Emettitori a infrarossi a gas per locali industriali: dispositivo, principio di funzionamento, varietà

I dispositivi IR che generano flussi di calore e luce vengono utilizzati attivamente in varie aree della produzione e dell'economia privata.Gli emettitori a infrarossi a gas sono i più richiesti per i locali industriali. La loro azione si basa sulla capacità di un corpo riscaldato di rilasciare nello spazio il calore risultante.

Imparerai tutto sui principi di funzionamento delle apparecchiature a infrarossi dal nostro articolo proposto. Parleremo dei tipi di apparecchiature a infrarossi e delle loro differenze caratteristiche. Lascia che ti presentiamo i modelli leader sul mercato.

L'essenza della radiazione infrarossa

La radiazione infrarossa differisce dalla luce visibile ordinaria e così familiare. Sono simili nella velocità con cui si diffondono e attraversano lo spazio. Entrambe le varietà sono capaci di rifrazione, riflessione e raggruppamento.

A differenza della normale radiazione luminosa, che è costituita da onde elettromagnetiche, il flusso IR ha proprietà sia ondulatorie che quantistiche. Cioè, trasmette sia luce che calore.

Sia la luce ordinaria che la radiazione infrarossa sono flussi di onde elettromagnetiche. La differenza è che nel primo caso predomina la componente visibile, nel secondo la componente visibile si unisce a quella termica

La luce fornita dai dispositivi a infrarossi si muove in onde.Le vibrazioni elettromagnetiche della luce si trovano nel segmento dello spettro da 760 nm (nanometri) a 540 μm (micrometri). Il calore generato dagli emettitori IR è un flusso di quanti. La loro energia varia da 0,0125 a 1,25 eV (elettronvolt).

I flussi di calore e luce emessi dai dispositivi a infrarossi sono interconnessi. All’aumentare dell’intensità della luce, il flusso di calore quantistico diminuisce. A seconda della temperatura, la radiazione infrarossa può essere percepita o meno dai nostri occhi. La radiazione termica non è rilevabile visivamente.

Questa specificità della radiazione infrarossa viene utilizzata nell'industria per accelerare i processi di polimerizzazione e indurimento. La parte termica della radiazione infrarossa consente di determinare la presenza e la posizione di una persona o di un animale nei periodi notturni scarsamente illuminati e non illuminati.

I dispositivi di riscaldamento a infrarossi emettono luce in combinazione con energia termica, utilizzata per creare un microclima confortevole su parcheggi, officine, capannoni di produzione, allevamenti di pollame, serre e molti altri oggetti

Il funzionamento non standard dei dispositivi IR che emettono luce in combinazione con calore è diventato la base per lo sviluppo dei dispositivi per la visione notturna. Viene utilizzato nel rilevamento di difetti, nei sistemi di allarme nascosti e nei dispositivi tecnici per la fotografia al buio.

Entrambi i componenti radiazione infrarossa quasi non si dissipano nello spazio in elaborazione, sembrano concentrarsi su oggetti situati nella zona della loro influenza. Il calore penetra nel corpo dell'oggetto riscaldato, la profondità di penetrazione dipende dalle proprietà, dalla struttura e dal materiale dell'oggetto. La profondità varia da un decimo di mm a diversi mm.

I riscaldatori a infrarossi vengono installati sul pavimento, fissati alle pareti o sospesi al soffitto. Gli apparecchi si distinguono per la combustione senza fiamma, la preservazione dell'ossigeno nell'ambiente circostante e non sollevano colonne di polvere, a differenza dei convettori

Quando vengono utilizzati per scopi industriali, la lunghezza d'onda degli emettitori a infrarossi viene selezionata in base alle caratteristiche tecniche dell'oggetto o della sostanza. I raggi IR passano liberamente attraverso la massa d'aria, quindi il riscaldamento viene effettuato senza perdite evidenti. Questa circostanza è ragionevolmente considerata un vantaggio significativo nella produzione.

Oltre a riscaldare e illuminare la zona trattata dal dispositivo, gli emettitori a infrarossi vengono utilizzati per risolvere i seguenti problemi:

Tipi di sorgenti di radiazioni infrarosse

Le fonti più semplici di radiazioni IR includono quelle che sono molto familiari a tutti noi lampade ad incandescenza, funzionante a bassa tensione. In tali condizioni emettono principalmente flussi infrarossi.La quota di onde elettromagnetiche leggere è insignificante, ma è comunque determinata otticamente.

