Iradiator dan instalasi untuk pemanasan inframerah hewan

Di bidang pertanian, lampu pijar serba guna, lampu pijar, pemancar tabung, dan pemanas listrik tabung (TEN) digunakan sebagai sumber radiasi infra merah untuk memanaskan hewan.

Lampu pijar.

Lampu pijar berbeda dalam voltase, daya, dan desain. Desain lampu pijar tergantung pada tujuannya. Bohlam kaca, yang diameternya ditentukan oleh kekuatan lampu, diperkuat dengan damar wangi khusus di alasnya. Di alasnya ada ulir sekrup untuk dipasang di soket, yang dengannya lampu dihubungkan ke jaringan. Tungsten digunakan untuk membuat filamen lampu. Untuk mengurangi hamburan tungsten, lampu diisi dengan gas inert (misalnya argon, nitrogen, dll.).

Parameter utama lampu pijar:

• Tegangan nominal,

• energi listrik,

• fluks bercahaya,

• durasi luka bakar rata-rata.

Lampu pijar serba guna tersedia dalam 127 dan 220 V.

Watt listrik lampu pijar ditentukan sebagai nilai rata-rata untuk tegangan pengenal yang dirancang untuk lampu tersebut. Di bidang pertanian, lampu pijar dengan rentang daya 40 hingga 1500 W terutama digunakan.

Fluks bercahaya lampu pijar berbanding lurus dengan daya listrik lampu dan suhu filamen; untuk lampu yang telah padam 75% dari masa pakai nominalnya, penurunan fluks cahaya sebesar 15-20% dari nilai awal diperbolehkan.

Saat menggunakan lampu penerangan untuk memanaskan hewan, ketahuilah bahwa tingkat cahaya yang tinggi dapat mengiritasi hewan.

Waktu pembakaran rata-rata lampu pijar ditentukan terutama oleh semburan tungsten. Untuk sebagian besar lampu pijar tujuan umum, waktu bakar rata-rata adalah 1000 jam.

Perubahan tegangan listrik dibandingkan dengan nilai nominal akan mengakibatkan perubahan fluks yang dipancarkan oleh lampu, serta keluaran dan masa pakai. Ketika voltase berubah ± 1%, fluks cahaya lampu berubah ± 2,7%, dan waktu pembakaran rata-rata ± 13%.

Lampu pijar dengan lapisan reflektif. Untuk mengarahkan aliran radiasi ke area tertentu, lampu dengan cermin dan lapisan reflektif difus digunakan, yang diaplikasikan dari bagian dalam ke bagian atas bola lampu.

Lampu pemancar panas.

Sumber radiasi ini adalah pemancar "cahaya" yang terdiri dari mono-coil tungsten dan reflektor, yang merupakan permukaan bola lampu alumina bagian dalam dengan profil khusus. Kurva distribusi fluks radiasi Ф (λ) sepanjang spektrum untuk lampu tipe IKZ ditunjukkan pada gambar. 1.

Beras. 1.Distribusi fluks radiasi di sepanjang spektrum lampu IKZ 220-500 dan IKZ 127-500.

Beras. 2. Distribusi fluks radiasi di sepanjang spektrum lampu IKZK 220-250 dan IKZK 127-250.

Dalam gambar. 2 menunjukkan kurva distribusi fluks radiasi di sepanjang spektrum lampu jenis IKZK 220-250 dan IKZK 127-250.

Dalam penunjukan jenis lampu, huruf-huruf tersebut berarti: IKZ — cermin inframerah, IKZK 220-250 — cermin inframerah dengan bola lampu yang dicat; angka setelah huruf menunjukkan tegangan listrik dan kekuatan sumber radiasi. Lampunya adalah bola kaca parabola. Bagian permukaan lampu ditutupi dari dalam dengan lapisan perak reflektif tipis untuk memusatkan fluks pancaran pada arah tertentu.

Parameter yang sangat penting dari bola lampu kaca, yang mempengaruhi masa pakai lampu, adalah ketahanan panasnya, yaitu kemampuan menahan perubahan suhu yang tiba-tiba. Untuk meningkatkan ketahanan panas dengan mengubah komposisi muatan selama peleburan kaca, kapasitas panas dan koefisien ekspansi liniernya perlu dikurangi, serta untuk meningkatkan konduktivitas termal.

Bergantung pada bentuk bohlam, lampu memiliki distribusi aliran radiasi yang berbeda: baik terkonsentrasi di sepanjang sumbu (dengan bohlam parabola) atau lebar, pada sudut padat sekitar 45 ° (dengan bohlam berbentuk bola). Perlu dicatat keuntungan menggunakan lampu dengan bohlam bulat dalam produksi pertanian, lampu ini memberikan distribusi radiasi yang lebih seragam di zona pemanas.

