Gazowe promienniki podczerwieni do pomieszczeń przemysłowych: rodzaje, zasada działania, przegląd marki

Urządzenia IR generujące strumienie ciepła i światła są aktywnie wykorzystywane w różnych obszarach produkcji i gospodarki prywatnej. Najbardziej poszukiwane gazowe promienniki podczerwieni do pomieszczeń przemysłowych. Ich działanie opiera się na zdolności ogrzanego ciała do oddawania otrzymanego ciepła w przestrzeń.

Z naszego artykułu dowiesz się wszystkiego o zasadach działania urządzeń na podczerwień. Opowiemy o rodzajach sprzętu na podczerwień i ich charakterystycznych różnicach. Zapoznamy Cię z wiodącymi modelami na rynku.

Istota promieniowania podczerwonego

Promieniowanie podczerwone różni się od zwykłego i znanego światła widzialnego. Są podobne pod względem szybkości, z jaką rozchodzą się i przemierzają przestrzeń. Obie odmiany są zdolne do załamania, odbicia i wiązania.

W przeciwieństwie do zwykłego promieniowania świetlnego, które jest falami elektromagnetycznymi, strumień podczerwieni ma zarówno właściwości falowe, jak i kwantowe. Oznacza to, że przepuszcza zarówno światło, jak i ciepło.

Światło dostarczane przez urządzenia na podczerwień rozchodzi się falami. Wibracje światła elektromagnetycznego znajdują się w zakresie widma od 760 nm (nanometrów) do 540 mikronów (mikrometrów). Ciepło generowane przez emitery IR jest strumieniem kwantów. Ich energia waha się od 0,0125 do 1,25 eV (elektronowoltów).

Ciepło i strumień świetlny emitowany przez urządzenia na podczerwień są ze sobą połączone. Wraz ze wzrostem natężenia światła maleje kwantowy strumień ciepła. W zależności od temperatury promieniowanie podczerwone może, ale nie musi być odbierane przez nasze oczy. Promieniowanie cieplne nie jest wykrywane wizualnie.

To specyficzne promieniowanie podczerwone jest wykorzystywane w przemyśle do przyspieszania procesów polimeryzacji i utwardzania. Termiczna część promieniowania podczerwonego umożliwia określenie obecności i lokalizacji człowieka lub zwierzęcia w słabo oświetlonej i nieoświetlonej porze nocnej.

Niestandardowe działanie urządzeń na podczerwień, które emitują światło w połączeniu z ciepłem, stało się podstawą rozwoju noktowizorów. Znajduje zastosowanie w defektoskopii, w ukrytych urządzeniach sygnalizacyjnych oraz w urządzeniach technicznych do fotografowania w nocy.

Oba składniki promieniowanie podczerwone prawie nie rozpraszają się w przetwarzanej przestrzeni, wydają się skupiać na przedmiotach w obszarze ich oddziaływania. Ciepło wnika w korpus nagrzewanego przedmiotu, głębokość wnikania zależy od właściwości, struktury i materiału przedmiotu. Głębokość waha się od jednej dziesiątej milimetra do kilku milimetrów.

W przypadku zastosowań przemysłowych długość fali emiterów podczerwieni jest wybierana na podstawie właściwości technicznych obiektu lub substancji. Promienie IR swobodnie przechodzą przez masę powietrza, dlatego ogrzewanie odbywa się bez wymiernych strat. Ta okoliczność jest rozsądnie uważana za poważny plus w produkcji.

Oprócz ogrzewania i oświetlania obszaru przetwarzanego przez urządzenie, emitery podczerwieni służą do rozwiązywania następujących zadań:

Rodzaje źródeł promieniowania podczerwonego

Najprostsze źródła promieniowania IR są nam wszystkim dobrze znane. lampy żarowedziałający pod niskim napięciem. W takich warunkach emitują głównie strumienie podczerwieni. W tym przypadku udział lekkich fal elektromagnetycznych jest znikomy, niemniej jednak określany jest optycznie.

