مشعات وتركيبات لتسخين الحيوانات بالأشعة تحت الحمراء

في الزراعة ، تُستخدم المصابيح المتوهجة للأغراض العامة ، والمصابيح المتوهجة ، وبواعث الأنابيب ، والسخانات الكهربائية الأنبوبية (TEN) كمصادر للأشعة تحت الحمراء لتسخين الحيوانات.

المصابيح المتوهجة.

المصابيح المتوهجة تختلف في الجهد والقوة والتصميم. يعتمد تصميم المصابيح المتوهجة على الغرض منها. يتم تعزيز المصباح الزجاجي ، الذي يتم تحديد قطره بواسطة قوة المصباح ، بمصطكي خاص في القاعدة. يوجد على القاعدة خيط لولبي للتثبيت في المقبس ، والذي يتصل به المصباح بالشبكة. يستخدم التنغستن لصنع خيوط المصباح. لتقليل تشتت التنجستن ، يتم ملء المصباح بغاز خامل (مثل الأرجون والنيتروجين وما إلى ذلك).

المعالم الرئيسية للمصباح المتوهج:

• الجهد الاسمي ،

• طاقة كهربائية،

• تدفق مضيئة،

• متوسط ​​مدة الحرق.

المصابيح المتوهجة للأغراض العامة متوفرة في 127 و 220 فولت.

يتم تحديد القوة الكهربائية للمصابيح المتوهجة كمتوسط ​​قيمة للجهد المقنن الذي تم تصميم المصباح من أجله. في الزراعة ، تُستخدم المصابيح المتوهجة ذات نطاق الطاقة من 40 إلى 1500 واط بشكل أساسي.

يتناسب التدفق الضوئي للمصباح المتوهج بشكل مباشر مع الطاقة الكهربائية للمصباح ودرجة حرارة الفتيل ؛ بالنسبة للمصابيح التي استهلكت 75٪ من عمرها التشغيلي الاسمي ، يُسمح بانخفاض تدفق الضوء بنسبة 15-20٪ من القيمة الأولية.

عند استخدام مصابيح الإضاءة لتسخين الحيوانات ، يجب أن تدرك أن المستويات العالية من الضوء يمكن أن تهيج الحيوانات.

يتم تحديد متوسط ​​وقت احتراق المصباح المتوهج بشكل أساسي عن طريق رش التنغستن. بالنسبة لمعظم المصابيح المتوهجة ذات الأغراض العامة ، يبلغ متوسط ​​وقت الاحتراق 1000 ساعة.

ستؤدي التغييرات في جهد التيار الكهربائي مقارنة بالقيمة الاسمية إلى تغييرات في التدفق المنبعث من المصباح ، وكذلك في الإخراج وعمر الخدمة. عندما يتغير الجهد بنسبة ± 1٪ ، يتغير التدفق الضوئي للمصباح بنسبة ± 2.7٪ ، ومتوسط ​​وقت الاحتراق بنسبة ± 13٪.

المصابيح المتوهجة ذات الطبقة العاكسة. لتوجيه تدفق الإشعاع إلى منطقة معينة ، يتم استخدام المصابيح مع مرآة وطبقة عاكسة منتشرة ، والتي يتم تطبيقها من الداخل إلى الجزء العلوي من المصباح.

مصابيح انبعاث للحرارة.

مصادر الإشعاع هذه عبارة عن بواعث "ضوئية" تتكون من ملف تنجستن أحادي وعاكس ، وهو السطح الداخلي المغطى بالألمنيوم للمصباح ذي المظهر الجانبي الخاص. يظهر منحنى توزيع تدفق الإشعاع Ф (λ) على طول الطيف للمصابيح من نوع IKZ في الشكل. 1.

أرز. 1.توزيع التدفق الإشعاعي على طول طيف مصابيح IKZ 220-500 و IKZ 127-500.

أرز. 2. توزيع التدفق الإشعاعي على طول طيف المصابيح IKZK 220-250 و IKZK 127-250.

في التين. يوضح الشكل 2 منحنى توزيع تدفق الإشعاع على طول طيف المصابيح من الأنواع IKZK 220-250 و IKZK 127-250.