Al giorno d'oggi, i consumatori privati, le organizzazioni edili e di produzione hanno a disposizione molti tipi diversi di emettitori IR.

L’ambito della loro applicazione è determinato da:

• temperatura di esercizio;
• valore massimo della lunghezza d'onda;
• zona in cui il flusso infrarosso è distribuito uniformemente.

Tenendo conto delle caratteristiche elencate, viene selezionato un dispositivo radiante progettato per risolvere problemi specifici.

I tipi più comuni di emettitori IR includono:

• Lampade con dispositivi riflettenti a specchio. Alla massima radiazione, la loro lunghezza d'onda è di 1,05 micron.
• Lampade con tubo al quarzo. La loro lunghezza d'onda alla massima radiazione è compresa tra 2 e 3 micron.
• Riscaldatori non metallici ad asta. Strutturalmente, sono integrati con riflettori, la lunghezza d'onda massima va da 6 a 8 micron.
• Riscaldatori elettrici tubolari. Ampiamente utilizzati nella vita di tutti i giorni, nella produzione vengono utilizzati dispositivi con elementi riscaldanti.
• Bruciatori a infrarossi. Sono dotati di ugelli forati in ceramica o metallo. Sono utilizzati in edilizia per il riscaldamento di ambienti aperti e chiusi durante la costruzione di un edificio e i lavori di finitura.

Le fonti di raggi infrarossi hanno trovato applicazione nell'agricoltura. Con il loro aiuto, i giovani uccelli e gli animali domestici appena nati vengono riscaldati. Gli emettitori vengono installati nelle serre per stimolare la crescita delle varietà coltivate, nei fienili e nei granai per l'essiccazione.

Le sorgenti di flussi infrarossi si dividono in:

• Lampade a infrarossi. Si tratta di emettitori e dispositivi di “luce” che forniscono radiazione termica.
• Riscaldatori. Dispositivi utilizzati per il riscaldamento di spazi confinati e spazi aperti. Questi includono modelli che funzionano con elettricità, carburante liquido o gassoso. L'elemento riscaldante può essere sia un elemento riscaldante che una spirale in lega ad alta resistenza.

Secondo la classificazione per lunghezza d'onda, le sorgenti infrarosse si dividono in due gruppi principali: scure e chiare. I primi funzionano rilasciando onde lunghe nello spazio, le seconde - onde corte.

Emettitori IR scuri e chiari

Per definizione le sorgenti “luminose” sono in grado di emettere luce. I flussi che emettono vengono percepiti dalla vista, anche se è ancora difficile chiamarli illuminazione intensa e non dovrebbero essere utilizzati affatto per questo scopo.

I dispositivi “oscuri” forniscono un flusso di calore invisibile agli esseri umani, percepito dalla pelle dell’utente, ma non rilevato visivamente. Il valore limite tra “chiaro” e “scuro” è considerato una lunghezza d'onda di 3 micron. La temperatura limite della superficie riscaldata è 700º.

La proprietà degli emettitori a infrarossi di fornire energia termica viene utilizzata attivamente nelle serre, nei pollai e negli allevamenti per sostenere gli animali giovani

Il rappresentante più famoso dell'unità di riscaldamento “oscura” è Stufa russa in mattoni, che da molti secoli riscalda con successo edifici bassi. Tra quelle “leggere”, come abbiamo già capito, c'è una lampadina elettrica a incandescenza, se fornisce non più del 12% della luce. La sua energia principale è diretta alla generazione di calore.

Caratteristiche del design degli apparecchi di illuminazione

Strutturalmente, le sorgenti luminose sono simili a una tipica lampada a incandescenza. Tuttavia, ci sono differenze nei corpi dei filamenti. Per i dispositivi a infrarossi luminosi, la temperatura non può superare il limite di 2270-2770 K. Ciò è necessario per aumentare il flusso di calore riducendo l'emissione di luce.

Proprio come le lampadine standard, il corpo del filamento, realizzato in filamento di tungsteno, è inserito in un bulbo di vetro. Solo il pallone è dotato di riflettori, grazie ai quali tutta l'energia radiante viene focalizzata sull'oggetto riscaldato. In questo caso, una piccola parte dell'energia viene spesa per riscaldare la base della lampadina.

