а □ □ □ о СЗ СЗ

В

промышленностью. Наиболее распространенные среди на них - карборун-joBbie излучатели. Они имеют форму стержня из однородной и твердой массы, которая на 95% (и более) состоит из карбида кремния SiC. Карборундовый стержень отличается большой хрупкостью и ломкостью. Допустимая температура нагрева доходит до 1600° С, но обычно она лежит в пределах 1450-1500° С.

Карборундовые излучатели чувствительны к изменениям температуры, особенно охлаждению ниже 800-850° С, поэтому их надо применять для непрерывной работы. Срок службы 5-6 тыс. ч; коэффициент излучения ъ- = - 0,7...0,9. Такие излучатели в сочетании с отражателями, снабженными воздушной системой охлаждения, позволяют получать энергетические яркости до 8 Вт/см2. Их недостатки - сложная система питания, изменение со временем электрического сопротивления, высокая стоимость. Отечественная промышленность выпускает большую серию карборундовых излучателей с

максимальной температурой нагрева

-7 1300° С. Диаметр наименьшего из них

6 мм, длина накаляющейся части 60 мм, потребляемая мощность 260 Вт при напряжениии 24 В; диаметр наибольшего - 25 мм, длина рабочей части 400 ММ, потребляемая мощность 7500 Вт при напряжении 100 В.

Угольные и гр а ф и т о-в ы е излучатели используют в новейших вакуумных нагревательных установках. Тела накала для этих излучателей изготовляют из аморфного или кристаллического угля (графита) в виде стержней, трубок и сегментов. Стержневые излучатели имеют обычно сечение круглой формы диаметром не более 70 мм; трубчатые излучатели выполняют в виде двух или трех труб со спиральной прорезью или в виде отдельных колец; сегментные излучатели представляют собой плоские пластины одинакового-сечения.

Угольные излучатели могут работать при значительных удельных нагрузках, доходящих до 12 Вт/см и при плотностях тока, достигающих 25 X X 10 hlv? [17]. Питание - от сети переменного тока через трансформатор (напряжение несколько вольт или десятков вольт, рабочий ток несколько тысяч ампер). В связи с окислением угля и графита при высоких температурах тела накала излучателей помещают в вакуум или в атмосферу инертного газа.

Электрические излучатели в металлических оболочках с открытыми ме-таллическими телами накала применяют в тех случаях, когда необходимо получить высокие температуру и мощность излучения. Наиболее широко используют молибденовые излучатели, которые изготовляют из чистого молибдена или из молибдена, покрытого керамическим слоем, что позволяет работать телу накала в воздухе. Форма тела накала может быть различной: спираль, шпильки, стержни, цилиндры, трубы и др. .Максимальная удельная нагрузка 100 Вт/см. Молибденовые излучатели применяют главным образом в нагревательных установках, имеющих облучательные камеры с отражателями.

В газовых инфракрасных излучателях источником излучения служит раскаленная поверхность огнеупорной керамики (шамот, динас, магнезит, некоторые глины с добавками окислов хрома, железа, циркония), жаростойкой металлической трубы или сетки. Излучатели питают жидким топливом, природным или сжиженным газом.

Излучатели с керамическими элементами, применяемые для обогрева помещений, имеют внутренний керамический вкладыш, подо-

4 3 г I

Рис. 4.3. Конструкция излучателей серии ГИИ:

/ - корпус; 2 - смеситель; 3 - инжектор; 4 - сопло; 5 - излучающая насадка; б-. рефлектор; 7-распределитель; 8 -рассекатель

греваемый многопламенной горелкой до температуры 500-800° С. Горелку поджигают электрическим телом накала. Габаритные размеры излучателя 450 X 310 X 100 мм.

В промышленных печах используют так называемые беспламенные излучатели с керамическими элементами, в которых пламя сведено к минимуму. Типовой ряд таких излучателей разработан Институтом теплотехники в г. Ло%-зи [17].

Излучатели с металлическими подогревными эдеме нт-а ми состоят из металлической трубы диаметром 75-200 мм, в которой происходит сгорание вводимой горючей смеси. Труба может быть прямой, изогнутой или кольцевой; ее изготовляют из жароупорной стали (ЭИ736, ЭИ319, ЭИ283, Х18Н9, Х23Н18, Х18Н25С2); температура нагрева не выше 850° С. Поверхностная удельная нагрузка для изогнутых труб 2, а для прямых - 2,9...3,5 Вт/см.

В табл. 4.4 приведены технические параметры промышленных газовых излучателей отечественного производства [44], а на рис. 4.3 показана конструкция излучателя серии ГИИ.