Teraz do dyspozycji prywatnych organizacji konsumenckich, budowlanych i przemysłowych, wiele różnych typów emiterów IR.

Zakres ich zastosowania określają:

• temperatura pracy;
• maksymalna wartość długości fali;
• obszar, w którym strumień podczerwieni jest równomiernie rozłożony.

Biorąc pod uwagę wymienione cechy, wybiera się urządzenie emitujące przeznaczone do rozwiązywania określonych problemów.

Najczęstsze typy emiterów IR to:

• Lampy z lustrzanymi odbłyśnikami. Przy maksymalnym promieniowaniu ich długość fali wynosi 1,05 mikrona.
• Lampy z rur kwarcowych. Ich długość fali przy maksymalnym promieniowaniu mieści się w zakresie od 2 do 3 mikronów.
• Grzejniki prętowe niemetalowe. Strukturalnie są uzupełnione reflektorami, maksymalna długość fali wynosi od 6 do 8 mikronów.
• Grzejniki elektryczne rurowe. Urządzenia z elementami grzejnymi, szeroko stosowane w życiu codziennym, wykorzystywane w produkcji.
• Palniki na podczerwień. Wyposażone są w perforowane dysze ceramiczne lub metalowe. Stosowane są w budownictwie do ogrzewania powierzchni otwartych i zamkniętych podczas budowy budynku, przy produkcji prac wykończeniowych.

Źródła promieni podczerwonych znalazły zastosowanie w rolnictwie. Z ich pomocą ogrzewany jest młody drób i nowo narodzone zwierzęta domowe. Emitery są instalowane w szklarniach w celu stymulowania wzrostu odmian uprawnych, w stodołach i spichlerzach do suszenia.

Źródła strumieni podczerwieni dzielą się na:

• Lampy na podczerwień. Są to emitery „światła” i urządzenia emitujące promieniowanie cieplne.
• Grzejniki. Urządzenia stosowane do ogrzewania pomieszczeń zamkniętych i otwartych. Należą do nich modele zasilane energią elektryczną, paliwem płynnym lub gazowym. Elementem grzejnym może być element grzejny lub spirala wykonana ze stopu o dużej wytrzymałości.

Zgodnie z klasyfikacją według długości fali źródła podczerwieni dzielą się na dwie główne grupy: ciemną i jasną. Te pierwsze działają poprzez rozdzielenie długich fal w przestrzeń, drugie - krótkie.

Ciemne i jasne emitery IR

Z definicji źródła „światła” są zdolne do emitowania światła. Emitowane przez nie strumienie są odbierane wzrokowo, choć nadal trudno nazwać je jasnym oświetleniem i wcale nie warto go do tego wykorzystywać.

Urządzenia „ciemne” dostarczają ciepło, które jest niewidoczne dla człowieka i jest wyczuwalne przez skórę użytkownika, ale niewykrywalne wizualnie. Za granicę między „jasnym” i „ciemnym” uważa się długość fali 3 mikrony. Temperatura graniczna ogrzewanej powierzchni wynosi 700º.

Najbardziej znanym przedstawicielem „ciemnej” jednostki grzewczej jest ceglany piec rosyjski, która od wieków z powodzeniem ogrzewa budynki o niskiej zabudowie. Wśród „światła”, jak już rozumiemy, jest żarówka żarowa, jeśli dostarcza nie więcej niż 12% światła. Jednocześnie jego główna energia skierowana jest na wytwarzanie ciepła.

Cechy urządzenia opraw oświetleniowych

Źródła światła są strukturalnie podobne do typowej żarówki. Istnieją jednak różnice w korpusach filamentów. W przypadku urządzeń na światło podczerwone temperatura nie może przekroczyć granicy 2270-2770 K. Jest to konieczne, aby zwiększyć strumień ciepła poprzez zmniejszenie emisji światła.