Il bulbo delle sorgenti luminose a infrarossi si riscalda a temperature elevate, quindi partecipa anche al processo di trasferimento del calore nello spazio. L'energia termica proveniente dalla beuta riscaldata non viene focalizzata dal riflettore ed esce nello spazio non trattato; è il componente che riduce l'efficienza del dispositivo.

Nel design e nel metodo di collegamento, le lampade a infrarossi sono molto simili alle tradizionali lampadine a incandescenza. Tuttavia, la loro temperatura operativa del corpo del filamento è significativamente più bassa, grazie alla quale la durata viene aumentata molte volte.

La produttività di una sorgente di luce infrarossa in media non supera il 65%.Viene aumentato posizionando un corpo riscaldante in tungsteno in un tubo o un pallone simile in vetro di quarzo. Questa soluzione permette di aumentare la lunghezza d'onda a 3,3 micron e ridurre la temperatura a 600º.

Questa opzione viene utilizzata nei riscaldatori IR al quarzo, in cui il filo di cromo-nichel è avvolto attorno a un'asta di quarzo e il tutto è inserito insieme in un tubo di quarzo.

Gli emettitori di luce infrarossa hanno prestazioni basse. L'efficienza del loro flusso infrarosso solitamente non supera il 65%

L'essenza del lavoro è il doppio utilizzo del filo filamentoso. L'energia termica rilasciata viene utilizzata in parte per il riscaldamento diretto e in parte per aumentare la temperatura dell'asta di quarzo. Anche una verga rovente emette calore.

I vantaggi dei dispositivi tubolari includono, abbastanza ragionevolmente, la resistenza di tutti i componenti in quarzo e ceramica alla negatività atmosferica. Lo svantaggio è la fragilità delle parti in ceramica.

Specifiche di funzionamento e progettazione dei riscaldatori scuri

Le cosiddette sorgenti “scure” di flussi IR sono molto più pratiche delle loro controparti “chiare”. Il loro elemento radiante differisce in meglio nella struttura. Il conduttore riscaldato stesso non emette energia termica; viene fornita dal guscio metallico circostante.

Di conseguenza, la temperatura operativa del dispositivo non supera i 400 - 600º. Per garantire che l'energia termica non venga sprecata, gli emettitori scuri sono dotati di riflettori che reindirizzano il flusso nella direzione desiderata.

Gli emettitori a onde lunghe del gruppo oscuro non hanno paura degli shock e di simili influenze meccaniche, perché il fragile elemento polimerico o ceramico in essi contenuto è protetto da un involucro metallico e da uno strato protettivo termoisolante. L'efficienza degli emettitori di questo gruppo raggiunge il 90%.

Ma non sono privi di inconvenienti. I riscaldatori del gruppo scuro dipendono dalle caratteristiche di progettazione del dispositivo. Se la distanza tra l'elemento radiante principale e la superficie dell'apparecchio è ampia, verrà lavato e raffreddato dall'aria che scorre oltre. Di conseguenza, l’efficienza diminuisce.

Per le loro caratteristiche progettuali, i modelli scuri vengono installati per riscaldare ambienti con soffitti bassi e aree che richiedono una fornitura di calore lineare. Leggero: posizionato dove è richiesta la lavorazione di ambienti con soffitti alti e aree allungate verticalmente.

Bruciatori a gas come sorgente di raggi IR

I dispositivi in ​​cui avviene la lavorazione del gas senza fiamma sono chiamati bruciatori a gas o emettitori di gas a infrarossi. L'energia termica rilasciata con elevata intensità viene trasferita nello spazio attraverso la superficie radiante dell'unità.

Si tratta di riscaldatori a gas a infrarossi del tipo che vengono utilizzati su scala industriale durante i lavori di costruzione e installazione.Il volume predominante di energia termica viene trasmesso dagli ugelli radianti del bruciatore ceramico.

Come ugelli vengono utilizzati:

• piatti in ceramica traforati, che possono essere lisci o goffrati;
• piastre in ceramica con pori distribuiti uniformemente;
• elementi ceramici con schermo a maglie di nicromo, rete metallica e tutti i tipi di attacchi catalitici.

