קטגוריות: חשמלאים מתחילים, איך זה עובד
מספר צפיות: 73724
הערות לכתבה: 4

גופי חימום מודרניים

גופי חימום מודרניים במאמר "גופי חימום חשמליים" נאמר בעיקר על גופי חימום צינוריים - גופי חימום וספירלות פתוחות. בנוסף, ישנם אלמנטים רבים אחרים, שחלקם כמעט בגיל זהה לספירלה הפתוחה, בעוד שאחרים הופיעו יחסית לאחרונה, הודות להתפתחות הטכנולוגיות המודרניות. על תנורי חימום אלה, חדשים ולא מאוד, יידונו במאמר זה.

גופי חימום אינפרא אדום

הם משמשים במכשירים שונים, בעיקר תנורי אינפרא אדום לחימום חלל. במילים פשוטות, מדובר במכשירי חימום שיוצרים נוחות בבית, דירה, משרד או בית מלאכה. בתנאים שונים משתמשים במגוון רחב של עיצובים לתנורי חימום. תנורי חימום אינפרא אדום יכולים לשמש גם בציוד טכנולוגי שונה בו נדרש חימום של חפצים מסוימים.

דוגמה בולטת לציוד טכנולוגי שכזה הם תחנות הלחמת אינפרא אדום וארונות חימום ומעבדות מודרניות. חימום IR נעשה שימוש נרחב בהלחמה קבוצתית של מעגלים מודפסים עם רכיבי SMD.

הלחמה קבוצתית עם חימום IR: 1 - אוורור פליטה, 2 - מטריקס של מנורות IR, 3-לוח, 4-מנורת IR, 5 - מחזיר, 6 - מכשיר קירור, 7 - מסוע

איור 1. איור 1. התקנת הלחמה קבוצתית בחימום IR: 1 - אוורור פליטה, 2 - מטריקס של מנורות IR, 3-לוח, 4 - מנורת IR, 5 - מחזיר, 6 - מכשיר קירור, 7 - מסוע

קרינת IR, מה זה ואיך זה עובד

קרינת אינפרא אדום היא אחד המרכיבים של ספקטרום השמש. קרני ה- IR ממוקמות באזור התדר הנמוך ביותר של אור השמש. הם אלה שמביאים לנו חום לכדור הארץ. במקביל, קרני אינפרא אדום עוברות ללא הפרעה באוויר מבלי לחמם אותו כלל. פני כדור הארץ מחוממים, וכל מה שנמצא בנתיב של אור השמש. ורק אז, אוויר מתחמם מחפצים חמים. זו הסיבה שהאוויר קריר בבוקר עד שהשמש זורחת. תנורי חימום אינפרא אדום, שהם הבסיס לתעשייה ו תנורי חימום ביתיים.

כמובן שמגוון מחממי ה- IR מעשה ידי אדם אינו רחב כמו זה של אור השמש, והוא נמצא באזור אורך הגל הארוך של טווח ה- IR עם אורך גל של λ = 50-2000 מיקרומטר. יתר על כן, ככל שהטמפרטורה של הגוף המחומם נמוכה יותר, כך אורך הגל ארוך יותר. באופן כללי, תחום קרינת ה- IR הוא הרבה יותר רחב ומחולק לשלושה סובינג'ים

• אזור גל קצר: λ = 0.74-2.5 מיקרון,

• אזור גל אמצע: λ = 2.5-50 מיקרון,

• אזור אורך גל ארוך: λ = 50-2000 מיקרון,

אך גופי חימום אינפרא אדום פועלים רק בחלק האורך הארוך של ספקטרום ה- IR. גופי חימום IR שונים הם הבסיס ליצירת תנורי חימום אינפרא אדום. מכיוון שהחום מגורמי חימום אינפרא אדום מועבר בעיקר על ידי קרינת חום, הם נקראים לרוב פולטי אינפרא אדום.

איך מסדרים תנורי IR?

למעשה, עיצוב מחמם ה- IR פשוט ובלתי יומרני: גוף החימום - הרדיאטור ממוקם בבית של עיצוב כזה או אחר, בתוך המארז יש רפלקטור - מחזירי אור, מסופים לחיבור הרדיאטור, ומסופים חיצוניים לחוטים חיצוניים. איור 2 מראה גרסה כל כך פשוטה של התנור.

