Emissores infravermelhos de gás para instalações industriais: dispositivo, princípio de funcionamento, variedades

Dispositivos IR que geram fluxos de calor e luz são usados ​​ativamente em diversas áreas da produção e da economia privada.Os emissores infravermelhos de gás são mais procurados em instalações industriais. Sua ação é baseada na capacidade de um corpo aquecido de liberar o calor resultante para o espaço.

Você aprenderá tudo sobre os princípios operacionais do equipamento infravermelho em nosso artigo proposto. Falaremos sobre os tipos de equipamentos infravermelhos e suas diferenças características. Deixe-nos apresentar-lhe os modelos líderes do mercado.

A essência da radiação infravermelha

A radiação infravermelha difere da luz visível comum e tão familiar. Eles são semelhantes na velocidade com que se espalham e atravessam o espaço. Ambas as variedades são capazes de refração, reflexão e agrupamento.

Ao contrário da radiação luminosa comum, que são ondas eletromagnéticas, o fluxo IR tem propriedades ondulatórias e quânticas. Ou seja, transmite luz e calor.

Tanto a luz comum quanto a radiação infravermelha são fluxos de ondas eletromagnéticas. A diferença é que no primeiro caso predomina a componente visível, no segundo a componente visível se combina com a térmica

A luz fornecida pelos dispositivos infravermelhos se move em ondas.As vibrações da luz eletromagnética estão no segmento do espectro de 760 nm (nanômetros) a 540 μm (micrômetros). O calor gerado pelos emissores IR é um fluxo de quanta. Sua energia varia de 0,0125 a 1,25 eV (elétron-volts).

Os fluxos de calor e luz emitidos por dispositivos infravermelhos estão interligados. À medida que a intensidade da luz aumenta, o fluxo de calor quântico diminui. Dependendo da temperatura, a radiação infravermelha pode ou não ser percebida pelos nossos olhos. A radiação térmica não é detectável visualmente.

Esta especificidade da radiação infravermelha é utilizada na indústria para acelerar processos de polimerização e endurecimento. A parte térmica da radiação infravermelha permite determinar a presença e localização de uma pessoa ou animal em períodos noturnos pouco iluminados e apagados.

Dispositivos de aquecimento infravermelho emitem luz em combinação com energia térmica, usados ​​para criar um microclima confortável em estacionamentos, oficinas, salas de produção, granjas avícolas, estufas e muitos outros objetos

A operação não padronizada de dispositivos IR que emitem luz em combinação com calor tornou-se a base para o desenvolvimento de dispositivos de visão noturna. É utilizado na detecção de falhas, em sistemas de alarme ocultos e em dispositivos técnicos para fotografia no escuro.

Ambos os componentes radiação infra-vermelha quase não se dissipam no espaço que está sendo processado, parecem focar em objetos localizados na zona de sua influência. O calor penetra no corpo do objeto aquecido, a profundidade de penetração depende das propriedades, estrutura e material do objeto. A profundidade varia de um décimo de mm a vários mm.

Os aquecedores infravermelhos são instalados no chão, fixados nas paredes ou suspensos no teto. Os dispositivos se diferenciam pela combustão sem chama, preservação do oxigênio do espaço circundante e não levantam colunas de poeira, ao contrário dos convetores

Quando utilizado para fins industriais, o comprimento de onda dos emissores infravermelhos é selecionado com base nas características técnicas do objeto ou substância. Os raios infravermelhos passam livremente pela massa de ar, de modo que o aquecimento é realizado sem perdas perceptíveis. Esta circunstância é razoavelmente considerada uma vantagem significativa na produção.

Além de aquecer e iluminar a área tratada pelo aparelho, emissores infravermelhos são utilizados para solucionar os seguintes problemas:

Tipos de fontes de radiação infravermelha

As fontes mais simples de radiação infravermelha incluem aquelas que são muito familiares para todos nós Lâmpadas incandescentes, operando em baixa tensão. Sob tais condições, eles emitem principalmente fluxos infravermelhos.A participação das ondas eletromagnéticas leves é insignificante, mas ainda é determinada opticamente.

Hoje em dia, os consumidores privados e as organizações de construção e produção têm à sua disposição muitos tipos diferentes de emissores de IR.

O escopo de sua aplicação é determinado por:

• Temperatura de operação;
• valor máximo do comprimento de onda;
• zona na qual o fluxo infravermelho é distribuído uniformemente.

Levando em consideração as características listadas, é selecionado um dispositivo radiante projetado para resolver problemas específicos.