Tutti i tipi di fori elencati in un elemento ceramico o metallico sono canali antincendio.

La generazione di calore dell'ugello catalitico si basa sul processo di ossidazione attivato quando viene fornito gas alla piastra

Il combustibile per il funzionamento di questo tipo di emettitore a infrarossi è il gas principale, così come la sua versione liquefatta o i gas creati artificialmente. In Russia producono bruciatori progettati per la lavorazione del gas liquefatto e principale. Le apparecchiature estranee sono progettate principalmente per l'elaborazione di versioni liquefatte e artificiali.

I bruciatori a gas a infrarossi trattano gas con un coefficiente di combustione della massa d'aria che è effettivamente pari all'unità. Funzionano con gas di rete, liquefatto e artificiale.

Se le regole operative non vengono violate, i prodotti della combustione derivanti dal funzionamento di un bruciatore a gas vengono rilasciati in quantità minime con un contenuto insignificante di ossidi di azoto e monossido di carbonio.

Per fornire gas, i bruciatori a gas a infrarossi (GIG) sono dotati di ugelli attraverso i quali il gas viene pompato ad alta velocità. Questa fornitura di gas garantisce l'iniezione dell'aria necessaria per la combustione. Viene “spinto” da un flusso ad alta velocità attraverso l'iniettore nella camera di distribuzione.

Una struttura metallica è posta sopra l'ugello emettitore del dispositivo. Aumenta l'efficienza e funge da supporto per le stoviglie se si cucina sui fornelli

Il gas non solo inietta aria, ma si miscela anche con essa nell'iniettore, ottenendo una miscela gas-aria adatta alla combustione completa. Questa miscela si sposta sulla superficie dell'ugello ceramico attraverso i suoi pori, fori perforati o fessure, dove brucia completamente in uno strato sottile di spessore non superiore a 1,5 mm.

Bruciatori con ugelli ceramici piatti

La maggior parte dell'energia termica viene trasferita alle piastrelle di ceramica, che vengono riscaldate a temperature elevatissime in meno di un minuto. La superficie esterna dell'elemento ceramico si trasforma in un'ulteriore fonte di flusso di calore.

L'ugello in ceramica rappresenta dal 40 al 60% della radiazione trasmessa da un riscaldatore IR a gas industriale. Per aumentare l'efficienza del dispositivo, sopra l'ugello è installato uno schermo a rete.Per aumentare la superficie di scambio termico, le piastrelle forate vengono incollate tra loro utilizzando mastice resistente al fuoco.

Un indicatore importante è il diametro dei canali antincendio. Determina quale gas può elaborare il dispositivo. Il numero totale di fori nella piastrella di ceramica dipende dal diametro. Più ce ne sono, più fragile sarà l'elemento che emette calore e il GIG sarà sensibile ai danni meccanici.

Riscaldatori con ugelli ad aletta

Oltre agli ugelli piatti in ceramica con perforazioni, vengono utilizzati elementi in rilievo. L'utilizzo di una superficie rigata in questo caso stimola il flusso di scambio termico tra la superficie radiante ed il gas bruciante. Le piastrelle ceramiche rigate si riscaldano meglio, mentre il carico termico sull'elemento radiante non aumenta.

Gli ugelli in ceramica piatti e scanalati si riscaldano fino a 1473 K. Ma gli elementi ceramici porosi si riscaldano solo fino a 1237 K. La versione porosa è più facile da produrre e quindi più economica.Inoltre, nella sua produzione vengono utilizzati scarti dell'industria ceramica.

L'utilizzo di ugelli in ceramica con elemento emettitore di calore in rilievo consente di aumentare notevolmente l'area che trasferisce il calore al consumatore

Lo spessore delle piastrelle porose raggiunge i 30 mm, il che aumenta notevolmente la resistenza dell'ugello alle sollecitazioni meccaniche. Durante il funzionamento di un bruciatore con tale ugello, la miscela gas-aria che esce dalla camera di distribuzione brucia sulla superficie esterna della piastrella ceramica in uno strato fino a 2 mm.

L'area di combustione nell'ugello poroso si sposta dalla superficie esterna ad una profondità di 3-5 mm. In questo caso la temperatura di riscaldamento raggiunge solo 1123 K.

