เครื่องฉายรังสีและการติดตั้งเพื่อให้ความร้อนอินฟราเรดแก่สัตว์

ในการเกษตร หลอดไส้เอนกประสงค์ หลอดไส้ ตัวปล่อยหลอด และเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบหลอด (TEN) ใช้เป็นแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดเพื่อให้ความร้อนแก่สัตว์

หลอดไส้.

หลอดไส้ต่างกันที่แรงดัน กำลังไฟ และการออกแบบ การออกแบบหลอดไส้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ หลอดแก้วซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดโดยกำลังของหลอดไฟนั้นเสริมด้วยสีเหลืองอ่อนพิเศษที่ฐาน ที่ฐานมีเกลียวสำหรับยึดในซ็อกเก็ตซึ่งหลอดไฟเชื่อมต่อกับเครือข่าย ทังสเตนใช้ทำไส้หลอด เพื่อลดการกระเจิงของทังสเตน โคมไฟจะเต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย (เช่น อาร์กอน ไนโตรเจน ฯลฯ)

พารามิเตอร์หลักของหลอดไส้:

• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด,

• พลังงานไฟฟ้า,

• ฟลักซ์ส่องสว่าง

• ระยะเวลาการเผาไหม้เฉลี่ย

หลอดไส้เอนกประสงค์มีทั้งแบบ 127 และ 220 V.

กำลังไฟฟ้าของหลอดไส้ระบุเป็นค่าเฉลี่ยสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดซึ่งออกแบบหลอดไฟฟ้า ในการเกษตรส่วนใหญ่จะใช้หลอดไส้ที่มีช่วงกำลังไฟ 40 ถึง 1500 W

ฟลักซ์การส่องสว่างของหลอดไส้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังไฟฟ้าของหลอดไฟและอุณหภูมิของไส้หลอด สำหรับหลอดที่เผาไหม้หมด 75% ของอายุการใช้งานเล็กน้อย อนุญาตให้ลดฟลักซ์การส่องสว่างลง 15-20% ของค่าเริ่มต้น

เมื่อใช้โคมไฟเพื่อให้ความร้อนแก่สัตว์ โปรดทราบว่าแสงในระดับสูงอาจทำให้สัตว์ระคายเคืองได้

เวลาเผาไหม้เฉลี่ยของหลอดไส้ถูกกำหนดโดยการสปัตเตอร์ของทังสเตนเป็นหลัก สำหรับหลอดไส้เอนกประสงค์ เวลาเผาไหม้เฉลี่ยคือ 1,000 ชั่วโมง

การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟหลักเมื่อเทียบกับค่าเล็กน้อยจะส่งผลให้ฟลักซ์ที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟเปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับเอาต์พุตและอายุการใช้งาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ± 1% ฟลักซ์การส่องสว่างของหลอดไฟจะเปลี่ยนไป ± 2.7% และเวลาเผาไหม้เฉลี่ย ± 13%

หลอดไส้ที่มีชั้นสะท้อนแสง เพื่อกำหนดทิศทางการไหลของรังสีไปยังพื้นที่หนึ่ง หลอดไฟจะใช้กระจกและชั้นสะท้อนแสงแบบกระจาย ซึ่งติดจากด้านในไปจนถึงส่วนบนของกระเปาะ

โคมไฟเปล่งความร้อน

แหล่งกำเนิดรังสีเหล่านี้คือตัวปล่อย "แสง" ที่ประกอบด้วยคอยล์เดี่ยวทังสเตนและตัวสะท้อนแสง ซึ่งเป็นพื้นผิวอะลูมิเนียมด้านในของหลอดไฟที่มีโปรไฟล์พิเศษ เส้นโค้งการกระจายของฟลักซ์การแผ่รังสี Ф (λ) ตามสเปกตรัมสำหรับหลอดไฟประเภท IKZ แสดงในรูปที่ 1.

ข้าว. 1.การกระจายฟลักซ์การแผ่รังสีตามสเปกตรัมของหลอด IKZ 220-500 และ IKZ 127-500

ข้าว. 2. การกระจายฟลักซ์การแผ่รังสีตามสเปกตรัมของหลอด IKZK 220-250 และ IKZK 127-250

ในรูป 2 แสดงเส้นโค้งการกระจายฟลักซ์การแผ่รังสีตามสเปกตรัมของหลอดไฟประเภท IKZK 220-250 และ IKZK 127-250

ในการกำหนดประเภทของหลอดไฟตัวอักษรหมายถึง: IKZ - กระจกอินฟราเรด, IKZK 220-250 - กระจกอินฟราเรดพร้อมหลอดไฟทาสี ตัวเลขหลังตัวอักษรระบุแรงดันไฟหลักและกำลังของแหล่งกำเนิดรังสี หลอดไฟเป็นหลอดแก้วทรงพาราโบลา พื้นผิวของหลอดไฟบางส่วนถูกเคลือบด้วยชั้นสีเงินสะท้อนแสงบางๆ จากด้านใน เพื่อให้ฟลักซ์การแผ่รังสีรวมไปในทิศทางที่กำหนด