في تعيين نوع المصابيح ، تعني الأحرف: IKZ - مرآة الأشعة تحت الحمراء ، IKZK 220-250 - مرآة الأشعة تحت الحمراء مع لمبة مطلية ؛ تشير الأرقام بعد الأحرف إلى جهد التيار الكهربائي وقوة مصدر الإشعاع. المصباح عبارة عن مصباح زجاجي مكافئ. جزء من سطح المصباح مغطى من الداخل بطبقة فضية عاكسة رفيعة لتركيز التدفق الإشعاعي في اتجاه معين.

من المعلمات المهمة جدًا للمصابيح الزجاجية ، التي تؤثر على عمر المصابيح ، مقاومتها للحرارة ، أي قدرتها على تحمل التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة. من أجل زيادة مقاومة الحرارة عن طريق تغيير تكوين الشحنة أثناء صهر الزجاج ، من الضروري تقليل السعة الحرارية ومعامل درجة الحرارة للتمدد الخطي ، وكذلك زيادة التوصيل الحراري.

اعتمادًا على شكل المصباح ، يكون للمصابيح توزيع مختلف لتدفق الإشعاع: إما مركزة على طول المحور (مع لمبة مكافئة) أو عريضة ، بزاوية صلبة تبلغ حوالي 45 درجة (مع لمبة كروية). وتجدر الإشارة إلى ميزة استخدام المصابيح ذات اللمبة الكروية في الإنتاج الزراعي ، فهذه المصابيح توفر توزيعًا أكثر اتساقًا للإشعاع في منطقة التسخين.

يتم تثبيت جسم خيوط التنغستن داخل المصباح. تتبخر المادة الفتيلية لجسم الفتيل في فراغ ، وتستقر على السطح الداخلي للمصباح وتشكل طبقة سوداء.هذا يؤدي إلى انخفاض في تدفق الضوء نتيجة امتصاصه المكثف بواسطة الزجاج.

لزيادة العمر التشغيلي للمصباح وتقليل معدل تبخر جسم الفتيل ، تمتلئ القارورة بمزيج من الغازات الخاملة (الأرجون والنيتروجين).

يؤدي وجود الغاز إلى فقدان الحرارة بسبب التوصيل الحراري والحمل الحراري. في المصابيح المملوءة بالغاز ، يتم تسخين المصباح ليس فقط عن طريق الإشعاع من الفتيل ، ولكن أيضًا عن طريق الحمل الحراري والتوصيل من غاز التعبئة. لذلك ، فإن تسخين الغاز في مصباح 500 واط يستهلك 9٪ من الطاقة الموردة.

في المصابيح القوية ذات الجسم الخيطي الضخم ، يتم تعويض الزيادة في فقد الحرارة من خلال الغاز بالكامل من خلال الانخفاض الحاد في تشتت الفتيل ، لذلك يتم إطلاقها دائمًا بالغاز.

على عكس مصابيح التفريغ ، تعتمد درجة حرارة الأقسام الفردية لقوارير الغاز الخامل على موضع التشغيل. على سبيل المثال ، من خلال قلب القارورة رأسًا على عقب ، يمكنك تقليل تسخين الوصلة الزجاجية المعدنية من 383-403 إلى 323-343 كلفن.

يعتمد تدفق الإشعاع على درجة حرارة جسم الشعيرة. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تسريع تبخر التنجستن وزيادة نسبة الضوء المرئي في تدفق الإشعاع. لذلك ، في المصابيح من النوع IKZ ، حيث تكون الأشعة تحت الحمراء فعالة ، تنخفض درجة حرارة عمل الفتيل من 2973 كلفن (كما في المصباح المتوهج) إلى 2473 كلفن مع انخفاض في كفاءة الإضاءة بنسبة 60٪. وهذا يسمح بتحويل ما يصل إلى 70٪ من الكهرباء المستهلكة إلى أشعة تحت الحمراء.

أتاح خفض درجة حرارة الفتيل زيادة عمر خدمة مصابيح الأشعة تحت الحمراء من 1000 إلى 5000 ساعة.يمتص زجاج المصباح إشعاع الجسم المتوهج الذي يزيد طوله الموجي عن 3.5 ميكرون (7-8٪ من التدفق الكلي) ، وهذا هو سبب الفشل المبكر المتكرر للمصابيح بسبب ارتفاع درجات الحرارة.

يختلف التشعيع من مصباح من النوع IKZ على مسافة 50-400 مم إلى السطح المسخن من 2 إلى 0.2 واط / سم 2.