Lo svantaggio degli ugelli porosi per l'iniezione igroscopica è la resistenza idraulica eccessivamente elevata, che rende impossibile l'utilizzo del gas principale a bassa pressione.

Attrezzatura con rete metallica

Tuttavia, tutti i tipi di accessori elencati sono realizzati in ceramica, il che significa che, nonostante lo spessore e tutti i tipi di trucchi del produttore che vuole aumentare la resistenza, sono ancora fragili. La fragilità è particolarmente fastidiosa se il dispositivo deve essere costantemente spostato.

Pertanto, per riscaldare i siti durante i lavori di costruzione o installazione, è stato sviluppato un tipo di bruciatore più durevole, dotato di doppia rete metallica. In tale dispositivo, la miscela gas-aria viene lavorata nello spazio tra l'ugello e le griglie. La superficie della rete esterna si riscalda fino a soli 1023 K.

L'utilizzo di una rete metallica ha permesso di aumentare significativamente la potenza termica dell'emettitore IR, oltre a proteggere l'ugello ceramico da eventuali danni

Nei GIG con ugelli a rete, questi elementi sono realizzati in leghe resistenti al calore con cromo e nichel.Gli ugelli sono realizzati in modo che la dimensione delle celle della maglia superiore consenta alla fiamma di passare liberamente, e la dimensione della maglia inferiore sia minima, fondamentale per lo sfondamento del fuoco. In questo caso entrambe le griglie oppure una sola possono essere emettitori di calore IR.

Se il bruciatore a infrarossi lavora gas principale o una miscela di propano-butano liquefatto da cilindro del gas, solo la rete superiore è coinvolta nella diffusione dell'energia termica. Se viene lavorato gas a basso carico, entrambe le griglie irradiano calore. In questo modo si aumenta il trasferimento di calore.

Tuttavia il valore massimo di efficienza dei GIG con reti non supera il 60%, perché la resistenza idraulica degli ugelli è doppia rispetto a quella delle piastrelle ceramiche forate di tutti i tipi. È vero, è inferiore a quello degli ugelli porosi.

Dispositivi con potenza termica aumentata

L'efficienza piuttosto bassa degli emettitori di gas a infrarossi con piastre e griglie in ceramica ci ha costretto a cercare modi per aumentare la potenza termica. Il risultato è stato ottenuto introducendo un nuovo tipo di ugello, ovvero un pannello ceramico con una serie di fessure.

Nel taglio le fessure presentano un improvviso allargamento, i loro fori di ingresso sono più piccoli dei fori di uscita. Questa soluzione aumenta il rendimento del bruciatore grazie al ricircolo dei prodotti della combustione, ovvero il loro ritorno alla base della fiamma all'interno del canale di fuoco. Inoltre, la fiamma in tali modelli è più stabile ed è molto meno probabile che si spenga al vento aperto.

Per aumentare la potenza termica vengono utilizzate varie tecniche, una delle quali è lo spostamento dei fori delle asole l'uno rispetto all'altro. Questa soluzione aiuta anche a proteggere dai danni del vento.

La sezione trasversale attiva dei pannelli fessurati è in media il 55-60% della loro sezione trasversale totale effettiva. I bruciatori che ne sono dotati funzionano con gas a media pressione. Il piano esterno dell'ugello viene riscaldato a 1723 K.

Emettitori resistenti ai carichi del vento

La stabilità del funzionamento sotto carico del vento è un indicatore importante per la scelta di un bruciatore a gas a infrarossi utilizzato nella costruzione o nell'assemblaggio di impianti di produzione. Non tutti gli emettitori infrarossi industriali che trattano gas hanno questa qualità.

Per le aree aperte sono necessari dispositivi speciali che:

• caratterizzato da iniezione stabile, in funzione delle raffiche di vento;
• dotato di dispositivo che impedisce la deviazione del getto uscente dall'ugello;
• protetto dal raffreddamento attivo della radiazione superficiale che si verifica a causa dell'influenza dei venti.

La scheda tecnica delle apparecchiature a gas in grado di riscaldarsi con raffiche di vento e di non spegnersi indica la resistenza al vento. Questa caratteristica per i bruciatori a infrarossi prodotti in commercio è approssimativamente la stessa dei bruciatori diretti, vale a dire esposizione al vento frontale e laterale.