Os tipos mais comuns de emissores IR incluem:

• Lâmpadas com dispositivos refletores de espelho. Na radiação máxima, seu comprimento de onda é de 1,05 mícron.
• Lâmpadas de tubo de quartzo. Seu comprimento de onda na radiação máxima está na faixa de 2 a 3 mícrons.
• Aquecedores não metálicos de haste. Estruturalmente, são complementados com refletores, o comprimento de onda máximo é de 6 a 8 mícrons.
• Aquecedores elétricos tubulares. Amplamente utilizados na vida cotidiana, são utilizados na produção dispositivos com elementos de aquecimento.
• Queimadores infravermelhos. Estão equipados com bicos perfurados de cerâmica ou metal. São utilizados na construção civil para aquecimento de áreas abertas e fechadas durante a construção de um edifício e trabalhos de acabamento.

Fontes de raios infravermelhos encontraram aplicação na agricultura. Com a ajuda deles, os pássaros jovens e os animais de estimação recém-nascidos são aquecidos. Os emissores são instalados em estufas para estimular o crescimento das variedades cultivadas, em celeiros e celeiros para secagem.

As fontes de fluxos infravermelhos são divididas em:

• Lâmpadas infravermelhas. São emissores de “luz” e dispositivos que fornecem radiação térmica.
• Aquecedores. Dispositivos utilizados para aquecimento de espaços confinados e espaços abertos. Isso inclui modelos que funcionam com eletricidade, combustível líquido ou gasoso. O elemento de aquecimento pode ser um elemento de aquecimento ou uma espiral feita de uma liga de alta resistência.

De acordo com a classificação por comprimento de onda, as fontes infravermelhas são divididas em dois grupos principais: escuro e claro. Os primeiros funcionam liberando ondas longas no espaço, os últimos - ondas curtas.

Emissores IR escuros e claros

Por definição, fontes “brilhantes” são capazes de emitir luz. Os fluxos que eles emitem são percebidos pela visão, embora ainda seja difícil chamá-los de iluminação brilhante e não devam ser usados ​​para esse fim.

Dispositivos “escuros” fornecem um fluxo de calor invisível aos humanos, sentido pela pele do usuário, mas não detectado visualmente. O valor limite entre “claro” e “escuro” é considerado um comprimento de onda de 3 mícrons. A temperatura limite da superfície aquecida é de 700º.

A propriedade dos emissores infravermelhos de fornecer energia térmica é usada ativamente em estufas, galinheiros e fazendas para sustentar animais jovens

O representante mais famoso da unidade de aquecimento “escura” é Fogão de tijolos russo, que tem aquecido com sucesso edifícios baixos há muitos séculos. Entre as “leves”, como já entendemos, está a lâmpada elétrica incandescente, se não fornecer mais que 12% de luz. Sua principal energia é direcionada para a geração de calor.

Características do design de luminárias

Estruturalmente, as fontes de luz são semelhantes a uma lâmpada incandescente típica. No entanto, existem diferenças nos corpos dos filamentos. Para dispositivos infravermelhos brilhantes, a temperatura não pode exceder o limite de 2.270-2.770 K. Isso é necessário para aumentar o fluxo de calor, reduzindo a emissão de luz.

Assim como as lâmpadas convencionais, o corpo do filamento, feito de filamento de tungstênio, é colocado em uma lâmpada de vidro. Apenas o frasco está equipado com refletores, graças aos quais toda a energia radiante é focada no objeto aquecido. Neste caso, uma pequena parte da energia é gasta no aquecimento da base da lâmpada.

O bulbo das fontes infravermelhas de luz aquece a altas temperaturas, por isso também participa do processo de transferência de calor para o espaço. A energia térmica do frasco aquecido não é focada pelo refletor e sai para o espaço não tratado; é o componente que reduz a eficiência do dispositivo.

No design e no método de conexão, as lâmpadas infravermelhas são muito semelhantes às lâmpadas incandescentes convencionais. No entanto, a temperatura de operação do corpo do filamento é significativamente mais baixa, devido ao que a vida útil aumenta muitas vezes.

A produtividade de uma fonte infravermelha leve, em média, não excede 65%.É aumentado colocando um corpo de aquecimento de tungstênio em um tubo ou frasco semelhante feito de vidro de quartzo. Esta solução permite aumentar o comprimento de onda para 3,3 mícrons e reduzir a temperatura para 600º.

Esta opção é usada em aquecedores IR de quartzo, nos quais o fio de cromo-níquel é enrolado em uma haste de quartzo e tudo é colocado junto em um tubo de quartzo.

Os emissores infravermelhos leves têm baixo desempenho. A eficiência do seu fluxo infravermelho geralmente não excede 65%

A essência do trabalho é o duplo uso do fio filamentoso. A energia térmica liberada é parcialmente utilizada para aquecimento direto e parcialmente para aumentar a temperatura da haste de quartzo. Uma haste em brasa também emite calor.