איור 2. איור 2. תנור דוד IR: 1 - מחזירי אור (מחזירי אור), 2 - רשת מגן, 3 - מתג, 4 - סוגר הרכבה, 5 - מנורת פחמן אינפרא אדום, 6 - כיסוי, 7 - תיבת מסוף, 8 - כבל חשמל, 9 - מזלג.

מיד ניכר כי המחמם של עיצוב זה דומה מאוד לזרקור למנורות הלוגן, המשמש להארת פרסום, חזיתות בנייה, מדרגות המרפסת, חלק מהחצר הסמוכה לבית. באופן כללי, אזור קטן יחסית, מה שנקרא תאורה מקומית.

לכן בעזרת מחממי IR ניתן גם לחמם לא את כל שטח החדר, אלא רק חלק ממנו. חיסכון באנרגיה מורגש בעין בלתי מזוינת: מדוע לחמם את כל החדר אם תוכלו לחמם רק פינה אחת? דוגמה לחימום פרטני של עובד במשרד מוצגת באיור 3.

איור 3. איור 3. חימום IR במקום

זו בדיוק אפשרות החימום שניתן להשיג באמצעות התנור שמוצג באיור 2. אם תרצו לבצע חימום, למשל בבית קפה, תזדקקו לתנורי חימום בעיצוב מעט שונה שניתן להתקין בתקרה, כמו מנורות עם מנורות פלורסנט. אפשרות זו מוצגת באיור 4. באופן עקרוני ניתן לתלות תנורי חימום מעל כל שולחן, או פשוט בתבנית לוח דמקה.

איור 4. חימום מלא

אתה יכול למצוא הרבה תוכניות חימום דומות, מכיוון שתנורי IR משמשים לחימום חדרים גדולים למדי: בתי מלאכה, מחסנים, בתי מלאכה ואפילו אזורים חיצוניים קטנים. לדוגמה, זה יכול להיות ביתן בית ליד הבית או מרפסת מסעדה עם שולחנות. המחמם האינפרא אדום המוצג באיור 2 משתמש במנורת פחמן אינפרא אדום, מה זה, איך הוא מסודר ומה התכונות שלו?

מנורת פחמן

זהו צינור ואקום העשוי מזכוכית קוורץ, שבתוכו יש אלמנט מקרין העשוי מסיבי פחמן (ליתר דיוק) מכמה סיבים מעוותים לצרור. לפעמים אלמנט קורן זה נקרא ספירלת פחמן, אם כי זה לא לגמרי נכון.

סיבי פחמן הופיעו יחסית לאחרונה, אך צברו פופולריות רבה בטכנולוגיות שונות. לא רק פולטי פחמן עשויים ממנו. באמצעות טכנולוגיות מיוחדות עשוי סיבי פחמן מסיבי פחמן.

מגוון היישומים של פלסטיקה מפחמן הוא רחב מאוד, כעשרים כיוונים: מטכנולוגיית מטוסים ורקטות וכלה במיתרים לכלי נגינה. פלסטיקה מפחמן נמצאת בשימוש נרחב בתעשיית הרכב, בעיקר במכוניות ספורט. אלה שאוהבים דיג חובבים וספורט, העריכו את כל קסמי מוטות הפחמן.

לסיבי פחמן יש מבנה סיבי, המגדיל משמעותית את שטח הקרינה. אזור זה גדול פי עשרות ומאות משטח הספירלה של ניכרום, טונגסטן, קרמיקה, פלמנטין או חומרים אחרים. אזור מפותח כזה מוביל לעובדה כי העברת החום של סיבי פחמן גבוהה ב- 30 ... 40% מזו של גופי חימום קונבנציונליים.

כאשר מופעל מתח, סיבי הפחמן מתחממים באופן מיידי, ייצור החום הקורן מתחיל מיד, יתר על כן, ללא קרינה מזיקה בחלק האולטרה סגול של הספקטרום. העברת חום מוגברת של סיבי פחמן מובילה לצריכת אנרגיה חסכונית יותר מאשר תנורי חימום קונבנציונליים העשויים ספירלה של ניכרום.

עם אותה צריכת חשמל, מחממי פחמן מפיקים חום רב יותר. החום אינו נכנס לתקרה, כמו במקרה של חימום, למשל, רדיאטור שמן או סוללת הסקה מרכזית.

הקרינה האופטית של מנורות פחמן קטנה מאוד. זוהר אדום מעט נראה לעין אינו משפיע כלל על הראייה, אינו מסנוור, אך הזוהר עדיין מורגש. איור 5 מראה תנור ביתי עובד על בסיס מנורות פחמן.

