Трубчатые электронагреватели(ТЕНы)

ТЕНы являются наиболее широко распространенными источниками ИК-излучения и серийно изготавливаются промышленностью различной мощности типоразмеров и формы. ТЕНы относятся к тёмным излучателям.

1. Металическая трубка, цельно тянутая, бесшовная, изготовленная из нержавейки, меди или латуни. 1Х18Н9Т-нержавеющая сталь. Диаметр трубки Dтр=10-20мм. Толщена стенки трубки hст=1-1,5мм.

2. Спираль выполненная из нихрома dпров=0,2-1,6мм.

3. Изолирующие вставки

4. Контактные стержни

5. Наполнитель: окись алюминия, магния t=750⁰ С и кварцевый песок t=300⁰ С -450⁰ С

Такие излучатели позволяют получить плотность лучистого потока Е=1,2 - 1,6 Вт/см².

Обычно эти излучатели устанавливают в установках в которых осуществляется движение воздуха создаваемого вентилятором. При работе ТЕНов в воздушной среде при различной скорости движения потока установлена взаимосвязь: с увеличением скорости воздуха температура поверхности ТЕНа снижается при постоянном значение плотности потока, что происходит за счёт повышения интенсивности конвективного теплообмена.

Достоинства:

1. высокая излучательная способность;

2. возможность использования в агрессивных средах;

3. низкая стоимость;

4. высокая механическая прочность.

Недостатки

1. большие габариты;

2. высокая инертность что аграничевает возможность использовать их в импульсном режиме;

3. возможность короткого замыкания.

Газовые излучатели

Газовые излучатели-перспективные виды ИК-излучения, которые относятся к тёмным и в которых в качестве излучателя используется керамические насадки обогреваемые путём сжигания газа внутри них.

Газовые излучатели надёжны долговечны и способны работать от городских сетей.

³ воздух

1

поток газа

воздух

₂ ИК излучение

1. газовая форсунка

2. инжектор

3. конфузор

4. диффузор

5. корпус

6. распределитель давления

7. Пористая керамическая насадка

Природный газ из сетей городского газоснабжения поступаем из форсунки в инжектор в результате чего скорость движения газа уменьшается что обеспечивает подсасывание воздуха и получение газовоздушной смеси. Скорость движения воздушной смеси V=0.1-0.15 м/c.

Далее смесь паступает на распределитель давления помещённый в корпусе, а затем под керамическую пористую насадку где и сгорает.

Работа ИК-излучателей этого типа в условиях значительной скорости окружающего воздуха может быть не стабильной, поэтому для большенства горелок инжекторного типа существуют ограничения по скорости движения. Достоинства:1. Малая стоимость, возможность использования во влажных средах; 2. Высокая прочность; 3. Высокая надежность.

Недостатки: 1. Относительно большие габариты; 2. Ограничение скорости подачи смеси; 3. Большая тепловая инерция; 4. При работе горелки непрерывно образуется углекислый газ пары воды, которые поглощают инфракрасные лучи и тем самым плотность потока излучения.

Основы инженерного расчета термо-радиальных установок.

При расчете термо- радиальных установок необходимо учитывать следующие показатели:

1. Температуру нагрева изделия;

2. Скорость протекания процесса;

3. Массообменные коэффициенты;

4. Оптические характеристики;

5. Наличие фазовых переходов;

Целью теплового расчета является определение расхода энергии на нагрев материала и на испарение влаги из него. Это обуславливает потребную мощность генераторов излучения (количество ламп) или габаритные размеры.

Одной из основных характеристик процесса является продолжительность процесса, которая для пирмочувствительных продуктов определяется максимальной допустимой температурой нагрева продуктов.

Если строго подходить к определению времени, то необходимо общее дифференциальное уравнение внутреннего теплообмена, что представляет значительные трудности так как в прцессе сушки все теплофизические и оптические характеристики непрерывно изменяются. Поэтому с достаточной точностью при расчете терморадиационных установок используют уравнение теплового баланса.

Рассмотрим методику расчета установок с газовыми излучателями. Основной величиной которую надо определить из уравнения теплового баланса является теплопроводность установки Qуст

Q ₁, Q ₂, Q_{тр . устр.} -потери тепла стенками камер,через открытые открытые окна и

проемы в окружающую среду; _т - термо КПД ТРУ;

При расчете необходимо с целью прдотвращения перегрева обрабатываемого продукта соблюдать равенство:

Q_пр Q_пов (2)

Е_кр -степень черноты керамики;

_о - постоянная Стефана- Больцмана (5,68 10 ⁸); Т- температура излучения, К; - коэффициент поглгщения;

- коэффициент теплоотдичи теплоизлучения; F _л - поверхность теплоизлучения;

Основное условие из (2):

V1, V2, Vn- соответственно объёмы компонентов прлучаемые при сгорание еденици объёма топлива HM ³

С1, С2, Сn-средние удельные тепоеёмкости компонентов продуктов сгорания

Дж кгК

Lт-относительный выход продуктов сгорания на еденицу топлива

M ³

_{3 M}

Коэффициенты и являются условными и поэтому величина этих коэффициентов зависти от взаимного расположения источников излучения и поверхности которая востринимает это излучение.

