului negru.

dependența lungimii de undă a radiației termice emisă de temperatura corpului a fost stabilit de vin în 1893 și are următoarea expresie:

unde # 955; - este lungimea de undă la care energia radiată atinge valoarea sa maximă.

Transformarea de mai sus pentru a identifica o expresie pot fi obținute, formula pentru determinarea lungimii de undă corespunzătoare încălzirii radiație maximă temperatură corpuluinegru:

fizica radiații în infraroșu

Incalzitoare pe infraroșii funcționează în conformitate cu principiul radiației termice a corpului încălzit. apariție fizică a radiațiilor infraroșii este în strânsă legătură cu procesele care au loc în structura moleculară a radiatorului. Electronii se învârt în jurul nucleului atomului.

Atunci când, din cauza unor efecte externe, electronii sunt eliminați de pe orbita lor, ei renunță la energie în timpul mișcării de revenire pe orbită. Această energie recul se produce prin emisia internă a undelor electromagnetice. Când acest electron este afectat învelișul exterior care eliberează radiația termică în lumina vizibilă, razele aproape ultraviolete și raze infraroșii, cu absolut anumite lungimi de undă. Această radiație termică nu oferă întregul spectru, ci doar complet sigur „de culoare“.

Substanțele ale căror molecule construite dintr-o pluralitate de atomi, au proprietăți oscilante mișcare relativă una față de cealaltă sau sunt rotite în jurul centrului de greutate comun. Aceste efecte sunt îmbunătățite atunci când materialul este încălzit. Când procesele oscilatorii sunt unde electromagnetice distins. Încălzirea corpurile solide sau lichide ajung stratificării spectru de oscilație continuă

Emisia de lumină vizibilă, pe care le percepem prin ochii lungimi de undă diferite de căldură radiantă. Ambele dintre ele au aceeași proprietate, răspândit cu viteza luminii. Dar, spre deosebire de lumina vizibila, emițătorii infrarosu care permit radiația termică în același timp încălzește suprafața percepută.

Proprietățile radiațiilor infraroșii

Proprietățile materiei în infraroșu sunt foarte diferite de lumină vizibilă caracteristicile lor.

Transferul de căldură prin încălzitoare cu infraroșu. prin radiație apare altfel decât prin convectie sau conductie. Dacă obiectul este în fluxul de gaz fierbinte, care scade în mod inevitabil, cantitatea de căldură până când temperatura obiectului este sub temperatura gazului fierbinte. Dimpotrivă, în cazul în care infrarosii iradiază obiect, atunci acest lucru, în sine, nu se poate spune că suprafața obiectului absoarbe această radiație termică. Obiectul poate reflecta, absorbi sau trece raze fără pierderi. În practică, există întotdeauna trei tipuri de transfer de căldură. obiect iradiata absoarbe o parte a radiației, și reflectă o parte din omisiuni. De aceea, corpul a fost caracterizat prin absorbanță A, de reflexie R și transmitanță D. Aceste trei valori sunt într-un raport între ele:

Folosind o lanternă mică poate ilumina fi viu un obiect, concentrându-se asupra subiectului reflector lume întreagă corespunzătoare. In mod similar, folosind proprietățile fasciculului de radiații infraroșii pot fi concentrate la o anumită distanță, o anumită căldură sau corp uman, fără încălzire, cu aerul prin care trec razele.

Multe substanțe care sunt transparente la lumina vizibila, nu lasa razele infraroșii, și vice-versa. De exemplu, un strat de apă de câțiva centimetri grosime permite vizibilă distinct sub ea subiecte, dar este opac la radiații termice cu lungimi de undă mai mari de 1 micron. În acest domeniu se încadrează toate procesele, care se bazează pe evaporarea straturilor subțiri de apă. Site de absorbție deosebit de puternic localizat straturi subțiri de apă în stare lichidă de agregare apar în 2 lungimi de undă; 3; 4.7; și 6.1 microni.

În cazul în care corpul îndreptat grinzi de lungimi de undă particulare sau poate fi o mulțime de raze reflectate, iar apoi scade absorbția și permeabilitatea razelor sau grinzi pentru cea mai mare parte absorbită, și într-o mică parte din cazul trecerii radiațiilor infraroșii. Air, de exemplu, o substanță în care permeabilitatea rază de aproximativ 100%. Materiale, prin contrast, nu trec razele infraroșii, chiar și la o grosime mică. În funcție de proprietățile de suprafață și aspectul metalului, absorbția și reflexia ia o cantitate semnificativă. Dross, murdăria și coroziune pe suprafața metalică crește în mod semnificativ posibilitatea de absorbție. În mod similar, percepută diferit de grinzi mat, metale lustruite sau anodizate. aluminiu polizat reflectă în mod clar razele infraroșii. Abilitatea de reflexie depinde, de asemenea, pe suprafața metalică, în timp ce posibilitatea de absorbție și de permeabilitate sunt determinate grosimea materialului și structura internă. Odată cu creșterea grosimii trecerii reduse a radiației infraroșii atunci când materialul este omogen în structura sa. Atunci când o masă omogenă este mărită capacitatea de absorbție.

Atunci când se evaluează în raport său material razele infraroșii nu pot fi ghidate de proprietățile agentului de dezvoltare în lumină vizibilă. Placă de sticlă trece doar razele la o lungime de aproximativ 2,5 microni. radiațiilor de căldură de lungimi de undă mai puternic absorbite. Dacă doriți să se încălzească sticla, este necesar să se aplice transmițătorul, fasciculul maxim, care are o lungime de undă de 2,5 microni. Dacă selectați un emițător pe unde scurte, în timp ce o mică parte este absorbită de energie radiantă. Dacă este aplicată lungime de undă lungă emițător, atunci există o absorbție totală a energiei radiante în următorii câțiva milimetri grosime a sticlei. Pentru plăci de sticlă subțiri pot fi utilizate doar emițător de undă lungă. Pentru aplicarea corpurile de sticlă transmițător longwave gros inacceptabil, deoarece nu există supratensiune care duce la distrugerea sticlei, datorită conductivității termice slabe de sticlă.

Proprietăți de căldură radiantă în procesul de uscare are alte caracteristici. Deoarece apa prin uscare în cele mai multe cazuri, este situat pe suprafața materialului de uscat ca un strat subțire, iar diferențele de temperatură nu au un efect semnificativ asupra procesului termic. În acest caz, este important să selectați o regiune lungime de undă potrivită. În plus, este necesar să se cunoască proprietatea materialului prin încălzire cu radiații infraroșii.

radiatoare infra-roșu închis și lumină

Sursele de radiație în infraroșu sunt împărțite în două tipuri de bază: - lumina scurt și întuneric - lung val.

Bright surse de căldură radiantă generează radiație termică în infraroșu, cu o mică fracțiune în lumină vizibilă și cu ochiul liber. radiații de căldură care provin de la sursa de radiații infraroșii întuneric poate fi perceput doar senzație de căldură a pielii umane, dar nu viziune. Temperatura suprafeței nu mai mult de 700 de grade (lungime de undă = 3 micrometri și mai mari) este granița dintre aceste două tipuri. Cunoscut soba rus folosit pentru a încălzi casa ta, este sursa întunecată de radiații infraroșii de căldură.

Sursele de lumină tipice sunt așa-numitele lămpi cu incandescență electrice radiante. Doar o foarte mică parte din razele emise, aproximativ 12%, este în regiunea de lumină vizibilă și îndeplinește scopul lor imediat. Restul - este căldură în infraroșu, care se duce la încălzire.

radiatoare cu infraroșu Bright

Un avantaj al radiatorului cuarț tub electric constă în faptul că siliciul este stabil la schimbările de temperatură.

Dezavantajul acestui tip de traductor este prezența în spectrul greu radiației infraroșii și foarte puțină rezistență mecanică.

Incalzitoare infraroșii întunecoase

Incalzitoare infraroșii pe unde lungi electric inchis, comparativ cu lumină considerabil mai practică. Acestea emit căldură în infraroșu nu este un conductor de metal care trece curent, iar metalul care îl înconjoară. Este vorba de o ceramică, un metal sau un material artificial, în care spirala electrică stivuite, este protejat material izolant termic stabil. Temperatura de operare de 400 - 600 de grade este normal pentru ei. Prin intermediul reflectoarelor efectuate pe direcția obiectului încălzit cu raze infraroșii. Incalzitoare infraroșii pe unde lungi întunecate sunt, în general, foarte rezistent la solicitări mecanice și emit radiații infraroșii longwave moale. încălzirea spațiului este de dorit să se efectueze astfel de încălzitoare cu tavane joase. Eficiență traductor electric de culoare închisă este în termen de 90%.

Un dezavantaj al radiatoarelor infraroșii electrice întunecoase este dependența temperaturii de suprafață și a eficienței energiei radiante din locația emițător, deoarece fluxurile de aer rece poate suprafața neprotejată a acestuia din urmă și, astfel, reduce eficiența unității infraroșii în ansamblu.