Рис. 4.1. Индикатриса излучения зеркальной сушильной лампы

фокуса отражателя помещено тело накала. Энергетическая освещенность обрабатываемой поверхности на расстоянии 150-400 мм от лампы 0,2- 2 Вт/см. Срок службы лампы до 1000 ч; при замене вольфрамовой нити танталовой, покрытой слоем карбида, а также при снижении температуры нити до 1900° С,срок службы лампы увеличивается до 5000 ч.

Индикатриса излучения ламп ЗС изображена на рис. 4.1; установкой в лампах спиралей вместо нитей накаливания (бнспиральные лампы с трехконтактным цоколем) можно менять индикатрису излучения и лучистый поток тремя ступенями.

Внутренний рефлектор мощных ламп ЗС покрывают тонким слоем золота для повышения коэффициента отражения и точки плавления материала отражателя. Конструкции инфракрасных зеркальных ламп типа ИКЗ, ИКЗК и ЗС аналогичны. Зеркальные лампы ИКЗ (ИКЗК) обеспечивают нагрев облучаемых поверхностей до температуры 750° С; срок службы этих ламп 5000 ч. Основные параметры ламповых инфракрасных излучателей, выпускаемых в некоторых странах СЭВ, приведены в табл. 4.2.

Для высокотемпературного (до 2300° С) ftarpeea деталей отечественная промышленность выпускает лампы типа КИ мощностью 1 кВт; излучаемый лампами лучистый поток регулируют изменением напряжения питания. Срок службы 5000 ч.

Из дуговых газоразрядных ламп высокого и сверхвысокого давления в промышленных установках для нагрева излучением применяют в основном ксено-новые лампы типа ДКСР (дуговые, ксе-ноновые, разборные) с водяным охлаждением электродов. Отечественная промышленность выпускает лампы типа ДКСР мощностью 3-10 кВт, которые обеспечивают нагрев обрабатываемой поверхности до 2750° С. Лампы питают от сети напряжением 220 и 380 В и включают последовательно с дросселем. Для поджигания необходим, импульс высокого напряжения (10 кВ) от поджигающего устройства.

Лампы типа ДКСР представляют собой разрядную трубку из кварцевого стекла диаметром 6 мм с вмонтированными с обеих сторон электродами. Разрядная трубка окружена трубчатой кварцевой оболочкой, так что расстояние между стенками разрядной трубки и оболочки трубок составляет 1 мм. Во время работы лампы между трубками прдтекает вода (расход 1,25 X X 10~* м^/с), предохраняющая стенки лампы от перегрева. Внутренняя кварцевая трубка наполнена ксеноном под давлением 1,6 10 Па (1,6 атм).

Лампы, наполненные ксеноном, излучают в близкой инфракрасной области спектра: до длины волны Я = 0,85 мкм их излучение близко к излучению черного тела с температурой 12000° С; при Я > 0,85 мкм в спектре излучения имеется несколько интенсивн-ых максимумов. Ксеноновые лампы сверхвысокого давления изготовляют мощностью до 40 кВт; они могут работать в длительном непрерывном режиме. Диаметр кварцевой колбы таких ламп дости-г гает 120 мм.

В вакуумных печах, предназначенных для тепловой обработки (плавки) металлов, широко используют мощные дуговые лампы, рассчитанные на токи до 500 А. Обычно это лампы с открытыми металлическими электродами, охлаждаемыми проточной водой или инертным газом так, чтобы не было значительного испарения металла электродов. Температура дуги на оси вблизи катода достигает 25000 °С при токе 200 А и 30000 °С при токе 500 А.

Электрические излучатели с кварцевыми оболочками благодаря высокой термостойкости и прозрачности кварцевого стекла для инфракрасного излучения обеспечивают на облучаемой поверхности энергетическую освещенность до 10 Вт/см в нормальном режиме, до 35 Вт/см? в перегруженном режиме и

Таблица 4.2

Ламповые инфракрасные излучатели, выпускаемые в некоторых странах СЭВ [17]

до 150 Вт/см в режиме кратковременных импульсных перегрузок. Тело накала этих излучателей имеет форму спирали и выполнено из вольфрама. Цветовая температура около 2500° С; максимум спектральной плотности излучения соответствует длине волны 1 мкм. Срок службы не более 5000 ч.

