SU1455394A1 - Инфракрасный электрообогреватель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель - повьшение качества обогрева сельскохоз йственных живот- ньпс. Электрообогреватель содержит излучатель , установленньй в полости рефлектора с возможностью перемещени  вдоль вертикальной оси обогревател . Рефлектор выполнен из теплоизол ционного материала. Между излучателем и выходным отверстием рефлектора установлен экран в виде пластины из теплопоглодающего материала. При нагреве излучател  часть потока попадает на рефлектор, поглощаетс  им и, следовательно, нагревает его. Изменение положени  излучател  по высоте мен ет интенсивность излучени . Экран улучшает равномерность распределени  облучени . Спектр излучени  регулируетс  в соответствии с требовани ми обогреваемого объекта. 3 ил. (Л

Description

1

Изобретение относитс  к электронагреву и может быть использовано дл  обогрева молодн ка сельскохоз йственных животных.

Цель изобретени  - повышение качества обогрева сельскохоз йственных животных путе1М изменени  спектров излучени .

На фиг. 1 изображен инфракрасный электрообогреватель, продольный разрез j на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - распределение силы излучени  и опоры облученности горизонтальной плоскости под электрообогревателем , получаемые в.поперечной плоскости сечени  (все кривые с целью сравнени  построены в относительных единицах).

10

15

Электрообогреватель содержит линейный электрический излучатель 1, служащий дл  создани  потока инфракрасного излучени  (например, кварцева  трубка с нихромовой спиралью). Излучатель 1 размещен в полости рефлектора 2, сформированной из теплоизол ционного материала, например базальтового картона, легковеса и др. Сверху футеровка закрыта защитным кожухом 3, выполненным из листовой стали или пластмассы. Между излучателем 1 и выходным отверстием обогревател  установлен экран 4, который по форме соответствует излучателю 1 и представл ет собой полосу из окисленного металла, керамики или другого материала, поглощающего .

4 СП О1

Од

инфракрасное излучение. Экран 4 крепитс  непосредственно к футеровке с помощью проволочных держателей 5. Рабочее положение электрообогревател  - выходным.отверстием вниз, что обусловлено спецификой происход щих в нем процессов теплообмена.

С целью управлени  обогревом сельскохоз йственных животных инфракрасный излучатель 1 может фиксироватьс  в полости рефлектора 2 с помощью держателей 6 и 7, выведенных на поверхность-защитного кожуха 3 либо

теригор чего воздуха,ной позвол ет полезно использовать конвективные потери тепла излучател  1, Направление установившейс  циркул ции воздуха в полости, создающее в ней тепловую подушку, показано стрелками 11. Таким образом, внутренн   поверхность рефлектора 2, собирающа  лучистьй и конвективный потоки тепла инфракрасного излучател  1,  вл етс - тепло- коллектором. Потери тепла теплопро- водностью и конвекцией от зтой поверхности вверх ограничены большим

10

11ерез футеровку (вариант держател  6), g термическим сопротивлением рефлектолибо через выходное отверстие электрообогревател  (вариант держател  7), Держатели 6 и 7 имеют возможность вертикального перемещени  и фиксируютс  на.поверхности защитного кожуха 3 с помощью прижимных барашков 8. Дл  автоматического управлени  процесса обогрева сельскохоз йственньк животных путем электрического переключени  в полости рефлектора 2 могут быть установлены несколько дополнительных излучателей, например 9 и 10, число которых равно числу ступеней переключени , В этом случае из- лзгчатели 1, 9 и 10 закрепл ютс  в полости неподвижно, а переключение напр жени  с одного излучател  на другой соответствует перемещению излучател  в полости футеровки, Токо- подвод к излучател м осуществл етс  через специальные отверсти , выполненные в футеровке 2 и защитном кожухе 3,

Электрообогреватель работает сле- дутацим образом.