Badan filamen tungsten dipasang di dalam bohlam. Bahan filamen dari badan filamen menguap dalam ruang hampa, mengendap di permukaan bagian dalam bohlam dan membentuk lapisan hitam.Hal ini menyebabkan penurunan fluks cahaya akibat penyerapannya yang lebih intensif oleh kaca.

Untuk meningkatkan masa pakai lampu dan mengurangi laju penguapan badan filamen, labu diisi dengan campuran gas inert (argon dan nitrogen).

Kehadiran gas menciptakan kehilangan panas karena konduksi panas dan konveksi. Pada lampu berisi gas, bohlam dipanaskan tidak hanya oleh radiasi dari filamen, tetapi juga oleh konveksi dan konduksi dari gas pengisi. Jadi, memanaskan gas dalam lampu 500 W menghabiskan 9% energi yang disediakan.

Pada lampu yang kuat dengan badan filamen masif, peningkatan kehilangan panas melalui gas dikompensasi sepenuhnya oleh penurunan tajam dalam dispersi filamen, sehingga selalu dilepaskan dengan gas.

Tidak seperti lampu vakum, suhu masing-masing bagian labu gas lembam bergantung pada posisi pengoperasiannya. Misalnya, dengan membalik labu, Anda dapat mengurangi pemanasan sambungan logam-kaca dari 383-403 menjadi 323-343 K.

Fluks radiasi tergantung pada suhu tubuh filamen. Peningkatan suhu mempercepat penguapan tungsten dan meningkatkan proporsi cahaya tampak dalam fluks radiasi. Oleh karena itu, pada lampu jenis IKZ, di mana radiasi infra merah efektif, suhu kerja filamen berkurang dari 2973 K (seperti pada lampu pijar) menjadi 2473 K dengan penurunan efisiensi cahaya sebesar 60%. Hal ini memungkinkan konversi hingga 70% dari listrik yang dikonsumsi menjadi radiasi infra merah.

Menurunkan suhu filamen memungkinkan untuk meningkatkan masa pakai lampu inframerah dari 1000 menjadi 5000 jam.Radiasi benda pijar dengan panjang gelombang lebih dari 3,5 mikron (7-8% dari total fluks) diserap oleh kaca bohlam, yang merupakan penyebab seringnya kegagalan prematur lampu akibat lonjakan suhu.

Iradiasi dari lampu jenis IKZ pada jarak 50-400 mm ke permukaan yang dipanaskan bervariasi dari 2 hingga 0,2 W / cm2.

Diagram radiasi energi yang dibuat oleh lampu cermin infra merah IKZ dengan daya 250 W pada ketinggian suspensi: 1 — 10 cm, 2 — 20 cm, 3 — 30 cm, 4 — 40 cm, 5 — 50 cm, 6 — 60 cm, 7—80 cm...

Untuk perpindahan panas melalui radiasi, lampu pijar biasa dengan kumparan tungsten dan bohlam berbentuk bola dapat digunakan. Peningkatan efisiensi radiasi disediakan dengan memasok tegangan, yang nilainya 5-10% lebih kecil dari nominal; selain itu, reflektor aluminium yang dipoles harus dipasang di perangkat.

Pemancar inframerah tabung.

Secara desain, sumber tabung radiasi infra merah dibagi menjadi dua kelompok - dengan badan pemanas yang terbuat dari paduan resistif logam dan tungsten. Yang pertama adalah tabung kaca biasa atau tahan api dengan diameter 10-20 mm; Di dalam tabung, di sepanjang poros tengah, ada benda dengan benang berbentuk spiral, yang ujungnya diberi tegangan suplai. Emitor seperti itu tidak banyak digunakan. Mereka biasanya digunakan untuk pemanas ruangan.

Pemancar filamen tungsten memiliki desain yang mirip dengan lampu tabung pijar. Badan pemanas dalam bentuk spiral tungsten terletak di sepanjang sumbu tabung dan dipasang pada pemegang molibdenum yang disolder ke batang kaca. Radiator tabung dapat dibuat dengan reflektor eksternal atau internal yang dibentuk dengan menguapkan perak atau aluminium dalam ruang hampa. Dalam gambar.3 menunjukkan konstruksi pemancar IR tersebut.

Distribusi spektral radiasi dari pemancar tabung dekat dengan pemancar tabung; suhu pemanasan 2100-2450 K.

Beras. 3. Konstruksi sumber IR tabung konvensional. 1 — dasar; 2 — tongkat; 3 - pegas yang menopang batang; 4 — tempat untuk molibdenum; 5 — batang kaca; 6 — elektroda; 7 — benang tungsten; 8 — tabung kaca.

Radiator tubular berdaya rendah (100 W) dapat digunakan secara luas di bidang pertanian untuk memanaskan hewan muda dan unggas. Jadi di Prancis mereka biasa memanaskan unggas muda di dalam kandang. Radiator dipasang langsung di langit-langit kandang, dengan ketinggian 45 cm dan memberikan pemanasan yang seragam untuk 40 ekor ayam.