مخططات لإشعاع الطاقة الناتج عن مصباح مرآة الأشعة تحت الحمراء IKZ بقوة 250 واط عند ارتفاع التعليق: 1-10 سم ، 2-20 سم ، 3 - 30 سم ، 4 - 40 سم ، 5-50 سم ، 6 - 60 سم ، 7 - 80 سم ...

لنقل الحرارة عن طريق الإشعاع ، يمكن استخدام المصابيح المتوهجة العادية مع ملف التنغستن ومصباح على شكل كرة. يتم توفير الزيادة في كفاءة الإشعاع من خلال توفير الجهد ، الذي تقل قيمته بنسبة 5-10 ٪ عن القيمة الاسمية ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يجب تركيب عاكسات الألمنيوم المصقول في الجهاز.

بواعث الأشعة تحت الحمراء الأنبوبية.

حسب التصميم ، تنقسم مصادر أنبوب الأشعة تحت الحمراء إلى مجموعتين - أجسام تسخين مصنوعة من سبائك معدنية مقاومة والتنغستن. الأول عبارة عن أنبوب من الزجاج العادي أو المقاوم للحرارة بقطر 10-20 مم ؛ داخل الأنبوب ، على طول المحور المركزي ، يوجد جسم ذو خيط على شكل حلزوني ، يتم تطبيق جهد إمداد على نهاياته. لا يتم استخدام هذه بواعث على نطاق واسع. تستخدم عادة لتدفئة المساحات.

تتشابه بواعث خيوط التنجستن في التصميم مع المصابيح الأنبوبية المتوهجة. يقع جسم التسخين على شكل لولب تنجستن على طول محور الأنبوب ويتم تثبيته على حوامل الموليبدينوم الملحومة بقضيب زجاجي. يمكن تصنيع مشعاع أنبوبي بعاكس خارجي أو داخلي يتكون من تبخير الفضة أو الألومنيوم في فراغ. في التين.يوضح الشكل 3 بناء مثل هذا باعث الأشعة تحت الحمراء.

التوزيع الطيفي للإشعاع الصادر عن بواعث الأنبوب قريب من التوزيع الطيفي للبواعث الأنبوبية ؛ درجة حرارة التسخين 2100-2450 كلفن.

أرز. 3. بناء مصدر أنبوب الأشعة تحت الحمراء التقليدية. 1 - قاعدة 2 - قضيب 3 - زنبرك يدعم القضيب ؛ 4 - حوامل الموليبدينوم ؛ 5 - قضيب زجاجي 6 - أقطاب كهربائية 7 - خيط التنغستن. 8 - أنبوب زجاجي.

يمكن استخدام المشعات الأنبوبية ذات الطاقة المنخفضة (100 واط) على نطاق واسع في الزراعة لتدفئة الحيوانات الصغيرة والدواجن. لذلك يتم استخدامها في فرنسا لتسخين الدواجن الصغيرة في أقفاص. يتم تثبيت المشعات مباشرة على سقف القفص ، على ارتفاع 45 سم وتوفر تدفئة موحدة لـ 40 دجاجة.

يمكن استخدام مصابيح الأنبوبة بنجاح في إنشاء تركيبات مشتركة للإشعاع والإضاءة لحيوانات المزرعة الصغيرة والدواجن ، خاصة إذا اعتبرنا أن مصابيح ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية لإضاءة الحمامي لها تصميم أنبوبي أيضًا.

بواعث الأشعة تحت الحمراء الكوارتز.

تتشابه بواعث الأشعة تحت الحمراء من الكوارتز مع تلك الموصوفة أعلاه ، فيما عدا أنه يتم استخدام أنبوب زجاجي كوارتز. هنا سنقتصر على النظر في بواعث الأشعة تحت الحمراء الكوارتز بعناصر تسخين التنغستن.

أرز. 4. جهاز لمصباح الأشعة تحت الحمراء مع فتيل نوع KI 220-1000.

يوضح الشكل 4 جهاز باعث أنبوب الكوارتز - مصباح من النوع KI (KG). دورق أسطواني 1 بقطر 10 مم مصنوع من زجاج الكوارتز ، والذي له أقصى انتقال في المنطقة الطيفية للأشعة تحت الحمراء. يتم وضع 1-2 ملغ من اليود في قارورة ومليئة بالأرجون. الجسم الخفيف 2 ، المصنوع على شكل لفائف أحادية ، مركب على طول محور الأنبوب على دعامات التنغستن 3.