При включении питани  излу хатель 1 нагреваетс  и начинает излучать энергию в инфракрасном диапазоне спектра. Часть потока его через выходное отверстие обогревател  попадает непосредственно на обогреваемый объект. Друга  часть попадает на внутреннюю поверхность рефлектора 2, поглощаетс  им и, как следствие, нагревает его. Кроме того , внутренн   поверхность рефлектора 2 в рабочем положении нагреваетс  также гор чим воздухом, циркулирующим в полости футеровки благодар  естественной конвекции. Расположение излучател  1 в полости рефлектора 2 обеспечивает замкнутость циркул ции воздуха в ограничительном объеме полости и, тем самым, не только исключает по20

25

30

ра, а вниз - гор чим воздухом в по лостй. Поэтому в стационарном режиме она нагреваетс  до температуры, обеспечивающей излучение почти всей собранной энергии вниз на обогреваемый объект. Благодар  незначительным потер м тепла исключительно теплопроводностью через рефлектор и слой устойчиво термически стратифицирован ного воздуха ниже излучател  1 энергетическа  эффективность переизлучени  может быть весьма высока, КПД из :1пучени  экспериментальных образцов находитс  в пределах 0,8-0,9,

Оптическа  система представл ет собой систему излучателей, состо - г;ую из первичного инфракрасного из- лучател  1 и вторичного переизлз а- тел  - внутренней поверхности рефлектора 2, Поэтому спектральна  ха рактеристика устройства определ етс  температурой первичного излучател  1 и геометрией системы излучателей, В результате процессов теплообмена, происход щих в электрообогревателе, часть энергии первичного излучател  1 переизлучаетс  внутренней поверхностью рефлектора 2 в более длинноволновой области инфракрасного спект ра, что вполне приег-шемо, как дл  обогрева живых существ, так и дл  многих технологических процессов сушки и нагрева,

Из-за диффузного характера излучени  внутренней поверхности рефлектора 2- распределение силы излучени  в поперечной плоскости электрообогре вател  имеет характер, обозначенный на фиг, 3 кривой 12, Эпюра облучен- .ности горизонтальной плоскости под обогревателем дл  этого случа , обозначенна  кривой 13, характеризуетс  большой неравномерностью, обусловлен ной невозможностью получить в данной

40

45

50

55

5394

теригор чего воздуха,ной позвол ет полезно использовать конвективные потери тепла излучател  1, Направление установившейс  циркул ции воздуха в полости, создающее в ней тепловую подушку, показано стрелками 11. Таким образом, внутренн   поверхность рефлектора 2, собирающа  лучистьй и конвективный потоки тепла инфракрасного излучател  1,  вл етс - тепло- коллектором. Потери тепла теплопро- водностью и конвекцией от зтой поверхности вверх ограничены большим

10

0

5

0

ра, а вниз - гор чим воздухом в по лостй. Поэтому в стационарном режиме она нагреваетс  до температуры, обеспечивающей излучение почти всей собранной энергии вниз на обогреваемый объект. Благодар  незначительным потер м тепла исключительно теплопроводностью через рефлектор и слой устойчиво термически стратифицированного воздуха ниже излучател  1 энергетическа  эффективность переизлучени  может быть весьма высока, КПД из- :1пучени  экспериментальных образцов находитс  в пределах 0,8-0,9,

Оптическа  система представл ет собой систему излучателей, состо - г;ую из первичного инфракрасного из- лучател  1 и вторичного переизлз а- тел  - внутренней поверхности рефлектора 2, Поэтому спектральна  ха рактеристика устройства определ етс  температурой первичного излучател  1 и геометрией системы излучателей, В результате процессов теплообмена, происход щих в электрообогревателе, часть энергии первичного излучател  1 переизлучаетс  внутренней поверхностью рефлектора 2 в более длинноволновой области инфракрасного спектра , что вполне приег-шемо, как дл  обогрева живых существ, так и дл  многих технологических процессов сушки и нагрева,

Из-за диффузного характера излучени  внутренней поверхности рефлектора 2- распределение силы излучени  в поперечной плоскости электрообогревател  имеет характер, обозначенный на фиг, 3 кривой 12, Эпюра облучен- .ности горизонтальной плоскости под обогревателем дл  этого случа , обозначенна  кривой 13, характеризуетс  большой неравномерностью, обусловленной невозможностью получить в данной