As vantagens dos dispositivos tubulares incluem, razoavelmente, a resistência de todos os componentes feitos de quartzo e cerâmica à negatividade atmosférica. A desvantagem é a fragilidade das peças cerâmicas.

Especificações de operação e design de aquecedores escuros

As chamadas fontes “escuras” de fluxos IR são muito mais práticas do que suas contrapartes “leves”. Seu elemento radiante difere em estrutura para melhor. O condutor aquecido em si não emite energia térmica; é fornecido pelo invólucro metálico circundante.

Como resultado, a temperatura operacional do dispositivo não excede 400 - 600º. Para garantir que a energia térmica não seja desperdiçada, os emissores escuros são equipados com refletores que redirecionam o fluxo na direção desejada.

Os emissores de ondas longas do grupo escuro não têm medo de choques e influências mecânicas semelhantes, porque o frágil polímero ou elemento cerâmico neles é protegido por um invólucro de metal e uma camada protetora de isolamento térmico. A eficiência dos emissores deste grupo chega a 90%.

Mas eles têm suas desvantagens. Os aquecedores de grupo escuro dependem dos recursos de design do dispositivo. Se a distância entre o elemento radiante principal e a superfície do dispositivo for grande, ele será lavado e resfriado pelo ar que passa. Como resultado, a eficiência diminui.

Pelas suas características de design, os modelos escuros são instalados para aquecimento de ambientes com tetos baixos e áreas que requerem fornecimento de calor linear. Leve - colocado onde é necessário o processamento de salas com tetos altos e áreas alongadas verticalmente.

Queimadores de gás como fonte de raios infravermelhos

Dispositivos nos quais ocorre o processamento de gás sem chama são chamados de queimadores de gás ou emissores infravermelhos de gás. A energia térmica liberada com alta intensidade é transferida para o espaço através da superfície radiante da unidade.

São aquecedores infravermelhos a gás do tipo queimador, utilizados em escala industrial durante trabalhos de construção e instalação.O volume predominante de energia térmica é transmitido por bicos queimadores de cerâmica radiantes.

Os seguintes são usados ​​​​como bicos:

• placas cerâmicas com perfurações, que podem ser planas ou gofradas;
• placas cerâmicas com poros uniformemente distribuídos;
• elementos cerâmicos com tela de malha de nicromo, malha metálica e todos os tipos de acessórios catalíticos.

Todos os tipos de furos listados em um elemento cerâmico ou metálico são canais de fogo.

A geração de calor do bocal catalítico é baseada no processo de oxidação ativado quando o gás é fornecido à placa

O combustível para o funcionamento deste tipo de emissor infravermelho é o gás principal, bem como sua versão liquefeita ou gases criados artificialmente. Na Rússia, eles produzem queimadores projetados para processar gás liquefeito e principal. Equipamentos estrangeiros são projetados principalmente para processar versões liquefeitas e artificiais.

Os queimadores de gás infravermelho processam gás com um coeficiente de combustão em massa de ar que é, na verdade, igual à unidade. Eles operam com gás canalizado, liquefeito e artificial.

Se as regras de funcionamento não forem violadas, os produtos da combustão do funcionamento de um queimador de gás são liberados em quantidades mínimas com um teor insignificante de óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono.

Para fornecer gás, os queimadores infravermelhos a gás (GIG) são equipados com bicos através dos quais o gás é bombeado em alta velocidade. Este fornecimento de gás garante a injeção do ar necessário à combustão. Ele é “empurrado” por um fluxo de alta velocidade através do injetor para a câmara de distribuição.

Uma estrutura metálica é colocada acima do bico emissor do dispositivo. Aumenta a eficiência e serve de suporte para pratos se você cozinhar no fogo

O gás não apenas injeta ar, mas também se mistura com ele no injetor, resultando em uma mistura gás-ar adequada para combustão completa. Essa mistura chega à superfície do bico cerâmico através de seus poros, orifícios perfurados ou fendas, onde queima completamente em uma fina camada de no máximo 1,5 mm de espessura.

Queimadores com bicos cerâmicos planos

A quantidade predominante de energia térmica é transferida para os revestimentos cerâmicos, que são aquecidos a temperaturas ultra-altas em menos de um minuto. A superfície externa do elemento cerâmico se transforma em uma fonte adicional de fluxo de calor.