พารามิเตอร์ที่สำคัญมากของหลอดแก้วซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของหลอดคือ ความต้านทานความร้อน นั่นคือความสามารถในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน เพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อนโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของประจุระหว่างการหลอมแก้ว จำเป็นต้องลดความจุความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น รวมทั้งเพิ่มการนำความร้อน

หลอดไฟมีการกระจายการไหลของรังสีที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปร่างของหลอดไฟ: เข้มข้นตามแนวแกน (ด้วยกระเปาะพาราโบลา) หรือกว้างที่มุมทึบประมาณ 45 ° (ด้วยกระเปาะทรงกลม) ควรสังเกตข้อดีของการใช้หลอดไฟที่มีหลอดไฟทรงกลมในการผลิตทางการเกษตร หลอดไฟเหล่านี้ให้การกระจายรังสีที่สม่ำเสมอมากขึ้นในเขตความร้อน

ตัวไส้หลอดทังสเตนติดอยู่ภายในกระเปาะ วัสดุเส้นใยของตัวเส้นใยระเหยในสุญญากาศ ตกตะกอนบนพื้นผิวด้านในของกระเปาะและเคลือบผิวสีดำสิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของฟลักซ์แสงอันเป็นผลมาจากการดูดซับที่เข้มข้นขึ้นโดยกระจก

เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของหลอดและลดอัตราการระเหยของตัวไส้หลอด ขวดจะเต็มไปด้วยส่วนผสมของก๊าซเฉื่อย (อาร์กอนและไนโตรเจน)

การปรากฏตัวของก๊าซทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนเนื่องจากการนำความร้อนและการพาความร้อน ในหลอดบรรจุก๊าซ หลอดไฟได้รับความร้อนไม่เพียงแต่จากการแผ่รังสีจากไส้หลอดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการพาความร้อนและการนำความร้อนจากก๊าซที่บรรจุด้วย ดังนั้น การให้ความร้อนแก่แก๊สในหลอด 500 W จะใช้พลังงาน 9% ของพลังงานที่จ่ายไป

ในหลอดทรงพลังที่มีตัวไส้หลอดขนาดใหญ่ การสูญเสียความร้อนที่เพิ่มขึ้นผ่านก๊าซจะได้รับการชดเชยอย่างเต็มที่โดยการกระจายตัวของไส้หลอดที่ลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นพวกมันจึงถูกปล่อยออกมาพร้อมก๊าซเสมอ

อุณหภูมิของแต่ละส่วนของขวดบรรจุก๊าซเฉื่อยนั้นแตกต่างจากหลอดสุญญากาศ ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งการทำงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อคว่ำขวดลง คุณจะสามารถลดความร้อนของจุดต่อโลหะ-แก้วจาก 383-403 เป็น 323-343 K

ฟลักซ์การแผ่รังสีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิร่างกายของไส้หลอด อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเร่งการระเหยของทังสเตนและเพิ่มสัดส่วนของแสงที่มองเห็นได้ในฟลักซ์การแผ่รังสี ดังนั้นในหลอดไฟประเภท IKZ ที่รังสีอินฟราเรดมีผล อุณหภูมิในการทำงานของไส้หลอดจะลดลงจาก 2973 K (เช่นเดียวกับหลอดไส้) เป็น 2473 K โดยประสิทธิภาพการส่องสว่างลดลง 60% สิ่งนี้ทำให้สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปได้ถึง 70% เป็นรังสีอินฟราเรด

การลดอุณหภูมิของไส้หลอดทำให้สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของหลอดอินฟราเรดจาก 1,000 เป็น 5,000 ชั่วโมงการแผ่รังสีของหลอดไส้ที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 3.5 ไมครอน (7-8% ของฟลักซ์ทั้งหมด) ถูกดูดซับโดยแก้วของหลอดซึ่งเป็นสาเหตุของความล้มเหลวของหลอดไฟก่อนกำหนดเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

การฉายรังสีจากหลอดไฟประเภท IKZ ที่ระยะ 50-400 มม. ถึงพื้นผิวที่ร้อนจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 2 ถึง 0.2 W / cm2

ไดอะแกรมของการแผ่รังสีพลังงานที่สร้างขึ้นโดยหลอดกระจกอินฟราเรด IKZ ที่มีกำลัง 250 W ที่ความสูงของช่วงล่าง: 1 — 10 ซม., 2 — 20 ซม., 3 — 30 ซม., 4 — 40 ซม., 5 — 50 ซม., 6 — 60 ซม. 7 — 80 ซม...

สำหรับการถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสี สามารถใช้หลอดไส้ธรรมดาที่มีขดลวดทังสเตนและหลอดรูปทรงกลมได้ การเพิ่มประสิทธิภาพการแผ่รังสีนั้นมาจากการจ่ายแรงดันไฟฟ้าซึ่งมีค่าน้อยกว่าค่าเล็กน้อย 5-10% นอกจากนี้ต้องติดตั้งแผ่นสะท้อนแสงอลูมิเนียมขัดเงาในอุปกรณ์

ตัวปล่อยอินฟราเรดแบบหลอด

จากการออกแบบ แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดของหลอดถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม — โดยมีตัวทำความร้อนที่ทำจากโลหะผสมต้านทานโลหะและทังสเตน อันแรกคือหลอดแก้วธรรมดาหรือแก้วทนไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-20 มม. ภายในท่อตามแกนกลางมีลำตัวที่มีเกลียวเป็นเกลียวจนถึงปลายที่ใช้แรงดันไฟฟ้า ตัวปล่อยดังกล่าวไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย มักใช้เพื่อให้ความร้อนในอวกาศ

ตัวปล่อยไส้หลอดทังสเตนมีลักษณะคล้ายกับหลอดไส้ ตัวทำความร้อนในรูปแบบของเกลียวทังสเตนตั้งอยู่ตามแกนของท่อและยึดกับตัวยึดโมลิบดีนัมที่บัดกรีกับแท่งแก้ว หม้อน้ำแบบท่อสามารถทำด้วยตัวสะท้อนแสงภายนอกหรือภายในที่เกิดจากการระเหยของเงินหรืออลูมิเนียมในสุญญากาศ ในรูป3 แสดงการสร้างตัวปล่อย IR ดังกล่าว

การกระจายสเปกตรัมของรังสีจากตัวปล่อยหลอดใกล้เคียงกับการกระจายตัวของรังสีจากหลอด อุณหภูมิความร้อนอยู่ที่ 2100-2450 K.

ข้าว. 3. การสร้างแหล่งกำเนิด IR แบบหลอดธรรมดา 1 — ฐาน; 2 — คัน; 3 — สปริงรองรับแกน 4 — ผู้ถือโมลิบดีนัม; 5 — แท่งแก้ว 6 — อิเล็กโทรด; 7 — ด้ายทังสเตน; 8 — หลอดแก้ว

หม้อน้ำแบบท่อกำลังต่ำ (100 W) สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการเกษตรเพื่อให้ความร้อนแก่สัตว์เล็กและสัตว์ปีก ดังนั้นในฝรั่งเศสจึงใช้เพื่อให้ความร้อนแก่สัตว์ปีกในกรง หม้อน้ำติดตั้งโดยตรงบนเพดานกรงที่ความสูง 45 ซม. และให้ความร้อนสม่ำเสมอสำหรับไก่ 40 ตัว

หลอดไฟสามารถใช้ในการสร้างการฉายรังสีแบบรวมและการติดตั้งระบบไฟส่องสว่างสำหรับสัตว์เล็กและสัตว์ปีกในฟาร์ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเราพิจารณาว่าหลอด UV และหลอดไฟสำหรับการส่องสว่างของเม็ดเลือดแดงนั้นมีการออกแบบเป็นท่อ

ตัวปล่อยอินฟราเรดแบบควอตซ์

ตัวปล่อย IR ของควอตซ์คล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น ยกเว้นว่าใช้หลอดแก้วควอตซ์ ในที่นี้เราจะจำกัดตัวเองให้พิจารณาตัวปล่อย IR ควอทซ์ที่มีองค์ประกอบความร้อนทังสเตน

ข้าว. 4. อุปกรณ์สำหรับหลอดอินฟราเรดแบบไส้หลอด KI 220-1000

รูปที่ 4 แสดงอุปกรณ์ของตัวปล่อยหลอดควอทซ์ — หลอดไฟประเภท KI (KG) ขวดทรงกระบอก 1 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. ทำจากแก้วควอทซ์ซึ่งมีการส่งผ่านสูงสุดในภูมิภาคสเปกตรัม IR ไอโอดีน 1-2 มก. ใส่ในขวดและเติมอาร์กอน ตัวไฟ 2 สร้างขึ้นในรูปของโมโนคอยล์ ติดตั้งตามแกนของท่อบนตัวรองรับทังสเตน 3