איור 5. פעולת דוד הפחמן

בחלקו העליון של התנור נמצאים מתגים המגדירים את מצבי ההפעלה. בעמדת התנור ישנה כונן חשמלי, מה שיוצר נדנדה של התנור לכיוונים שונים, כמו האוהדים עושים זאת. עם פניות אלה מושגת עלייה באזור החימום.

ראה גם בנושא זה:עובדות מעניינות על חימום אינפרא אדום

מחממי אינפרא אדום קרמיים (פולטים)

הם מחממים רגילים, "כלואים" במעטפת קרמיקה - המקרה. קרמיקה מחוממת על ידי חום מהמחמם, וכבר ממנה נפלטות קרניים תרמיות לסביבה החיצונית. למעטפת הקרמיקה שטח מספר פעמים את שטח המחמם, ולכן חום ניתנת באופן פעיל יותר.

המראה של התנור הקרמי מוצג באיור 6. מחממים כאלה נקראים לעתים קרובות תנורי אינפרא אדום פאנלים. צורת לוחות החימום היא המגוונת ביותר. התנור עשוי להיות שטוח, קעור או להפך, קמור.

איור 6. המראה של מחמם קרמי

על המשטח הקדמי ניתן לשקול את תצורת החימום; על המשטח האחורי ישנם מובילי חוט מבודדים בחרוזי קרמיקה. טמפרטורת העבודה של תנורי קרמיקה היא 700 ... 750 מעלות, עוצמת השטח הספציפית היא עד 64 קילוואט / מ"ר. כוחם של תנורי קרמיקה יכול לנוע בין כמה עשרות וואט למספר קילוואט. מה שנקרא, לכל המקרים.

ישנם סוגים של מחממי קרמיקה עם סליל פתוח ונראה לעין, כמו סוג HSR. טמפרטורת ההפעלה של התנור היא 900 מעלות צלזיוס; התנור מיועד לחימום מהיר. המראה של דוד HSR מוצג באיור 7.

איור 7. מחמם מסוג HSR

תנורי IR קרמיים מגיעים בשלושה סוגים: נפחי (מוצק), חלול, כמו גם תנורי חימום עם צמד תרמי מובנה. אלמנטים נפחיים הם מספיק אינרטיביים, מתחממים לאורך זמן ומתקררים לאט. במקרים בהם אתה זקוק לתנור חימום / כיבוי תקופתי, משתמשים בתנורים חלולים.

הם פחות אינרציאליים, מה שמאפשר להשתמש בהם בתהליכים טכנולוגיים שונים, כאשר יש צורך לשמור על הטמפרטורה המדויקת של המדיום העובד על ידי הפעלה / כיבוי של פולט מדי פעם. בגלל המסה המופחתת, שיעור החימום של פולטות חלולות גבוה ב -40% מזה של אלו בתפזורת.

שלא כמו פולטות בתפזורת, רוב הקרינה מפולטים חלולים מופנית קדימה. קרינה לאחור מונעת על ידי מחסום תרמי חלול מהצד האחורי, המספק תנאי טמפרטורה חוסכים לאלמנטים של מבני דיור, וגם מגביר את היעילות של הפולט. בהשוואה לרדיאטורים בנפח מאותו הספק, הפחתה בצריכת החשמל מגיעה ל -15%.

בעת שימוש ברדיאטור נפח, ניתן להשיג חלוקת חום כזו רק באמצעות משקף. סוגים מסוימים של תנורי חימום IR הם בעלי צמד תרמי מובנה מסוג K או J המאפשר שליטה ובקרה מדויקת של הטמפרטורה. זה מאוד נוח לשימוש בתהליכים טכנולוגיים.

ישנם הרבה תהליכים טכנולוגיים בהם משתמשים בפולטות IR. הנה רק כמה מהם:

ייבוש צבע (צבעים דו רכיבים, לכות אפוקסי),
עיבוד פלסטיקה (גיפור PVC, טרמו-פורמינג של פלסטיק ABS, פוליאתילן, קלקר, חלקי גוף אוטומטי, ציפוי אבקה)
ייבוש דבק
עיבוד מזון (שמירה על מחומם, צליה, עיקור ופיסטור),
טקסטיל (הדפסת משי, מדבקות על חולצות, לטקס שטיח),
יופי ובריאות (דוכני חום אינפרא אדום, סאונות)

מנורות קרמיקה אינפרא אדום של אדיסון

ביחס לפולטות קרמיקה חלולות, ניתן להשיג כובע E27, כמו מנורת ליבון רגילה. בסיס זה הומצא מזמן על ידי הממציא הגדול ט. אדיסון. האות "E" בשם הכומתה היא המנציחה את שמו של הממציא, ו -27 הוא קוטר הכובע במילימטר. העיצוב נוח מאוד: הם פשוט הברגו אותה למחסנית במקום למנורת ליבון, ומיד התחמם!

