Инфракрасный электрообогреватель Советский патент 1989 года по МПК H05B3/42 F24C15/22 

1

Изобретение относится к электронагреву и может быть использовано для обогрева молодняка сельскохозяйственных животных.

Цель изобретения - повышение качества обогрева сельскохозяйственных животных путе1М изменения спектров излучения.

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

10

15

Электрообогреватель содержит линейный электрический излучатель 1, служащий для создания потока инфракрасного излучения (например, кварцевая трубка с нихромовой спиралью). Излучатель 1 размещен в полости рефлектора 2, сформированной из теплоизоляционного 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 обогревателя установлен экран 4, который по форме соответствует излучателю 1 и представляет собой полосу из окисленного металла, керамики или другого материала, поглощающего .

4 СП О1

Од

инфракрасное излучение. Экран 4 крепится непосредственно к футеровке с помощью проволочных держателей 5. Рабочее положение электрообогревателя - выходным.отверстием вниз, что обусловлено спецификой происходящих в нем процессов теплообмена.

С целью управления обогревом сельскохозяйственных животных инфракрасный излучатель 1 может фиксироваться в полости рефлектора 2 с помощью держателей 6 и 7, выведенных на поверхность-защитного кожуха 3 либо

теригорячего воздуха,ной позволяет полезно использовать конвективные потери тепла излучателя 1, Направление установившейся циркуляции воздуха в полости, создающее в ней тепловую подушку, показано стрелками 11. Таким образом, внутренняя поверхность рефлектора 2, собирающая лучистьй и конвективный потоки тепла инфракрасного излучателя 1, является- тепло- коллектором. Потери тепла теплопро- водностью и конвекцией от зтой поверхности вверх ограничены большим

10

11ерез футеровку (вариант держателя 6), g термическим сопротивлением рефлектолибо через выходное отверстие электрообогревателя (вариант держателя 7), Держатели 6 и 7 имеют возможность вертикального перемещения и фиксируются на.поверхности защитного кожуха 3 с помощью прижимных барашков 8. Для автоматического управления процесса обогрева сельскохозяйственньк животных путем электрического переключения в полости рефлектора 2 могут быть установлены несколько дополнительных излучателей, например 9 и 10, число которых равно числу ступеней переключения, В этом случае из- лзгчатели 1, 9 и 10 закрепляются в полости неподвижно, а переключение напряжения с одного излучателя на другой соответствует перемещению излучателя в полости футеровки, Токо- подвод к излучателям осуществляется через специальные отверстия, выполненные в футеровке 2 и защитном кожухе 3,

Электрообогреватель работает сле- дутацим образом.

При включении питания излу хатель 1 нагревается и начинает излучать энергию в инфракрасном диапазоне спектра. Часть потока его через выходное отверстие обогревателя попадает непосредственно на обогреваемый объект. Другая часть попадает на внутреннюю поверхность рефлектора 2, поглощается им и, как следствие, нагревает его. Кроме того, внутренняя поверхность рефлектора 2 в рабочем положении нагревается также горячим воздухом, циркулирующим в полости футеровки благодаря естественной конвекции. Расположение излучателя 1 в полости рефлектора 2 обеспечивает замкнутость циркуляции воздуха в ограничительном объеме полости и, тем самым, не только исключает по20

25

30

ра, а вниз - горячим воздухом в по лостй. Поэтому в стационарном режиме она нагревается до температуры, обеспечивающей излучение почти всей собранной энергии вниз на обогреваемый объект. Благодаря незначительным потерям тепла исключительно теплопроводностью через рефлектор и слой устойчиво термически стратифицирован ного воздуха ниже излучателя 1 энергетическая эффективность переизлучения может быть весьма высока, КПД из :1пучения экспериментальных образцов находится в пределах 0,8-0,9,

Оптическая система представляет собой систему излучателей, состоя- г;ую из первичного инфракрасного из- лучателя 1 и вторичного переизлз а- теля - внутренней поверхности рефлектора 2, Поэтому спектральная ха рактеристика устройства определяется температурой первичного излучателя 1 и геометрией системы излучателей, В результате процессов теплообмена, происходящих в электрообогревателе, часть энергии первичного излучателя 1 переизлучается внутренней поверхностью рефлектора 2 в более длинноволновой области инфракрасного спект ра, что вполне приег-шемо, как для обогрева живых существ, так и для многих технологических процессов сушки и нагрева,

Из-за диффузного характера излучения внутренней поверхности рефлектора 2- распределение силы излучения в поперечной плоскости электрообогре вателя имеет характер, обозначенный на фиг, 3 кривой 12, Эпюра облучен- .ности горизонтальной плоскости под обогревателем для этого случая, обозначенная кривой 13, характеризуется большой неравномерностью, обусловлен ной невозможностью получить в данной

40

45

50

55

5394

теригорячего воздуха,ной позволяет полезно использовать конвективные потери тепла излучателя 1, Направление установившейся циркуляции воздуха в полости, создающее в ней тепловую подушку, показано стрелками 11. Таким образом, внутренняя поверхность рефлектора 2, собирающая лучистьй и конвективный потоки тепла инфракрасного излучателя 1, является- тепло- коллектором. Потери тепла теплопро- водностью и конвекцией от зтой поверхности вверх ограничены большим