Una riduzione del rapporto di iniezione provoca la comparsa di una fiamma sulla superficie esterna del pannello radiante. Allo stesso tempo, la temperatura scende bruscamente. Viene ridotto dalla penetrazione di aria fredda nella zona di combustione.

La resistenza al vento è fisicamente correlata al carico termico specifico e al volume d'aria che entra nell'ugello durante il periodo di combustione. Con un eccesso e un'elevata velocità del flusso d'aria, l'efficienza dell'emettitore a infrarossi si riduce. La riduzione è accompagnata dalla comparsa di fiamme, dall'oscuramento della superficie radiante e dalla cessazione del funzionamento dell'unità in modalità senza fiamma.

Revisione dei produttori di riscaldatori IR

Gli apparecchi a gas per la creazione di un microclima favorevole in un cantiere, un'officina, un laboratorio di produzione e strutture simili sono prodotti sia da società nazionali che da società straniere.

Secondo i consumatori, la valutazione dei prodotti di fabbricazione russa è superata dai bruciatori a gas del marchio Solarogaz. L'assortimento presentato da questa azienda comprende modelli progettati per il riscaldamento di ambienti di varie dimensioni. Le unità possono essere utilizzate in serre, garage e aree aperte.

Uno dei tipi di apparecchiature a gas a infrarossi più popolari sul mercato interno e collaudato nella pratica è la linea di bruciatori e stufe a gas dell'azienda Solarogaz

L’unico aspetto negativo che gli acquirenti e i proprietari attuali dei modelli di bruciatori e stufe a gas del produttore della capitale dovrebbero tenere in considerazione è la mancanza di sensori del sistema di sicurezza. Pertanto possono essere utilizzati nella vita di tutti i giorni, ma con precauzioni.

I prodotti dell'azienda Pathfinder non hanno una popolarità inferiore. Tuttavia, la linea di prodotti offerta all'acquirente è dominata da prodotti per uso domestico e turistici.

Le piastrelle sono giustamente popolari, utilizzate sia per il riscaldamento che per la preparazione di piatti semplici, e mini bruciatori da una bomboletta spray.

I riscaldatori a gas con il logo Aeroheat hanno ricevuto caratteristiche eccellenti da parte dei consumatori. Questa attrezzatura è attraente per la sua affidabilità, basata sull'uso di componenti di alta qualità, e il suo prezzo accessibile. Le stufe e i bruciatori a gas di Dixon e Sibiryachka si sono dimostrati efficaci.

L'elenco delle stufe a gas meritevoli di fornitori stranieri è guidato dai bruciatori a gas e dalle stufe dell'azienda sudcoreana Kovea. I prodotti del marchio vengono utilizzati attivamente in piccoli laboratori, nei cantieri di verniciatura e di costruzione, durante le escursioni e la pesca.

Le stufe e i bruciatori a gas Hyundai non sono inferiori in termini di qualità e caratteristiche tecniche ai dispositivi dei produttori europei. In alcuni indicatori addirittura superano

Per attrezzare le officine vengono spesso utilizzate stufe a gas dell'azienda italiana Sistema. I modelli della sudcoreana Hyundai e le stufe a gas italiane Bartolini, che possono essere utilizzate sia a casa che in ufficio, sono attivamente richiesti. Le stufe svedesi Timberk e le attrezzature cinesi Ballu si distinguono per la loro affidabilità e funzionamento stabile.

Conclusioni e video utile sull'argomento

L'autore del seguente video vi parlerà in dettaglio del principio di funzionamento e dei vantaggi dei bruciatori a gas IR:

I dettagli dell'organizzazione del riscaldamento a infrarossi sono presentati nel seguente video:

Di seguito vengono illustrate le fasi di installazione di una stufa a gas a soffitto:

Nella Federazione Russa vengono prodotti diversi tipi di bruciatori a infrarossi, compresi i modelli resistenti al vento. La gamma offerta dall'azienda consente di scegliere un dispositivo per il riscaldamento di ambienti aperti e chiusi.

Prima dell'acquisto, è importante decidere per quale scopo e in quali condizioni verrà utilizzata l'attrezzatura, quindi scegliere un modello più produttivo o durevole che non tema movimenti ripetuti.