הוא האמין כי תנורי חימום אלה משמשים לרוב בגידול בעלי חיים.אפילו באתרים סיניים עם משלוח חינם, מתרגום מכונה מגושם מאנגלית, תוכלו להבין כי תנורי חימום אלה מיועדים לרפתות, בתי עופות וחזירי חזיר.

מדוע אי אפשר לתלות רדיאטור כזה אם לא בבית, אז לפחות במקום העבודה? אחרי הכל, זה רחוק מסוד שמעסיקינו לא טורחים ליצור תנאי עבודה רגילים: בקיץ אין מספיק מיזוג אוויר, ובסתיו, כשהחימום טרם הופעל, אתה צריך לשים ז'קט מרופד כותנה בסדנה, בבית המלאכה או במחלקת העיצוב.

מחזירי מתכת זמינים לתנורי החימום של אדיסון, המאפשרים להגביר את העברת החום בכיוון הנכון ולהקטין את ההשפעה התרמית על קירות ותקרות. למעשה לאותן מטרות משמשים גם מחזירי אור המשמשים עם סוגים אחרים של תנורי חימום. מראה המחמם עם בסיס E27 מוצג באיור 8.

איור 8. מנורה אינפרא אדום של אדיסון

מטבע הדברים, יש צורך להבריג "נורות" כאלה למחסנית קרמיקה בטמפרטורה גבוהה.

פולטות קוורץ והלוגן

הם צינור ואקום אטום העשוי זכוכית קוורץ, שבתוכו יש ספירלת מתכת עם עמידות גבוהה. למעשה, זה מנורות הלוגן טונגסטן קונבנציונאליות. בהתאם לעיצוב הספירלה, המחלקים מחולקים לשני טווחי קרינה אינפרא אדום - פולטים בעלי גל בינוני ופולטות גל קצר.

בראשונה, הספירלה בעלת צורת כוכב, ושנית, בתוך צינור קוורץ יש נימה נתמכת, הנראית באופן מושלם דרך זכוכית קוורץ שקופה. השאלה היא, מדוע ליצור ספירלות מעיצובים שונים, מה התוצאה של מחקר טכנולוגי שכזה?

פולטות הלוגן עם נימה נתמכת פועלות בטווח התדרים הגבוה של ה- IR ומספקות את היכולת לחמם עד 2600 מעלות צלזיוס. לגוף חימום זה יש זמן תגובה מהיר מאוד מהיר, מה שהופך אותו לבלתי הכרחי בתהליכים מחזוריים קצרים בהם נדרש כוח ספציפי גבוה.

גופי חימום למטוסי חימום

חימום לטמפרטורות כה גבוהות רחוק מלהיות תמיד הכרחי, ובמקרים אלה יש צורך להשתמש בתנורי חימום אחרים המעבירים חום לא על ידי קרינה, אלא במגע ישיר עם האובייקט המחומם. במקרה זה, פני השטח של אזור מסוים וצורה מחוממים, שטוחים ומעוקלים כאחד. אחד מסוגי התנורים הללו הוא תנורי חימום אלסטיים שטוחים העשויים סיליקון.

סיליקון הוא פולימר אורגנו-סיליקון המורכב מאטומי סיליקון ופחמן. בהתאם למשקל המולקולרי, פולימרים אלה יכולים להיות נוזליים (נוזלים אורגנו-סיליקון), אלסטיים (גומי אורגנו-סיליקון) או מוצרים מוצקים (פלסטיק אורגנו-סיליקון).

לפולימרים אורגנו-סיליקון מאפיינים דיאלקטריים טובים, מאופיינים בתנגודת חום גבוהה, בתכונות דחיות מים טובות, באינרטיות פיזיולוגית, המאפשרת להשתמש בהם ליצירת גופי חימום שטוחים. עיצוב זה נקרא מחצלות חימום סיליקון ומשמש במקרים בהם נדרש חימום אחיד של כל משטח כלשהו.