Podobnie jak zwykłe żarówki, żarnik wolframowy umieszczony jest w szklanej bańce. Jedynie żarówka wyposażona jest w odbłyśniki, dzięki czemu cała energia promieniowania skupiona jest na nagrzanym przedmiocie. W takim przypadku niewielka część energii jest zużywana na ogrzewanie podstawy lampy.

Żarówka źródeł światła podczerwonego nagrzewa się do wysokich temperatur, dlatego bierze również udział w procesie przenoszenia ciepła w przestrzeń. Energia cieplna z nagrzanej żarówki nie jest skupiana przez odbłyśnik i wychodzi w niepoddaną obróbce przestrzeń, to właśnie ten składnik obniża sprawność urządzenia.

Wydajność źródła światła podczerwonego nie przekracza średnio 65%. Zwiększa się ją umieszczając wolframowy korpus grzejny w rurce ze szkła kwarcowego lub podobnej bańce. Takie rozwiązanie pozwala na zwiększenie długości fali do 3,3 µm i obniżenie temperatury do 600º.

Ta opcja jest stosowana w kwarcowych promiennikach podczerwieni, w których drut chromowo-niklowy jest owinięty wokół pręta kwarcowego, a wszystko to jest umieszczone razem w rurze kwarcowej.

Istota pracy polega na podwójnym użyciu drutu grzejnego. Uwolniona energia cieplna jest częściowo wykorzystywana do bezpośredniego ogrzewania, a częściowo do podwyższania temperatury pręta kwarcowego. Rozgrzany do czerwoności pręt również emituje strumienie ciepła.

Do plusów urządzeń rurowych dość rozsądnie należy zaliczyć odporność wszystkich elementów wykonanych z kwarcu i ceramiki na działanie negatywu atmosferycznego. Minusem jest kruchość części ceramicznych.

Specyfika pracy i konstrukcji ciemnych grzejników

Tak zwane „ciemne” źródła strumieni podczerwieni są znacznie bardziej praktyczne niż ich „jasne” odpowiedniki. Ich element emitujący ma inną strukturę na lepsze. Ogrzany przewodnik sam w sobie nie emituje energii cieplnej, jest dostarczany przez otaczającą go metalową osłonę.

Dzięki temu temperatura pracy urządzenia nie przekracza 400 - 600º. Aby nie marnować energii cieplnej, ciemne emitery wyposażone są w reflektory, które przekierowują przepływy w pożądanym kierunku.

Emitery długofalowe z ciemnej grupy nie boją się wstrząsów i podobnych mechanicznych wpływów, ponieważ kruchy element polimerowy lub ceramiczny w nich chroniony jest metalową obudową i ochronną izolacją termiczną warstwa. Sprawność emiterów z tej grupy sięga 90%.

Ale nie są pozbawione wad. Grzejniki ciemnej grupy zależą od cech konstrukcyjnych urządzenia. Jeżeli odległość pomiędzy głównym elementem promieniującym a powierzchnią urządzenia jest duża, to będzie ono myte i chłodzone przez przepływające powietrze. W rezultacie wydajność jest zmniejszona.

Ze względu na swoje cechy konstrukcyjne ciemne modele są instalowane do ogrzewania pomieszczeń z niskimi sufitami i obszarów wymagających liniowego dostarczania ciepła. Lekkie - umieszczane tam, gdzie wymagana jest obróbka pomieszczeń z wysokimi sufitami i obszarami wydłużonymi w pionie.

Palniki gazowe jako źródło promieni podczerwonych

Urządzenia, w których odbywa się bezpłomieniowa obróbka gazu, nazywane są palnikami gazowymi lub gazowymi promiennikami podczerwieni. Energia cieplna uwalniana z dużą intensywnością jest przekazywana do przestrzeni przez powierzchnię promieniującą urządzenia.

Są to gazowe promienniki podczerwieni, takie jak palniki, które są wykorzystywane na skalę przemysłową podczas prac budowlanych i instalacyjnych. Przeważająca ilość energii cieplnej przekazywana jest przez ceramiczne dysze palników.