يتم إدخال المصباح باستخدام أقطاب الموليبدينوم الملحومة في أرجل الكوارتز 4. نهايات اللولب الخيطي مثبتة في الجزء الداخلي من الأكمام 5. القواعد الأسطوانية 6 مصنوعة من شريط نيكل مع درز حيث أسلاك الموليبدينوم الخارجية ملحومة 7. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة قواعد بواعث الكوارتز 573 كلفن. وفي هذا الصدد ، من الضروري تبريد المشعات أثناء التشغيل في منشآت التشعيع.

بالاقتران مع عاكس المرآة على شكل أسطوانة بيضاوية الشكل ، تخلق مصابيح الكوارتز إشعاعًا عاليًا جدًا. إذا كانت مصابيح المرآة توفر إشعاعًا يصل إلى 2-3 واط / سم 2 ، فيمكن الحصول على إشعاع يصل إلى 100 واط / سم 2 من مصباح كوارتز بعاكس.

يتم إنتاج بواعث الكوارتز بعناصر تسخين التنغستن بواسطة شركات مثل Osram و Philips و General Electric ، إلخ. W للجهد 110/130 و 220/250 فولت. عمر هذه المصابيح 5000 ساعة.

يوضح الشكل توزيع الطاقة الإشعاعية للمصباح KI-220-1000 على الطيف. 5. يتميز التركيب الطيفي للإشعاع الناتج عن مصابيح الكوارتز بحقيقة وجود حد أقصى ثانٍ في منطقة أطوال موجية أكبر من 2.5 ميكرون ، ناتج عن الإشعاع الصادر من أنبوب مسخن. ستؤدي إضافة اليود إلى المصباح إلى تقليل تناثر التنجستن وبالتالي زيادة عمر المصباح. في مصابيح الكوارتز بالأشعة تحت الحمراء ، لا تؤدي زيادة الجهد فوق الاسمي إلى انخفاض حاد في عمر الخدمة ، وهذا هو السبب في أنه من الممكن ضبط تدفق الإشعاع بسلاسة عن طريق تغيير الجهد المطبق.

أرز. 5. توزيع طيف الطاقة الإشعاعية لمصباح من النوع KI 220-1000 بجهد مختلف للمصباح.

تتمتع مصابيح الكوارتز بالأشعة تحت الحمراء لدورة اليود بالمزايا التالية:

• كثافة إشعاعية عالية.

• استقرار التدفق الإشعاعي خلال العمر التشغيلي. يبلغ تدفق الإشعاع في نهاية العمر 98٪ من التدفق الأولي ؛

• أبعاد صغيرة.

• القدرة على تحمل الأحمال الزائدة طويلة المدى والكبيرة.

• القدرة على ضبط تدفق الإشعاع بسلاسة في نطاق واسع عن طريق تغيير الجهد المزود.

العيوب الرئيسية لهذه المصابيح:

• عند درجات حرارة أعلى من 623 كلفن ، يتم تدمير الكوارتز عن طريق التمدد الحراري.

• لا يمكن تشغيل المصابيح إلا في وضع أفقي ، وإلا فقد يتشوه الجسم المتوهج تحت وزنه وسوف تتعطل دورة اليود نتيجة لتركيز اليود في الجزء السفلي من الأنبوب.

تستخدم مصابيح الأشعة تحت الحمراء ذات دورة اليود لتجفيف الدهانات والورنيشات في مختلف المواقع الزراعية ؛ لتدفئة حيوانات المزرعة (العجول ، الخنازير ، إلخ).

مشعات بمصابيح الأشعة تحت الحمراء.

لحماية مصابيح الأشعة تحت الحمراء من التلف الميكانيكي وقطرات الماء ، وكذلك لإعادة توزيع تدفق الإشعاع في الفضاء ، يتم استخدام تركيبات خاصة. يُطلق على مصدر الإشعاع مع الوحدة اسم مصدر الطاقة.

تستخدم أجهزة الإشعاع بمصابيح الأشعة تحت الحمراء المختلفة على نطاق واسع في تربية الحيوانات للتدفئة المحلية لحيوانات المزرعة الصغيرة والدواجن.