0

45

50

55

конструкции усиление излучени  в боковых направлени х по сравнению с направлением вдоль фотометрической оси прибора. Введение в устройство экрана 4, соответствующего по форме инфракрасному излучателю 1 и установленного между ним и выходным отверстием электрообогревател , приводит к экранированию излучени  излучател  1 в направлении фотометрической оси. В результате сила излучени  электрообогревател  в этом направлении уменьшаетс . В то же врем  энерги , поглощенна  тепловым экраном 4, частично излучаетс  с его наружной поверхности в направлении объекта, а частично переизлучаетс  и передаетс  посредством естественной конвекци вглубь полости рефлектора 2. В результате этого, а также некоторого повьшени  температуры переизл5Д1акщей поверхности рефлектора 2, возрастает сила излучени  электрообогревател  в боковых направлени х. Результат вли ни  экрана отображаетс  кривой 14 силы излучени  электрообогревател , а эпюра облученности, создаваемой при этом на горизонтальной плоскости , показана кривой 15. Таким образом , использование экрана 4 значительно улучшает равномерность распределени  облученности по .обогреваемой площади. Некоторое уменьщение коэффициента облученности выходного отверсти  электрообогревател  его излучающими поверхност ми из-за введени  экрана, привод щее к повьшению рабочих температур в полости, можно с целью сохранени  прежних энергетических показателей устройства компенсировать несколько большим термосопротивлением рефлектора,

В процессе выращивани  молодн ка сельскохоз йственных животных, например , порос т к инфракрасному обо- грейу вьщвигаютс  следутацие технологические требовани : в св зи с ростом и развитием молодн ка площадь обогреваемой зоны должна увеличиватьс ., а облученность - уменьшатьс  соответственно снтшению с возрастом животных нижней границы критической температуры внешней среды. Что касаетс  спектра излучени , биологически целесообразно, чтобы животные в раннем возрасте получали больше коротковолновой инфракрасной радиации, а с возрастом спектр облучени  передви0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

галс  в более длинноволновую область с экономических соображений. Электрообогреватель позвол ет управл ть инфракрасным обогревом. Так, путем перемещени  излучател  1 в полости футеровки 2 сверху вниз с вомощью держателей 6 или 7, вьшеденных на поверхность защитного кожуха 3 и фиксируемых на нем прижимными гайками- барашкаг-ш 8, можно обеспечить согласованное управление параметрами обогрева по указанным законам. При этом увеличение площади обогреваемой зоны

.С

осуществл етс  за счет увеличени  угла излучени  излучател  1 через выходное отверстие электрообогревател ; уменьшение облученности происходит благодар  распределени  того же лучистого потока на большей площади} сдвиг спектра излучени  в направлении больших длин волн обусловлен увеличением относительных размеров системы излучателей при условии личени  размеров полости в направлении выходного отверсти , что приводит к меньшему взаимному вли нию излучател  и переизлучател  друг на друга и в итоге - к понижению их температур.

Аналогичный закон управлени  инфракрасным обогревом, но осуществл е- мьш уже автоматически, что  вл етс , необходимым требованием дл  крупных механизированных ферм и животноводческих комплексов, получаетс  при электрическом переключении питающего напр жени  с одного инфракрасного излучател  на другой, если их в полости футеровки 2 установлено несколько по вертикали (1, 9, 10). Использовав инфракрасные излучатели с различной рабочей температурой можно осуществить в этом случае управление спектром в гораздо больших пределах, чем при перемещении одного излучател  в полости рефлектора 2.

Claims (1)

1. Формула изобретени Инфракрасный электрообогреватель, содержащий электрический излучатель, установленный в полости рефлектора, выполненного из теплоизол ционного материала, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  качества обогрева сельскохоз йственных животных путем изменени  спектров излучени , между излучателем, установ714553948

   I, ленным с возможностью перемещени  ращенным вертикально вниз, установ- вдоль вертикальной оси обогревател , лен экран в виде пластины из тепло- и выходным отверстием рефлектора об- поглощающего материала.

   ие. /

   Ю

   5

   Фиг, 2

   -t б

   QPaccfTTOf)Hu.e

   Фиа. 3