Таблица 4.4

Технические параметры промышленных газовых излучателей

Тип, марка

Тепловая нагрузка, кДж/с

Температура излучающей поверхности, ° С

Расход природного газа, м^/мин

Масса излучателя, кг

ГИИ-19А ГК-27У ГК-1-38 . ГИИВ-1 *

Марс-2 Звездочка-2 ГИБЛ . ВИГ

ГИИП-75РТ

ГИИП-150РП

ГЙИП-150Ф

Трубчатые

Малогабаритные:

чашечные

плоские

7,4 7,0

3,5 14,0 2,8 3,5 3,5 8,75 17,5 17,5 1,75 2,0

24,0 12,55

750 800 800-900 750-920 720-920 720-920 720-920 750-920 1060-1100 1060-1140 1060-1140 350-400 900-940

960 900

0,75

0,75

2,36

0,35

0,25

0,35

0,35

0,94

1,88

1,88

2,5* 1,4*

6 3 12.4 3,2 6,24 1

1.7 2,1 10 26 14

7 10

0,9 0,9

в литрах за минуту (л/мин).

Технические параметры газовых излучателей с сетками

Таблица 4.5

Примечание: Температура поверхности излучения 500° G.

в приборах инфракрасного нагрева широко применяют газовые излучатели с излучательными сетками, которые нагреваются в результатеобтекания их пламенем и продуктами сгорания. Сетки изготовляют из проволочной хромоникелевой стали марки Х20Н80. Технические параметы отечественных излучателей с сетками приведены в табл. 4.5 [17]. Их достоинство -возмозкность применения на открытых пространствах во время ненастной погоды (нагрев сыпучих материалов, жидкостей и т. д.).

3. ПРИБОРЫ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Инфракрасный нагрев все более широко используют для низкотемпературной обработки материалов и их покрытий - сушки, запекания, полимеризации, размягчения, вулканизации, стимулирования биологических процессов и т. д. Особенно большое распространение в технике инфракрасного нагрева получили приборы для сушки и запекания, называемые сушильными камерами. В этих приборах нагрев обрабатываемой поверхности материала или его покрытия производится лучистым потоком инфракрасных излучателей. В некоторых случаях используют инфракрасный нагрев одновременно с конвективным и контактным нагревом. По сравнению с другими видами нагрева инфракрасный нагрев имеет следующие преимущества:

потери тепла на нагрев воздуха в пространстве от излучателя до обрабатываемой поверхности малы, что обеспечивает высокий КПД приборов;

отсутствие непосредственного контакта с излучателем при высокой энергопередаче позволяет выполнять ускоренный и технически чистый нагрев материала на его поверхности с одновременным разогревом его на глубину более 30-50 мкм;

широкий выбор типа излучателей, спектра, индикатрисы излучения и пространственного размещения в приборе позволяют оптимизировать процесс нагрева материала и режим работы прибора, что в ряде случаев дает большой технологический эффект.

Приборы для сушки применяют во многих производственных процессах, среди которых наиболее распространены технологические процессы инфракрасной сушки лакокрасочных покрытий. Сушка инфракрасными лучами решающим образом повлияла на лакокрасочную технсчогию и привела к широкому использованию искусственных смоляных лаков с прочным и твердым покрытием, образующимся в результате полимеризации лака при температуре около 250° С за время, меньшее 10 мин.

В инфракрасных сушильных камерах стационарного исполнения поточное или программное перемещение высушиваемых изделий осуществляется на вагонетках, лентах, напольных или подвесных конвейерах.. Переносные и подвижные сушильные приборы используют для сушки материалов и их покрытий без перемещения изделий. В таких приборах используют излучатели с электрическим и газовым нагревом. Сушильные камеры открытого типа менее экономичны из-за охлаждения обрабатываемой поверхности потоками холодного воздуха и применяются для сушки небольших количеств быстро сохнущих материалов и их покрытий.

Большей рентабельностью характеризуются приборы для сушки с газовым нагревом излучателей. Для высушивания крупных поверхностей на кораблях, самолетах используют подвижные или переносные приборы в виде колпаков или панелей с механизмами для выбора и регулирования расстояния излучателей от обрабатываемой поверхности, скорости и направления перемещения прибора вдоль нее. В конструкциях таких сушильных камер обеспечивают необходимое прилегание шторок к поверхности для снижения свободного выхода нагретого воздуха.

В состав сушильной камеры входят следующие элементы:

транспортные устройства для механизации перемещения сушильных материалов в камере и в цехе; ,