Używane jako załączniki:

• perforowane płytki ceramiczne, które są płaskie lub wytłaczane;
• płytki ceramiczne o równomiernie rozłożonych porach;
• elementy ceramiczne z siatkowym ekranem nichromowym, metalową siatką i wszelkiego rodzaju dyszami katalitycznymi.

Wszystkie powyższe typy otworów w elemencie ceramicznym lub metalowym są kanałami ogniowymi.

Paliwem do pracy tego typu promienników podczerwieni jest gaz główny, a także jego skroplona wersja lub gazy sztucznie wytworzone. W Rosji produkują palniki przeznaczone do przetwarzania gazu skroplonego i głównego. Sprzęt zagraniczny przeznaczony jest głównie do przetwarzania wersji skroplonych i sztucznych.

Jeżeli zasady działania nie zostaną naruszone, produkty spalania z działania palnika gazowego są emitowane w minimalnej ilości przy nieznacznej zawartości tlenków azotu i tlenku węgla.

W celu dostarczania gazu palniki gazowe na podczerwień (GIG) są wyposażone w dysze, przez które gaz jest wtryskiwany z dużą prędkością. Ten dopływ gazu zapewnia wtrysk powietrza do spalania. Jest „popychany” przez szybki przepływ przez wtryskiwacz do komory dystrybucyjnej.

Gaz nie tylko wtłacza powietrze, ale także miesza się z nim we wtryskiwaczu, tworząc mieszankę gazowo-powietrzną odpowiednią do całkowitego spalania. Mieszanina ta przemieszcza się na powierzchnię dyszy ceramicznej przez jej pory, perforowane otwory lub szczeliny, gdzie spala się całkowicie cienką warstwą o grubości nie większej niż 1,5 mm.

Ceramiczne palniki z lancą płaską

Przeważająca ilość energii cieplnej jest przekazywana do płytek ceramicznych rozgrzanych do ultrawysokich temperatur w czasie krótszym niż minuta. Zewnętrzna powierzchnia elementu ceramicznego zamienia się w dodatkowe źródło strumienia ciepła.

Dysza ceramiczna odpowiada za 40 do 60% promieniowania przepuszczanego przez przemysłowy gazowy promiennik podczerwieni. W celu zwiększenia wydajności urządzenia nad dyszą zainstalowano sito siatkowe. Aby zwiększyć powierzchnię wymiany ciepła, perforowane płytki przykleja się za pomocą szpachli ogniotrwałej.

Ważnym wskaźnikiem jest średnica kanałów wypalania. Zależy to od rodzaju gazu, który urządzenie może przetwarzać. Całkowita liczba otworów w płytce ceramicznej zależy od średnicy. Im ich więcej, tym bardziej kruchy będzie element emitujący ciepło i będzie wrażliwy na mechaniczne uszkodzenia GIG-a.

Grzejniki żebrowane

Oprócz płaskich ceramicznych dysz perforowanych stosuje się elementy odciążające. Zastosowanie powierzchni żebrowanej w tym przypadku stymuluje przepływ wymiany ciepła pomiędzy powierzchnią promieniującą a palącym się gazem. Płytki ceramiczne żebrowane lepiej się nagrzewają bez zwiększania obciążenia cieplnego elementu emitującego.

Ceramiczne dysze płaskie i żebrowane nagrzewają się do 1473 K. Ale porowate elementy ceramiczne tylko do 1237 K. Wersja porowata jest łatwiejsza w produkcji, a przez to tańsza. Ponadto do jego produkcji wykorzystywane są odpady z przemysłu ceramicznego.

Grubość porowatych płytek sięga 30 mm, co znacznie zwiększa odporność dyszy na naprężenia mechaniczne. Podczas pracy palnika z taką dyszą, mieszanina gazowo-powietrzna, która wydostała się z komory dystrybucyjnej, wypala się na zewnętrznej powierzchni płytki ceramicznej warstwą do 2 mm.

Obszar spalania w porowatym uszczelnieniu przesuwa się od zewnętrznej powierzchni na głębokość 3-5 mm. W tym samym czasie temperatura grzania osiąga zaledwie 1123 K.