O bico de cerâmica é responsável por 40 a 60% da radiação transmitida por um aquecedor infravermelho a gás industrial. Para aumentar a eficiência do dispositivo, uma tela de malha é instalada acima do bico.Para aumentar a superfície de transferência de calor, os ladrilhos perfurados são colados com massa resistente ao fogo.

Um indicador importante é o diâmetro dos canais de incêndio. Determina qual gás o dispositivo pode processar. O número total de furos na placa cerâmica depende do diâmetro. Quanto mais houver, mais frágil será o elemento emissor de calor e o GIG será sensível a danos mecânicos.

Aquecedores com bicos tipo aleta

Além de bicos cerâmicos planos com perfurações, são utilizados elementos de relevo. O uso de uma superfície nervurada, neste caso, estimula o fluxo de troca de calor entre a superfície radiante e o gás em combustão. As telhas cerâmicas nervuradas aquecem melhor, enquanto a carga térmica sobre o elemento radiante não aumenta.

Os bicos cerâmicos planos e estriados aquecem até 1473 K. Mas os elementos cerâmicos porosos aquecem apenas até 1237 K. A versão porosa é mais fácil de fabricar e, portanto, mais barata.Além disso, resíduos da indústria cerâmica são utilizados em sua produção.

A utilização de bicos cerâmicos com elemento emissor de calor em relevo permite aumentar significativamente a área que transfere calor ao consumidor

A espessura das telhas porosas chega a 30 mm, o que aumenta significativamente a resistência do bico aos esforços mecânicos. Durante o funcionamento de um queimador com tal bico, a mistura gás-ar que sai da câmara de distribuição queima na superfície externa do ladrilho cerâmico em uma camada de até 2 mm.

A área de combustão no bico poroso move-se da superfície externa até uma profundidade de 3-5 mm. Neste caso, a temperatura de aquecimento atinge apenas 1123 K.

A desvantagem dos bicos porosos para injeção higroscópica é a resistência hidráulica excessivamente alta, o que impossibilita o uso do gás principal de baixa pressão.

Equipamento com malha metálica

Porém, todos os tipos de acessórios listados são feitos de cerâmica, o que significa que, apesar da espessura e de todos os truques do fabricante que quer aumentar a resistência, eles ainda são frágeis. A fragilidade é especialmente irritante se o dispositivo precisar ser movido constantemente.

Portanto, para aquecer locais durante obras de construção ou instalação, foi desenvolvido um tipo de queimador mais durável, equipado com malha dupla metálica. Nesse dispositivo, a mistura gás-ar é processada no espaço entre o bico e as grades. A superfície da malha externa aquece apenas 1023 K.

A utilização de uma malha metálica possibilitou aumentar significativamente a potência térmica do emissor IR, além de proteger o bico cerâmico de danos

No GIG com bicos mesh, esses elementos são feitos de ligas resistentes ao calor com cromo e níquel.Os bicos são feitos de forma que o tamanho das células da malha superior permita que a chama passe livremente, e o tamanho da malha inferior seja mínimo, crítico para a passagem do fogo. Aqui, ambas as grades ou uma podem ser emissores de calor IR.

Se o queimador infravermelho processar gás principal ou uma mistura liquefeita de propano-butano de cilindro de gás, apenas a malha superior está envolvida na distribuição da energia térmica. Se estiver sendo processado gás de baixa carga, ambas as grades irradiam calor. Desta forma, a transferência de calor aumenta.

Porém, o valor máximo de eficiência do GIG com malhas não ultrapassa 60%, pois a resistência hidráulica dos bicos é duas vezes maior que a das telhas cerâmicas perfuradas de todos os tipos. É verdade que é menor que os bicos porosos.

Dispositivos com maior potência térmica

A eficiência bastante baixa dos emissores de gás infravermelho com placas e grades de cerâmica nos obrigou a procurar maneiras de aumentar a energia térmica. O resultado foi alcançado com a introdução de um novo tipo de bico, que é um painel cerâmico com diversas ranhuras.

No corte, as fissuras apresentam um alargamento repentino, seus orifícios de entrada são menores que os orifícios de saída. Esta solução aumenta a eficiência do queimador devido à recirculação dos produtos da combustão, ou seja, seu retorno à base da chama dentro do canal de fogo. Além disso, a chama nesses modelos é mais estável e tem muito menos probabilidade de desaparecer ao vento.

Para aumentar a potência térmica, são utilizadas várias técnicas, uma das quais é o deslocamento dos furos da fenda entre si. Esta solução também ajuda a proteger contra danos causados ​​pelo vento.

A seção transversal viva dos painéis com fenda é em média 55–60% de sua seção transversal total real. Os queimadores equipados com eles operam com gás de média pressão. O plano externo do bocal é aquecido a 1723 K.