10

0

5

0

ра, а вниз - горячим воздухом в по лостй. Поэтому в стационарном режиме она нагревается до температуры, обеспечивающей излучение почти всей собранной энергии вниз на обогреваемый объект. Благодаря незначительным потерям тепла исключительно теплопроводностью через рефлектор и слой устойчиво термически стратифицированного воздуха ниже излучателя 1 энергетическая эффективность переизлучения может быть весьма высока, КПД из- :1пучения экспериментальных образцов находится в пределах 0,8-0,9,

Оптическая система представляет собой систему излучателей, состоя- г;ую из первичного инфракрасного из- лучателя 1 и вторичного переизлз а- теля - внутренней поверхности рефлектора 2, Поэтому спектральная ха рактеристика устройства определяется температурой первичного излучателя 1 и геометрией системы излучателей, В результате процессов теплообмена, происходящих в электрообогревателе, часть энергии первичного излучателя 1 переизлучается внутренней поверхностью рефлектора 2 в более длинноволновой области инфракрасного спектра, что вполне приег-шемо, как для обогрева живых существ, так и для многих технологических процессов сушки и нагрева,

Из-за диффузного характера излучения внутренней поверхности рефлектора 2- распределение силы излучения в поперечной плоскости электрообогревателя имеет характер, обозначенный на фиг, 3 кривой 12, Эпюра облучен- .ности горизонтальной плоскости под обогревателем для этого случая, обозначенная кривой 13, характеризуется большой неравномерностью, обусловленной невозможностью получить в данной

0

45

50

55

конструкции усиление излучения в боковых направлениях 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 электрообогревателя, приводит к экранированию излучения излучателя 1 в направлении фотометрической оси. В результате сила излучения электрообогревателя в этом направлении уменьшается. В то же время энергия, поглощенная тепловым экраном 4, частично излучается с его наружной поверхности в направлении объекта, а частично переизлучается и передается посредством естественной конвекци вглубь полости рефлектора 2. В результате этого, а также некоторого повьшения температуры переизл5Д1акщей поверхности рефлектора 2, возрастает сила излучения электрообогревателя в боковых направлениях. Результат влияния экрана отображается кривой 14 силы излучения электрообогревателя, а эпюра облученности, создаваемой при этом на горизонтальной плоскости, показана кривой 15. Таким образом, использование экрана 4 значительно улучшает равномерность распределения облученности по .обогреваемой площади. Некоторое уменьщение коэффициента облученности выходного отверстия электрообогревателя его излучающими поверхностями из-за введения экрана, приводящее к повьшению рабочих температур в полости, можно с целью сохранения прежних энергетических показателей устройства компенсировать несколько большим термосопротивлением рефлектора,

В процессе выращивания молодняка сельскохозяйственных животных, например, поросят к инфракрасному обо- грейу вьщвигаются следутацие технологические требования: в связи с ростом и развитием молодняка площадь обогреваемой зоны должна увеличиваться., а облученность - уменьшаться соответственно снтшению с возрастом животных нижней границы критической температуры внешней среды. Что касается спектра излучения, биологически целесообразно, чтобы животные в раннем возрасте получали больше коротковолновой инфракрасной радиации, а с возрастом спектр облучения передви0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

гался в более длинноволновую область с экономических соображений. Электрообогреватель позволяет управлять инфракрасным обогревом. Так, путем перемещения излучателя 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

осуществляется за счет увеличения угла излучения излучателя 1 через выходное отверстие электрообогревателя; уменьшение облученности происходит благодаря распределения того же лучистого потока на большей площади} сдвиг спектра излучения в направлении больших длин волн обусловлен увеличением относительных размеров системы излучателей при условии личения размеров полости в направлении выходного отверстия, что приводит к меньшему взаимному влиянию излучателя и переизлучателя друг на друга и в итоге - к понижению их температур.

Аналогичный закон управления инфракрасным обогревом, но осуществляе- мьш уже автоматически, что является, необходимым требованием для крупных механизированных ферм и животноводческих комплексов, получается при электрическом переключении питающего напряжения с одного инфракрасного излучателя 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 излучателя в полости рефлектора 2.

Формула изобретенияИнфракрасный электрообогреватель, содержащий электрический излучатель, установленный в полости рефлектора, выполненного из теплоизоляционного материала, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения качества обогрева сельскохозяйственных животных путем изменения спектров излучения, между излучателем, установ714553948

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

Изобретение относится к электротехнике. Цель - повьшение качества обогрева сельскохозяйственных живот- ньпс. Электрообогреватель содержит излучатель, установленньй в полости рефлектора с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси обогревателя. Рефлектор выполнен из теплоизоляционного материала. Между излучателем и выходным отверстием рефлектора установлен экран в виде пластины из теплопоглодающего материала. При нагреве излучателя часть потока попадает на рефлектор, поглощается им и, следовательно, нагревает его. Изменение положения излучателя по высоте меняет интенсивность излучения. Экран улучшает равномерность распределения облучения. Спектр излучения регулируется в соответствии с требованиями обогреваемого объекта. 3 ил. (Л

ие. /

Ю

5

Фиг, 2

-t б

QPaccfTTOf)Hu.e

Фиа. 3