Wadą porowatych dysz do GIG jest niepotrzebnie wysoki opór hydrauliczny, przez co nie można używać podczas pracy gazu głównego o niskim ciśnieniu.

Sprzęt z metalowymi siatkami

Jednak wszystkie powyższe typy dysz są wykonane z ceramiki, co oznacza, że ​​pomimo grubości i wszelkiego rodzaju sztuczek producenta, który chce zwiększyć wytrzymałość, nadal są kruche. Kruchość jest szczególnie irytująca, jeśli urządzenie musi być stale przenoszone.

W związku z tym opracowano trwalszy typ palnika wyposażony w metalową podwójną siatkę do ogrzewania miejsc podczas prac budowlanych lub instalacyjnych. W takim urządzeniu mieszanina gaz-powietrze jest przetwarzana w przestrzeni pomiędzy dyszą a oczkami. Powierzchnia zewnętrznej siatki nagrzewa się do zaledwie 1023 K.

W GIG z dyszami siatkowymi elementy te wykonane są z żaroodpornych stopów z chromem i niklem. Dysze są wykonane tak, aby wielkość komórek górnej siatki pozwalała na swobodny przepływ płomienia, a dolna była minimalna, krytyczna dla przebicia ognia. Tutaj promienniki ciepła IR mogą być zarówno siatkami, jak i jedną.

Jeśli palnik na podczerwień przetwarza główny gaz lub ciekłą mieszaninę propan-butan z butla gazowa, tylko górna sieć jest zaangażowana w dystrybucję energii cieplnej. Jeśli przetwarzany jest gaz o niskim obciążeniu, obie sieci emitują ciepło. W ten sposób zwiększa się wymiana ciepła.

Jednak maksymalna wydajność GIG z oczkami nie przekracza 60%, ponieważ opór hydrauliczny dysz jest dwukrotnie większy niż w przypadku płytek ceramicznych perforowanych wszystkich odmian. To prawda, że ​​jest to mniej niż w przypadku porowatych dysz.

Urządzenia o zwiększonej mocy cieplnej

Dość niska sprawność emiterów gazu na podczerwień z płytami i siatkami ceramicznymi spowodowała konieczność poszukiwania sposobów na zwiększenie mocy cieplnej. Efekt osiągnięto dzięki wprowadzeniu nowego rodzaju dyszy, jaką jest panel ceramiczny z licznymi szczelinami.

W kroju szczeliny ulegają gwałtownemu wydłużeniu, ich wloty są mniejsze niż wyloty. Rozwiązanie to zwiększa sprawność palnika dzięki recyrkulacji produktów spalania tj. ich powrót do podstawy płomienia w kanale wypalania. Ponadto płomień w takich modelach jest bardziej stabilny i znacznie rzadziej gaśnie na otwartym wietrze.

Swobodny przekrój płyt szczelinowych wynosi średnio 55 - 60% ich rzeczywistego przekroju całkowitego. Wyposażone w nie palniki pracują na gazie o średnim ciśnieniu. Płaszczyzna zewnętrzna opakowania jest podgrzewana do 1723 K.

Emitery odporne na wiatr

Stabilność pod obciążeniem wiatru jest ważnym czynnikiem przy wyborze palnika gazowego na podczerwień stosowanego przy budowie lub montażu zakładów przemysłowych. Nie wszystkie przemysłowe promienniki podczerwieni przetwarzające gaz posiadają tę jakość.

W przypadku terenów otwartych potrzebne są specjalne urządzenia, które:

• charakteryzują się stabilnym wtryskiem, zależnym od podmuchów wiatru;
• wyposażony w urządzenie zapobiegające odchyleniu strumienia wychodzącego z dyszy;
• chronione przed aktywnym wychłodzeniem powierzchni promieniowania pod wpływem wiatrów.