В табл. 4.3 приведены параметры отечественных излучателей с кварцевыми оболочками и вольфрамовым телом накала. В конструкцию нагревателя могут входить один или два излучателя и отражатель. Индикатриса излучения двухэлементного трубчатого нагревателя показана на рнс. 4.2.

Электрические излучатели с керамическими и металлическими оболочками являются наиболее распространенными в промышленности и простыми по конструкции. Лучистая энергия выделяется в металлических проводниках (прямых, свернутых в виде змейки или спирали), запрессованных в изолирующую керамическую массу. Последняя может эмиттировать излучение непосредственно с поверхности либо, будучи окруженной Металлической оболочкой, выполнять роль излучателя. Проводники изготовляют из феррохром-алюминиевых и хромоникелевых сплавов; рабочая температура около 1300° С. В качестве керамической оболочки используют композицию керамических материалов, покрытых снаружи глазурью и выдерживающих температуру до 1300° С. Металлические оболочки изготовляют из меди, латуни или жаропрочной стали. Отражатели - из полированных и анодированных листов алюминия. ,

Электрические излучатели с керамическими оболочками (сокращенно керамические излучатели) могут быть точечными, линейными и плоскими. Точечные керамические излучатели предназначены для замены в нагревательных установках ламповых излучателей. Их изготовляют мощностью 100, 150 и 200 Вт (напряжение 200 В). Индикатриса излучения подобна индикатрисе излучения ламповых излучателей (см. рис. 4.1). Температура нагрева 150-750° С и ограничена жаропрочностью эле ктр ос пир а ли. С помощью этих излучателей можно получить максимальную энергетическую освещенность 1,5 Вт/см.

Линейные керамические излучатели по конструкции аналогичны трубчатым стеклянным излучателям, но имеют больший диаметр (16,5- 26,5 мм) и значительно короче (140-40 мм). Отражатель параболической илн бипараболической формы выполнен из листов анодированного алюминия. Излучатели работают при напряжении 220 В и изготовляются мощностью

Таблица 4.3 Основные параметры электрических излучателей с кварцевыми оболочками и вольфрамовым телом накала (типа КИ)

т°

Рис. 4.2. Индикатриса излучения двухэлементного трубчатого излучателя

от 75 до 1000 Вт; температура нагрева 300-700° С, энергетическая яркость - до 2 Вт/(см2.ср), температура облучаемой поверхности, находящейся на расстоянии 10 см от излучателя, достигает 300° С [17].

Плоские керамические излучатели имеют корытообразную форму или форму плитки. Такие излучатели вместе с отражателем составляют стандартный облучательный прибор. Ширина корытообразных керамических излучателей от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров; например, корытообразный керамический излучатель производства Ково-техна (ЧССР) имеет размеры 5 X 25 см. Напряжение питания 220 В, мощность от 200 до 1250 Вт, температура излучающей поверхности 300-700° С.

Трубчатые излучатели в металлических оболочках появились в результате развития трубчатых электронагревателей, поэтому нх сокращенно называют ТЭН. Они представляют собой металлическую трубу из жароупорной стали с расположенной внутри неё нагревательной спиралью. Пространство между стенками труб)1 и спиралью заполнено электроизоляционной массой.

Согласно ГОСТ 13268-74 регламентирован выпуск разнообразных ТЭН с развернутой длиной от 250 до 6300 мм. Напряжение питания ТЭН от 12 до 380 В, потребляемая мощность от 0,05 до 25 кВт. Указанным ГОСТ разрешен (по заказу потребителя для находящегося в эксплуатации оборудования) выпуск ТЭН с параметрами и размерами, отличающимися от указанных в стандарте. Подобные излучатели изготовляют в странах СЭВ и во многих капиталистических (ФРГ, Франция, Италия, Англия, США, Швеция). Мощности таких излучателей соответствуют ряду нормальных чисел; поверхностная удельная нагрузка 11,5-70 кВт/м^; линейная удельная нагрузка 2,85- 20 кВт/м; температура металлической оболочки 400-800° С.

Электрические излучатели в металлических оболочках с открытыми неметаллическими телами накала широко выпускаются отечественной