Emissores com resistência a cargas de vento

A estabilidade de operação sob carga de vento é um indicador importante para a escolha de um queimador infravermelho a gás utilizado na construção ou montagem de plantas de produção. Nem todos os emissores infravermelhos industriais que processam gás possuem essa qualidade.

Para áreas abertas, são necessários dispositivos especiais que:

• caracterizado por injeção estável, dependendo de rajadas de vento;
• equipado com dispositivo que evita o desvio do jato que sai do bico;
• protegido do resfriamento ativo da radiação superficial que ocorre devido à influência dos ventos.

A ficha técnica de equipamentos a gás capazes de aquecer com rajadas de vento e não apagar indica resistência ao vento. Esta característica para queimadores infravermelhos produzidos comercialmente é aproximadamente a mesma que para queimadores diretos, ou seja, exposição frontal ao vento, bem como sopro lateral.

Uma redução na taxa de injeção faz com que uma chama apareça na superfície externa do painel radiante. Ao mesmo tempo, a temperatura cai drasticamente. É reduzido pela penetração de ar frio na área de combustão.

A resistência do vento está fisicamente relacionada à carga térmica específica e ao volume de ar que entra no bocal durante o período de combustão. Com excesso e alta velocidade do fluxo de ar, a eficiência do emissor infravermelho é reduzida. A redução é acompanhada pelo aparecimento de chamas, escurecimento da superfície radiante e cessação do funcionamento da unidade em modo sem chama.

Revisão dos fabricantes de aquecedores infravermelhos

Os aparelhos a gás para criar um microclima favorável em canteiros de obras, oficinas, oficinas de produção e instalações semelhantes são produzidos por empresas nacionais e estrangeiras.

Segundo os consumidores, a classificação dos produtos fabricados na Rússia é superada pelos queimadores a gás da marca Solarogaz. O sortimento apresentado por esta empresa inclui modelos destinados ao aquecimento de áreas de diversos tamanhos. As unidades podem ser utilizadas em estufas, garagens e áreas abertas.

Um dos tipos de equipamentos infravermelhos a gás mais populares no mercado nacional e comprovados na prática é a linha de queimadores e fogões a gás da empresa Solarogaz

O único aspecto negativo que os compradores e próprios proprietários de modelos de queimadores e fogões a gás do fabricante da capital devem levar em consideração é a falta de sensores do sistema de segurança. Portanto, podem ser usados ​​no dia a dia, mas com precauções.

Os produtos da empresa Pathfinder não são inferiores em popularidade. Porém, a linha de produtos oferecida ao comprador é dominada por produtos de uso doméstico e opções turísticas.

Os azulejos são justificadamente populares, utilizados tanto para aquecer como para preparar pratos simples, e mini queimadores de lata de spray.

Os aquecedores a gás com o logotipo Aeroheat receberam excelentes características dos consumidores. Este equipamento é atrativo pela sua confiabilidade, baseada na utilização de componentes de alta qualidade, e pelo seu preço acessível. Os fogões e queimadores a gás de Dixon e Sibiryachka provaram-se bem.

A lista de aquecedores a gás dignos de fornecedores estrangeiros é encabeçada por queimadores e fogões a gás da empresa sul-coreana Kovea. Os produtos da marca são ativamente utilizados em pequenas oficinas, em canteiros de pintura e construção, em caminhadas e pesca.

Os fogões e queimadores a gás da Hyundai não são inferiores em qualidade e características técnicas aos aparelhos de fabricantes europeus. Em alguns indicadores chegam a superar

Para equipar oficinas, são frequentemente utilizados aquecedores a gás da empresa italiana Sistema. Os modelos dos sul-coreanos Hyundai e dos fogões a gás italianos Bartolini, que podem ser usados ​​​​tanto em casa quanto no escritório, são muito procurados. Os fogões suecos Timberk e os equipamentos chineses Ballu distinguem-se pela sua confiabilidade e operação estável.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O autor do vídeo a seguir contará detalhadamente o princípio de funcionamento e as vantagens dos queimadores de gás IR:

Detalhes da organização do aquecimento infravermelho são apresentados no vídeo a seguir:

As etapas de instalação de um aquecedor a gás tipo teto são demonstradas aqui:

Na Federação Russa, são produzidos diferentes tipos de queimadores infravermelhos, incluindo modelos resistentes ao vento. A gama oferecida pela empresa permite escolher um dispositivo para aquecimento de áreas abertas e fechadas.

Antes de comprar, é importante decidir para que finalidade e em que condições o equipamento será utilizado, para depois escolher um modelo mais produtivo ou durável que não tenha medo de movimentos repetidos.