W karcie katalogowej sprzętu gazowego, zdolnego do nagrzewania się przy porywistym wietrze i nie gasnącego, wskazana jest odporność na wiatr. Ta charakterystyka dla seryjnie produkowanych palników na podczerwień jest w przybliżeniu taka sama jak dla bezpośrednich, tj. frontalny wiatr i z bocznym nadmuchem.

Zmniejszenie stopnia wtrysku powoduje pojawienie się płomienia na zewnętrznej powierzchni panelu promieniującego. Jednocześnie temperatura gwałtownie spada. Zmniejsza przenikanie zimnego powietrza do obszaru spalania.

Opór wiatru jest fizycznie związany z jednostkowym obciążeniem cieplnym i ilością powietrza dostarczanego do dyszy w okresie spalania. Przy nadmiernym i dużym natężeniu przepływu powietrza wydajność emitera podczerwieni jest zmniejszona. Towarzyszy temu zmniejszenie pojawiania się języków płomienia, ściemnienie powierzchni emitującej oraz zakończenie pracy urządzenia w trybie bezpłomieniowym.

Przegląd producentów promienników podczerwieni

Urządzenia gazowe do kształtowania korzystnego mikroklimatu na placu budowy, w warsztacie, warsztacie produkcyjnym i podobnych obiektach są produkowane zarówno przez firmy krajowe, jak i firmy zagraniczne.

Według konsumentów ocena produktów rosyjskich jest prowadzona przez palniki gazowe marki Solyrogaz. W ofercie tej firmy znajdują się modele przeznaczone do ogrzewania powierzchni o różnej wielkości. Urządzenia mogą być stosowane w szklarniach, garażach i na zewnątrz.

Jedyną wadą, którą powinni wziąć pod uwagę nabywcy i prawdziwi właściciele modeli palników gazowych i pieców od wielkomiejskiego producenta, jest brak czujników bezpieczeństwa. Ze względu na to, do czego mogą być używane w życiu codziennym, ale z zachowaniem środków ostrożności.

Nie ustępuje popularnością produktom firmy Pathfinder. W ofercie kupującego dominują jednak produkty do użytku domowego i turystyczne.

Dość dużą popularnością cieszą się kafelki stosowane zarówno do ogrzewania, jak i do przyrządzania prostych potraw mini palnik natryskowy.

Nagrzewnice gazowe z logo Aeroheat otrzymały od konsumentów doskonałe właściwości. Ten sprzęt przyciąga niezawodnością, uzasadnioną zastosowaniem wysokiej jakości komponentów i przystępną ceną. Piece i palniki gazowe firmy Dixon i Sibiryachka sprawdziły się dobrze.

Na czele listy godnych grzejników gazowych od zagranicznych dostawców znajdują się palniki i piece gazowe południowokoreańskiej firmy Kovea. Produkty marki są aktywnie wykorzystywane w małych warsztatach, na placach malarskich i budowlanych, w turystyce i wędkarstwie.

Do aranżacji warsztatów często używane są grzejniki gazowe włoskiej firmy Sistema. Aktywnie poszukiwane są modele z Korei Południowej Hyundai, włoskie kuchenki gazowe Bartolini, które mogą być używane zarówno w życiu codziennym, jak iw biurze. Szwedzkie piece Timberk oraz chińskie urządzenia Ballu wyróżniają się niezawodnością i stabilną pracą.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Autor poniższego filmu szczegółowo opowie o zasadzie działania i zaletach palników gazowych IR:

Szczegóły organizacji ogrzewania na podczerwień przedstawiono w poniższym filmie:

Poniżej przedstawiono etapy montażu nagrzewnicy gazowej typu sufitowego:

W Federacji Rosyjskiej produkowane są różne rodzaje palników na podczerwień, w tym modele odporne na wiatr. Oferowany przez firmę asortyment pozwala na wybór urządzenia do ogrzewania powierzchni otwartych i zamkniętych.

Ważne jest, aby przed zakupem zdecydować, w jakim celu i w jakich warunkach sprzęt będzie używany, następnie wybierz bardziej produktywny lub wytrzymały model, który nie boi się wielokrotności przemieszczenie.