Характеристики и области применения оптических печей

Таблица 4.6-

Графитовый нагревательный элемент

Полусфера

Класс Б 1700

Класс В

Плавка стали; тарирование высокотемпературных термопар

Институт технической теплофизики АН УССР (Киев)

Дуга высокой интенсивности

Класс Г

90% энергии.

до / мм. Печь смонтирована в защитном кожухе и может перемещаться вдоль вертикальной оси вверх и вниз, чем обеспечивается фокусировка излучения в рабочем пятне. Плотность лучистого потока достигает 450-1800 Вт/м^.

Печи с ксеноновыми лампами отличаются малыми габаритными размерами, большим процентом использования лучистого потока источника из-за малых габаритных размеров лампы и прозрачности закрытого дугового разряда, постоянством величины лучистого потока в процессе горения, зависящим от стабильности источника питания, и большим сроком службы. Такие печи просты по конструкции, а в процессе работы не выделяют газов, загрязняющих окружающую среду. Их недостаток - сравнительно небольшой объем рабочей зоны при высокой степени концентрнции лучистого потока.

Оптические печи с комбинированным источником нагрева применяют при технологических процессах, требующих мощные тепловые потоки, которые обеспечивают температуру 10 ООО-15 Ot 0° С, с последующим поддержанием регулируемого процесса нагрева с помощью оптической системы, и при процессах, требующих быстрый нагрев материалов с низким коэффициентом поглощения лучистого потока.

В этих печах имеется два источника нагрева: инфракрасный излучатель и дополнительный высокотемпературный источник, работающий на другом принципе (индукционный, омический, плазменный и т. д.).

На рис. 4.8 показана принципиальная схема комбинированной установки, состоящей из двух высокотемпературных источников нагрева: плазменной горелки 4 для инертного газа и дуговой лампы высокой интенсивности в.моноэллипсоидном отражателе или .концентрированной солнечной энергии (на рис. 4.8 показан лишь сконцентрированный лучистый поток 2).

Температура нагретого газа в плазме (15 000° С) гораздо выше, чем теоретически достижимая температура в печах с источником инфракрасного излучения. Камеру с нагреваемым материалом помещают в фокальную плоскость печи и вращают вокруг оптической оси системы. В окно камеры, плоскость которого совпадает с фокальной плоскостью печи, вводят плазменную горелку и нагревают ма-.териал до требуемой температуры.

Комбишгрованные печи могут быть различными по конструкции. Плазменный и радиационный источники размещают с одной стороны или с противоположных сторон (на рис. 4.8 - второй вариант). Недостатки таких печей - большие в 1,5-2 раза габаритные размеры по сравнению

с установками, снабженными- лишь радиационным нагревом; невозможность проведения обработки образцов в вакууме и предотвращения действия магнитных или электрических полей (при индукционном способе нагрева).

Рис. 4.7. 0-ттическая печь с газоразрядной ксеноно-вой лампой: *

J - каркас; 2 - отражатель:

3 -лампа типа ДКСР-ЮООО;

4 - коитротражатель; 5 - кварцевая конденсорная оптика; 6 - водоохлаждаемая диафрагма; 7 - предметный стол; S -вода; 9 -воздух

Рис. 4.8. Оптическая печь с комбинированным источником питания:

/ - камера; 2 - сконцентрированный лучис-тый поток; 3 - образец; 4 - плазменная горелка