Тепло которое теряется через стенку камеры которая исеет площадь поверхности F и при разности температур (t1- t2) определяется:

с- удельная теплоёмкость материала тр устройств t ₂^/; t ₁^/-температура на выходе и на входе в аппарат

Q2-потеря тепла в среду опредиляется законом Стефана-Больцмана

Q _{2 кр v} F Ф Т ₁⁴ Т ₂⁴(11)

F-Суммарная площадь всех отверстий

Ф- коэффициент диафрагмирования (табличный) зависит от геометрических размеров отверстий.

Т1 Т1 –температура камеры и окружающей среды, К Количество излучателей

КГ-коэффициент пересчёта зависит от температуры Т. КГ=1,2-1,7 Qгор-колличеситвенная тепловая нагрузка одной горелки Вт/м Расход газа

_V ^QГ

Q_Н^Р

Q_Н^Р -теплопроводная способность газа Дж/м

Отражатели

При использование ИК-излучения с целью повышения эфективности работы их используют различные отражатели.

Существуют следующие типы:

1. Сферические

2. Параболические

3. Гиперболические

Которые отличаются мужду собой величеной плоского угла обхвата.

F-фокус

2 max<

_F-фокус 2 max=

F-фокус

При установке источника излучения нужно стараться распологать его в фокусе, что повышает эффективность отражателя.

В точке F сходятся отражённые лучи при паралельном потоке излучения.

В зависимости от формы (излучателя) отражателя плотность потока изменяется Е

Вт / см ²

1. без отражателя-12,50

2. Плоский отражатель-16,70

3. Сферический-29,30

4. Гипербалический-33,60

5. Парабалический-41,90

Все отражатели разделяются на два типа

1. глубокие 2 _MAX

2. Неглубокие 2 _MAX

Для пространственной характеристики отражателя используют понятие телесный угол, который связан с плоским

ЬФЧ

d 2 1 cos_max

Для повышения эффективности играют покрытия поверхности отражателя. Отражатели:

1. Неметаллические

2. Стеклянные

Материалы неметаллических отвечают:

1. Химической стойкостью

2. Обладать высоким коэффициентом отражения

Поверхность отражателя не должна иметь трещин, неровностей итд. Эти недостатки риводят к изменению интенсивности потока излучения и неравномерности прогрева продукта.

Для повышения эффективности отражателей используют покрытия: золото, серебро, аллюминий итд.

Коэффициенты отражения металлов.

1. С внутренним отражающим слоем

2. С внешним отражающим слоем

С внутренним отражающим слоем снижают плотность потока так как имеют место потери энергии в стекле.

MAX=2.5мкм- лучи не пропускаются стеклом. Недостатки: Малая прочность.

Методы опредиления оптических характеристик пищевых продуктов.

Для опредиления оптических характеристик пищевых продуктов используют два метода:

1. спектральный

2. интегральный Спектральный метод:При использование этого метода применяют поток

излучения определённой длины волны, который фиксируется следующими приборами

1. ИК-спектрографами

2. Спектрографами

Эти приборы предназначены для регистрации лучистого потока прошедшего через продукт и сравнение этих характеристик с величинами их для стандартного материала Интегральный метод: Используется лучистый поток с длиной волны

от 0 до. Основными элементами этого метода является приёмник лучистого потока в сочетание с определённым датчиком, приёмник ИК-излучения бывает следующих типов:

1. Тепловые (Радиометры)

2. Фотоэлектрические, фотоэлектронные

3. Фотохимические

Наиболее широко используется тепловой метод - радиометры. Лучистый поток падает на поверхность радиомерта в котором установленна термопара, регистрирующая изменение температуры.

С помощью радиометра измеряют температуру равную температуре абсолютно чёрного тела, излучение которого равно излучению данного серого тела.

С ₀ Т ⁴ С ₀ Т_R ⁴(1)

- степень черноты тела Т - темтература данного серого тела, К

ТR – температура радиационная, К С0 – Коэффициент излучения

Обработка пищевых продуктов переменным электротоком.

Поиск по сайту: