Bestralers en installaties voor infrarood verwarming van dieren

In de landbouw worden gloeilampen voor algemeen gebruik, gloeilampen, buisstralers en elektrische buisverwarmers (TEN) gebruikt als bronnen van infraroodstraling voor het verwarmen van dieren.

Gloeilampen.

Gloeilampen verschillen in spanning, vermogen en ontwerp. Het ontwerp van gloeilampen hangt af van hun doel. De glazen bol, waarvan de diameter wordt bepaald door het vermogen van de lamp, is aan de voet verstevigd met een speciale mastiek. Op de voet bevindt zich een schroefdraad voor bevestiging in de fitting, waarmee de lamp op het netwerk wordt aangesloten. Wolfraam wordt gebruikt om de gloeidraad van de lamp te maken. Om de verstrooiing van wolfraam te verminderen, is de lamp gevuld met een inert gas (bv. argon, stikstof, enz.).

De belangrijkste parameters van de gloeilamp:

• Nominale spanning,

• elektrische energie,

• lichtstroom,

• gemiddelde brandduur.

Gloeilampen voor algemeen gebruik zijn verkrijgbaar in 127 en 220 V.

Het elektrische wattage van gloeilampen wordt opgegeven als een gemiddelde waarde voor de nominale spanning waarvoor de lamp is ontworpen. In de landbouw worden voornamelijk gloeilampen met een vermogensbereik van 40 tot 1500 W gebruikt.

De lichtstroom van een gloeilamp is recht evenredig met het elektrisch vermogen van de lamp en de temperatuur van de gloeidraad; voor lampen die 75% van hun nominale levensduur hebben doorgebrand, is een afname van de lichtstroom met 15-20% van de beginwaarde toegestaan.

Houd er bij het gebruik van verlichtingslampen voor het verwarmen van dieren rekening mee dat hoge lichtniveaus dieren kunnen irriteren.

De gemiddelde brandduur van een gloeilamp wordt voornamelijk bepaald door het sputteren van wolfraam. Voor de meeste gloeilampen voor algemeen gebruik is de gemiddelde brandtijd 1000 uur.

Veranderingen in de netspanning ten opzichte van de nominale waarde leiden tot veranderingen in de door de lamp afgegeven lichtstroom, evenals in het vermogen en de levensduur. Wanneer de spanning met ± 1% verandert, verandert de lichtstroom van de lamp met ± 2,7% en de gemiddelde brandtijd met ± 13%.

Gloeilampen met een reflecterende laag. Om de stralingsstroom naar een bepaald gebied te richten, worden lampen gebruikt met een spiegel en een diffuus reflecterende laag, die van binnenuit op het bovenste deel van de lamp wordt aangebracht.

Warmteafgevende lampen.

Deze stralingsbronnen zijn "licht"-emitters die bestaan ​​uit een wolfraam monospoel en een reflector, het binnenste gealuminiseerde oppervlak van de lamp met een speciaal profiel. De verdelingskromme van de stralingsflux Ф (λ) langs het spectrum voor lampen van het type IKZ is weergegeven in afb. 1.

Rijst. 1.Verdeling van de stralingsstroom over het spectrum van de IKZ 220-500 en IKZ 127-500 lampen.

Rijst. 2. Verdeling van de stralingsstroom over het spectrum van de lampen IKZK 220-250 en IKZK 127-250.

In afb. 2 toont het verloop van de stralingsfluxverdeling langs het spectrum van lampen van het type IKZK 220-250 en IKZK 127-250.

In de aanduiding van het type lamp betekenen de letters: IKZ - infraroodspiegel, IKZK 220-250 - infraroodspiegel met een geverfde lamp; de cijfers achter de letters geven de netspanning en het vermogen van de stralingsbron aan. De lamp is een paraboloïde glazen bol. Een deel van het oppervlak van de lamp is van binnenuit bedekt met een dunne reflecterende zilverlaag om de stralingsstroom in een bepaalde richting te concentreren.

Een zeer belangrijke parameter van glazen lampen, die de levensduur van de lampen beïnvloedt, is hun hittebestendigheid, dat wil zeggen het vermogen om plotselinge temperatuurveranderingen te weerstaan. Om de hittebestendigheid te vergroten door de samenstelling van de lading tijdens het smelten van glas te veranderen, is het noodzakelijk om de warmtecapaciteit en temperatuurcoëfficiënt van lineaire uitzetting te verminderen, evenals om de thermische geleidbaarheid te verhogen.

Afhankelijk van de vorm van de lamp hebben de lampen een andere verdeling van de stralingsstroom: geconcentreerd langs de as (bij een parabolische lamp) of breed, in een ruimtehoek van ongeveer 45° (bij een bolvormige lamp). Er moet worden gewezen op het voordeel van het gebruik van lampen met een bolvormige lamp in de landbouwproductie, deze lampen zorgen voor een meer uniforme verspreiding van straling in de verwarmingszone.

Een wolfraamgloeilichaam is in de lamp bevestigd. Het filamentmateriaal van het filamentlichaam verdampt in een vacuüm, bezinkt op het binnenoppervlak van de lamp en vormt een zwarte coating.Dit leidt tot een afname van de lichtstroom als gevolg van een intensievere absorptie door het glas.

Om de levensduur van de lamp te verlengen en de verdampingssnelheid van het gloeilichaam te verminderen, is de kolf gevuld met een mengsel van inerte gassen (argon en stikstof).

De aanwezigheid van gas veroorzaakt warmteverliezen door warmtegeleiding en convectie. Bij gasgevulde lampen wordt de lamp niet alleen verwarmd door straling van de gloeidraad, maar ook door convectie en geleiding van het vulgas. Het verwarmen van het gas in een lamp van 500 W verbruikt dus 9% van de geleverde energie.

In krachtige lampen met een massief gloeilichaam wordt de toename van het warmteverlies door het gas volledig gecompenseerd door de scherpe afname van de dispersie van de gloeidraad, zodat ze altijd met gas worden vrijgegeven.

In tegenstelling tot vacuümlampen hangt de temperatuur van afzonderlijke secties van inertgaskolven af ​​van hun werkpositie. Door de kolf bijvoorbeeld ondersteboven te houden, kunt u de opwarming van de metaal-glasovergang verminderen van 383-403 naar 323-343 K.

De stralingsstroom is afhankelijk van de lichaamstemperatuur van de gloeidraad. Een temperatuurstijging versnelt de verdamping van wolfraam en verhoogt het aandeel zichtbaar licht in de stralingsstroom. Daarom wordt in lampen van het IKZ-type, waar infraroodstraling effectief is, de werktemperatuur van de gloeidraad verlaagd van 2973 K (zoals in een gloeilamp) tot 2473 K met een afname van de lichtopbrengst van 60%. Hierdoor kan tot 70% van de verbruikte elektriciteit worden omgezet in infraroodstraling.

Door de temperatuur van de gloeidraad te verlagen, kon de levensduur van infraroodlampen worden verlengd van 1000 naar 5000 uur.De straling van het gloeiende lichaam met een golflengte van meer dan 3,5 micron (7-8% van de totale flux) wordt geabsorbeerd door het glas van de lamp, wat de reden is voor de frequente voortijdige uitval van de lampen als gevolg van temperatuurschommelingen.

De straling van een IKZ-type lamp op een afstand van 50-400 mm tot het verwarmde oppervlak varieert van 2 tot 0,2 W / cm2.

Diagrammen van de energiestraling van een infrarood spiegellamp IKZ met een vermogen van 250 W bij een ophanghoogte: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7 — 80 cm...

Voor warmteoverdracht door straling kunnen gewone gloeilampen met een wolfraamspoel en een bolvormige lamp worden gebruikt. De toename van de stralingsefficiëntie wordt geleverd door voedingsspanning, waarvan de waarde 5-10% lager is dan de nominale waarde; bovendien moeten gepolijste aluminium reflectoren in het apparaat worden geïnstalleerd.

Buizen infraroodstralers.

Door het ontwerp zijn buisbronnen van infraroodstraling verdeeld in twee groepen - met verwarmingslichamen gemaakt van metaalweerstandslegeringen en wolfraam. De eerste is een buis van gewoon of vuurvast glas met een diameter van 10-20 mm; In de buis, langs de centrale as, bevindt zich een lichaam met een schroefdraad in de vorm van een spiraal, aan de uiteinden waarvan een voedingsspanning wordt aangelegd. Dergelijke emitters worden niet veel gebruikt. Ze worden meestal gebruikt voor ruimteverwarming.

Gloeilampen van wolfraamgloeidraad zijn qua ontwerp vergelijkbaar met gloeilampen. Het verwarmingslichaam in de vorm van een wolfraamspiraal bevindt zich langs de as van de buis en is bevestigd op molybdeenhouders die aan een glazen staaf zijn gesoldeerd. Een buisradiator kan worden gemaakt met een externe of interne reflector die wordt gevormd door zilver of aluminium in vacuüm te verdampen. In afb.3 toont de opbouw van een dergelijke IR-zender.

De spectrale verdeling van straling van buisstralers ligt dicht bij die van buisstralers; de verwarmingstemperatuur is 2100-2450 K.

Rijst. 3. Constructie van een conventionele buis-IR-bron. 1 — basis; 2 — staaf; 3 — veer die de stang ondersteunt; 4 — houders voor molybdeen; 5 — glazen staaf; 6 — elektroden; 7 — wolfraamdraad; 8 — glazen buis.

Buisradiatoren met een laag vermogen (100 W) kunnen in de landbouw veel worden gebruikt voor het verwarmen van jonge dieren en pluimvee. Zo worden ze in Frankrijk gebruikt om jong pluimvee in kooien op te warmen. De radiatoren worden direct aan het plafond van de kooi gemonteerd, op een hoogte van 45 cm en zorgen voor een gelijkmatige verwarming van 40 kippen.

Buislampen kunnen met succes worden toegepast bij het realiseren van gecombineerde bestralings- en belichtingsinstallaties voor jonge landbouwhuisdieren en pluimvee, zeker als we bedenken dat UV-lampen en lampen voor erytheemverlichting ook een buisvormig ontwerp hebben.

Kwarts IR-zenders.

Kwarts IR-zenders zijn vergelijkbaar met die hierboven beschreven, behalve dat er een kwartsglazen buis wordt gebruikt. Hier beperken we ons tot kwarts IR-stralers met wolfraam verwarmingselementen.

Rijst. 4. Apparaat voor infraroodlamp met gloeidraad type KI 220-1000.

Figuur 4 toont de inrichting van een kwartsbuiszender — een lamp van het type KI (KG). Cilindrische kolf 1 met een diameter van 10 mm is gemaakt van kwartsglas, dat een maximale transmissie heeft in het IR-spectrale gebied. 1-2 mg jodium wordt in een kolf gedaan en gevuld met argon. Het lichtlichaam 2, gemaakt in de vorm van een monocoil, is langs de as van de buis gemonteerd op wolfraamsteunen 3.

De toevoer naar de lamp wordt uitgevoerd met behulp van molybdeenelektroden die in kwartsbenen zijn gesoldeerd 4. De uiteinden van de gloeidraadspiraal zijn aan het binnenste deel van de hulzen 5 geschroefd. De cilindrische basissen 6 zijn gemaakt van een nikkelstrip met een naad waarin de buitenste molybdeendraden zijn gelast 7. De temperatuur van de basis van de kwartsstralers mag niet hoger zijn dan 573 K. In dit opzicht is het verplicht dat de radiatoren worden gekoeld tijdens gebruik in bestralingsinstallaties.

In combinatie met een spiegelreflector in de vorm van een elliptische cilinder zorgen kwartslampen voor een zeer hoge instraling. Als spiegellampen straling tot 2-3 W/cm2 geven, dan kan straling tot 100 W/cm2 worden verkregen uit een kwartslamp met een reflector.

Kwartsstralers met wolfraam verwarmingselementen worden geproduceerd door bedrijven als Osram, Philips, General Electric, etc. W voor spanning 110/130 en 220/250 V. De levensduur van deze lampen is 5000 uur.

De verdeling van de stralingsenergie van de KI-220-1000 lamp over het spectrum is weergegeven in afb. 5. De spectrale samenstelling van de door kwartslampen opgewekte straling wordt gekenmerkt door het feit dat er een tweede maximum is in het gebied van golflengten groter dan 2,5 micron, veroorzaakt door straling van een verwarmde buis. Door jodium aan de lamp toe te voegen, wordt het sputteren van het wolfraam verminderd en wordt de levensduur van de lamp verlengd. Bij infraroodkwartslampen leidt het verhogen van de spanning boven de nominale waarde niet tot een scherpe afname van de levensduur. Daarom is het mogelijk om de stralingsflux soepel aan te passen door de aangelegde spanning te wijzigen.

Rijst. 5. Verdeling van het stralingsenergiespectrum van een lamp van het type KI 220-1000 bij verschillende lampspanningen.

Jodiumcyclus infrarood kwartslampen hebben de volgende voordelen:

• hoge specifieke stralingsdichtheid;

• stabiliteit van de stralingsstroom gedurende de operationele levensduur. De stralingsflux aan het einde van het leven is 98% van de aanvankelijke;

• kleine afmetingen;

• bestand tegen langdurige en grote overbelastingen;

• de mogelijkheid om de stralingsstroom in een breed bereik soepel aan te passen door de geleverde spanning te wijzigen.

De belangrijkste nadelen van deze lampen:

• bij manteltemperaturen boven 623 K wordt kwarts vernietigd door thermische uitzetting;

• De lampen kunnen alleen in horizontale stand worden gebruikt, anders kan het gloeilichaam onder zijn eigen gewicht vervormen en wordt de jodiumcyclus als gevolg van de concentratie van jodium in het onderste deel van de buis verstoord.

Infraroodlampen met een jodiumcyclus worden gebruikt voor het drogen van verven en vernissen op verschillende landbouwterreinen; voor het verwarmen van boerderijdieren (kalveren, biggen, enz.).

Bestralers met infraroodlampen.

Om de infraroodlampen te beschermen tegen mechanische schade en waterdruppels, en om de stralingsstroom in de ruimte te herverdelen, worden speciale fittingen gebruikt. De stralingsbron samen met het armatuur wordt de voeding genoemd.

Bestralers met diverse infraroodlampen worden veel gebruikt in de veehouderij voor lokale verwarming van jonge boerderijdieren en pluimvee.