การป้อนข้อมูลไปยังหลอดไฟดำเนินการโดยใช้ขั้วไฟฟ้าโมลิบดีนัมที่บัดกรีเป็นขาควอตซ์ 4. ปลายของเกลียวไส้หลอดถูกขันเข้ากับส่วนด้านในของปลอก 5. ฐานทรงกระบอก 6 ทำจากแถบนิกเกิลที่มีตะเข็บซึ่ง สายโมลิบดีนัมด้านนอกถูกเชื่อม 7. อุณหภูมิของฐานของตัวส่งสัญญาณควอตซ์ไม่ควรเกิน 573 K ในเรื่องนี้จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนหม้อน้ำระหว่างการทำงานในการติดตั้งการฉายรังสี

เมื่อใช้ร่วมกับกระจกสะท้อนแสงในรูปทรงกระบอกวงรี หลอดควอทซ์จะสร้างการฉายรังสีที่สูงมาก หากหลอดกระจกให้รังสีสูงถึง 2-3 W / cm2 สามารถรับรังสีได้สูงถึง 100 W / cm2 จากหลอดควอทซ์พร้อมตัวสะท้อนแสง

ตัวปล่อยควอตซ์ที่มีองค์ประกอบความร้อนทังสเตนผลิตโดยบริษัทต่างๆ เช่น Osram, Philips, General Electric เป็นต้น W สำหรับแรงดันไฟฟ้า 110/130 และ 220/250 V อายุการใช้งานของหลอดเหล่านี้คือ 5,000 ชั่วโมง

การกระจายของพลังงานการแผ่รังสีของหลอด KI-220-1000 เหนือสเปกตรัมจะแสดงในรูปที่ 5. องค์ประกอบทางสเปกตรัมของการแผ่รังสีที่เกิดจากหลอดควอทซ์นั้นมีลักษณะพิเศษคือมีความยาวคลื่นสูงสุดเป็นอันดับสองในบริเวณความยาวคลื่นมากกว่า 2.5 ไมครอน ซึ่งเกิดจากการแผ่รังสีจากหลอดความร้อน การเติมไอโอดีนลงในหลอดไฟจะช่วยลดการสปัตเตอร์ของทังสเตน และทำให้อายุการใช้งานของหลอดไฟเพิ่มขึ้น ในหลอดอินฟราเรดควอทซ์ การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเหนือค่าที่กำหนดไม่ได้ทำให้อายุการใช้งานลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงสามารถปรับฟลักซ์การแผ่รังสีได้อย่างราบรื่นโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ข้าว. 5. การกระจายสเปกตรัมพลังงานรังสีของหลอดไฟประเภท KI 220-1000 ที่แรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟต่างกัน

หลอดควอทซ์อินฟราเรดวงจรไอโอดีนมีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ความหนาแน่นของรังสีจำเพาะสูง

• ความเสถียรของการไหลของรังสีตลอดอายุการใช้งาน ฟลักซ์การแผ่รังสีเมื่อสิ้นอายุขัยคือ 98% ของปริมาณรังสีเริ่มต้น

• ขนาดเล็ก;

• ความสามารถในการทนต่อการโอเวอร์โหลดในระยะยาวและขนาดใหญ่;

• ความสามารถในการปรับการไหลของรังสีในช่วงกว้างได้อย่างราบรื่นโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย

ข้อเสียเปรียบหลักของหลอดไฟเหล่านี้:

• ที่อุณหภูมิปลอกสูงกว่า 623 K ควอตซ์จะถูกทำลายโดยการขยายตัวทางความร้อน

• หลอดไฟสามารถทำงานได้ในแนวนอนเท่านั้น มิฉะนั้น ตัวหลอดไส้อาจเสียรูปภายใต้น้ำหนักของมันเอง และวงจรไอโอดีนอันเป็นผลมาจากความเข้มข้นของไอโอดีนในส่วนล่างของหลอดจะถูกรบกวน

หลอดอินฟราเรดที่มีวงจรไอโอดีนใช้สำหรับการอบแห้งสีและสารเคลือบเงาในพื้นที่เกษตรกรรมต่างๆ เพื่อให้ความร้อนแก่สัตว์ในฟาร์ม (ลูกวัว ลูกสุกร ฯลฯ)

เครื่องฉายรังสีด้วยหลอดอินฟราเรด

เพื่อป้องกันหลอดอินฟราเรดจากความเสียหายทางกลและหยดน้ำ รวมถึงการกระจายการไหลของรังสีในอวกาศ จึงมีการใช้อุปกรณ์พิเศษ แหล่งกำเนิดรังสีพร้อมกับฟิกซ์เจอร์เรียกว่าแหล่งจ่ายไฟ

เครื่องฉายรังสีที่มีหลอดอินฟราเรดหลายชนิดใช้กันอย่างแพร่หลายในการเลี้ยงสัตว์เพื่อให้ความร้อนแก่สัตว์เลี้ยงในฟาร์มและสัตว์ปีกในท้องถิ่น