Lampu tabung dapat berhasil digunakan dalam pembuatan instalasi iradiasi dan penerangan gabungan untuk hewan ternak muda dan unggas, terutama mengingat lampu UV dan lampu untuk penerangan eritema juga memiliki desain berbentuk tabung.

Pemancar IR kuarsa.

Pemancar IR kuarsa mirip dengan yang dijelaskan di atas, kecuali bahwa tabung gelas kuarsa digunakan. Di sini kita akan membatasi diri untuk mempertimbangkan pemancar IR kuarsa dengan elemen pemanas tungsten.

Beras. 4. Perangkat untuk lampu infra merah dengan tipe filamen KI 220-1000.

Gambar 4 menunjukkan perangkat pemancar tabung kuarsa — lampu jenis KI (KG). Labu silinder 1 dengan diameter 10 mm terbuat dari kaca kuarsa, yang memiliki transmisi maksimum di daerah spektral IR. 1-2 mg yodium ditempatkan dalam labu dan diisi dengan argon. Badan lampu 2, dibuat dalam bentuk monokoil, dipasang di sepanjang sumbu tabung pada penyangga tungsten 3.

Input ke lampu dilakukan dengan menggunakan elektroda molibdenum yang disolder ke kaki kuarsa 4. Ujung spiral filamen disekrup ke bagian dalam selongsong 5. Basis silinder 6 terbuat dari strip nikel dengan jahitan di mana kabel molibdenum luar dilas 7. Suhu dasar pemancar kuarsa tidak boleh melebihi 573 K. Dalam hal ini, radiator wajib didinginkan selama operasi di instalasi penyinaran.

Dikombinasikan dengan reflektor cermin berbentuk silinder elips, lampu kuarsa menghasilkan radiasi yang sangat tinggi. Jika lampu cermin memberikan radiasi hingga 2-3 W / cm2, maka radiasi hingga 100 W / cm2 dapat diperoleh dari lampu kuarsa dengan reflektor.

Pemancar kuarsa dengan elemen pemanas tungsten diproduksi oleh perusahaan seperti Osram, Philips, General Electric, dll. W untuk tegangan 110/130 dan 220/250 V. Umur lampu ini adalah 5000 jam.

Distribusi energi radiasi lampu KI-220-1000 pada spektrum ditunjukkan pada gambar. 5. Komposisi spektral dari radiasi yang dihasilkan oleh lampu kuarsa dicirikan oleh fakta bahwa terdapat maksimum kedua di wilayah dengan panjang gelombang lebih besar dari 2,5 mikron, yang disebabkan oleh radiasi dari tabung yang dipanaskan. Menambahkan yodium ke bohlam akan mengurangi sputtering tungsten dan dengan demikian meningkatkan umur lampu. Pada lampu kuarsa inframerah, peningkatan tegangan di atas nominal tidak menyebabkan penurunan tajam dalam masa pakai, oleh karena itu dimungkinkan untuk menyesuaikan fluks radiasi dengan lancar dengan mengubah tegangan yang diberikan.

Beras. 5. Distribusi spektrum energi radiasi lampu jenis KI 220-1000 pada voltase lampu yang berbeda.

Lampu kuarsa inframerah siklus yodium memiliki keuntungan sebagai berikut:

• kepadatan radiasi spesifik yang tinggi;

• stabilitas aliran radiasi selama masa operasional. Fluks radiasi pada akhir kehidupan adalah 98% dari awal;

• dimensi kecil;

• kemampuan untuk menahan kelebihan beban jangka panjang dan besar;

• kemampuan untuk menyesuaikan aliran radiasi dengan lancar dalam jangkauan luas dengan mengubah voltase yang disediakan.

Kerugian utama dari lampu ini:

• pada suhu selongsong di atas 623 K, kuarsa dihancurkan oleh pemuaian termal;

• Lampu hanya dapat dioperasikan dalam posisi horizontal, jika tidak, badan pijar dapat berubah bentuk karena beratnya sendiri dan siklus yodium akibat konsentrasi yodium di bagian bawah tabung akan terganggu.

Lampu inframerah dengan siklus yodium digunakan untuk mengeringkan cat dan pernis di berbagai lokasi pertanian; untuk memanaskan hewan ternak (betis, anak babi, dll.).

Iradiator dengan lampu infra merah.

Untuk melindungi lampu infra merah dari kerusakan mekanis dan tetesan air, serta untuk mendistribusikan kembali aliran radiasi di ruang angkasa, alat kelengkapan khusus digunakan. Sumber radiasi bersama dengan perlengkapannya disebut catu daya.

Iradiator dengan berbagai lampu infra merah banyak digunakan dalam peternakan untuk pemanasan lokal hewan ternak muda dan unggas.