גופי חימום סיליקון

מדובר בבנייה של שתי שכבות של סיליקון, שביניהן מונח חוט חימום או סרט חימום חרוט, המאפשר לקבל מגוון פרמטרים של תנור חימום. כדי להגדיל את החוזק המכני, סיליקון מחוזק באמצעות פיברגלס טקסטיל.

לתנורי חימום אלו יש שיעור תגובה גבוה (זמן חימום / קירור קצר), הדיוק בשמירה על הטמפרטורה הוא די גבוה, במיוחד אם התנור מצויד בחיישן טמפרטורה ובתרמוסטט.

המימדים הגיאומטריים של מחצלות הסיליקון הם קטנים, עובי התנורים מתחיל מ- 0.7 מ"מ, המאפשר להשתמש בהם במגוון רחב של אזורים, החל מכלי תעופה וחלל ומסתיים בחימום חביות שמנים או צבעים.

תנורי סיליקון התנגדו להגברת הלחות והלחות, ולכן הם מומלצים לציוד מעבדה, יישומים בתחום הסעדה, כמו גם להגנה על ציוד אלקטרוני מפני הקפאה ועיבוי. המגבלה היחידה לשימוש בגופי חימום סיליקון יכולה להיות טמפרטורת הפעלה נמוכה יחסית: 200 מעלות צלזיוס בהפעלה רציפה ו -230 מעלות צלזיוס לזמן קצר. המראה של תנורי סיליקון מוצג באיור 9.

איור 9. מחממי סיליקון

המחמם מהסרט החרוט מוצג באיור 10. באופן טבעי, מסלול מוליך זה מוצג בתנאי, למעשה, הוא מכוסה על ידי שכבה נוספת של סיליקון.

איור 10

תנורי חימום עם אלמנטים חרוטים, כמו גם תנורי חימום עם חוט חימום, זמינים במגוון רחב של צורות וגדלים, עם זאת, אלמנטים חרוטים מספקים מגוון רחב של תוכניות חלוקת חום. בנוסף, השטח הגדול של גוף החימום שנחרט מספק צפיפות כוח גבוהה יותר וחלוקת חום אחידה. ניתן להשיג את המרחק בין המוליכים החרוטים מעט פחות מאשר במקרה של שימוש בחוט חימום.

כדי להקל על ההתקנה, מחממי סיליקון רבים בצד האחורי מצוידים בסרט דבק עצמי. טכנולוגיות הדבקה מודרניות מאפשרות ליצור חיבורים עמידים גם בטמפרטורות גבוהות, בהן עובדים תנורי סיליקון, כך שהחיבור אמין ועמיד.

מחממי חבית נקראים לרוב חולצות תרמיות. אותן חולצות קיימות למכולות חימום, כמו גם לתחתית חביות ומכולות. באופן טבעי, תנורי חימום אלה שטוחים, וגודלם תואם לממדים של חביות או מכולות. מחממי מיקניט

החל גם על גופי חימום שטוחים. הבסיס שלהם הוא נייר מיניקייט. הבסיס שלה הוא פירור של נציץ טבעי, המלוכד בקלסר עמיד בחום. כמה שכבות של נייר כזה נלחצות ומעובדות בלחץ גבוה ובטמפרטורה, וכתוצאה מכך פלטות בגודל הרצוי.

כדי להבטיח ביצועים וחוזק מכני, מיוצרים "כריכים" של מיקניט, בתוך מעטפת עשויה מתכת דקה, המאפשרת ליצור תנורי חימום בצורות שונות. איור 11 מראה תנור מיקניט שטוח ומחמם שרוול. תנורי חימום כאלה משמשים בציוד לעיבוד פלסטיק, שטמפרטורת ההיתוך שלו היא בטווח של 180 ... 240 מעלות צלזיוס, וזה די מקובל עבור תנורי מיקניט.

איור 11. מחממי מיקניט

כדי לשפר את העברת החום, תנורי חימום במקרי מתכת נלחצים לאלמנט המחומם בעזרת סוגריים מתכתיים ומהדקים, או אפילו פשוט קשורים בחוט.

נכון לעכשיו, ישנן מערכות רבות ועיצובים שונים של תנורי חימום המאפשרים לכם לבצע כל משימות טכנולוגיות. במאמר זה תואר רק חלק קטן מהם. אם מישהו מעוניין ברצינות בבעיה זו, ובמיוחד כל סוג של תנור חימום, הטכנולוגיה של היישום שלה, אז מידע כזה תמיד ניתן למצוא במנועי חיפוש באינטרנט.

ראה גם:תנורי חימום חשמליים מודרניים