Примеры установок теплового преобразователя излучения

В последние годы в практику сушки окрашенных изделий и влажных тел все шире внедряется лучистая сушка. Для сушки окрашенных поверхностей наиболее эффективны инфракрасные излучения с длинами волн 0,75 – 1,5 мкм. Излучения этого спектрального состава поглощаются красителями достаточно равномерно по глубине слоя, что обеспечивает быструю сушку грунтовой, лаковой и эмалевой краски.

Как показывает опыт лучистой сушки, длительность этого процесса сокращается в 3-4 раза по сравнению с длительностью сушки горячим воздухом при одинаковой температуре изделия. Значительное ускорение процессом лучистой сушки объясняется тем, что лучистое нагревание пленки красителя происходит равномерно по толщине пленки, а при конвекционной сушке горячим воздухом – в основном с наружной стороны пленки. Это вызывает быстрое высыхание наружного слоя и образование корки, препятствующей удалению растворителя из более глубоких слоев пленки.

Источниками энергии в установках лучистой сушки являются электрические лампы накаливания с зеркальной колбой. Установки лучистой сушки могут иметь различные конструктивные решения: в виде передвижных легких щитов, стационарных закрытых камер, а также в виде тоннелей, через которые непрерывным потоком перемещаются окрашиваемые изделия.

Вторым примером установок теплового преобразования излучения могут служить гелиотехнические установки, предназначенные для непосредственного использования энергии солнечного излучения. Использование солнечных лучей осуществляется путем преобразования поглощенной энергии излучения в тепловую энергию.

Третьим примером установок теплового преобразования излучения могут быть установки, используемые для создания необходимого теплового режима при выращивании молодняка животных и птиц, проращивании семян в сельском хозяйстве. В качестве теплового источника используются лампы накаливания (светлые источники) и тепловые нагревательные элементы ТЭНы (темные источники).

Ход работы

1. Собрать схему.

2. Подать на излучатель ИКО – 4 через ЛАТР U = 150 В и через каждую минуту снимать показания температуры у сетки излучателя до наступления установившейся температуры.

3. По закону Джоуля-Ленца вычислить количество теплоты, излучаемой излучателем за время до наступления установившейся температуры, пользуясь показаниями вольтметра и миллиамперметра.

4. Пункты 2, 3 повторить при повышении напряжения до номинального через каждые 20 В.

5. Полученные результаты свести в таблицу и построить график зависимости достижения установившейся температуры от времени

Т_уст  =  f(t), при различных значениях напряжения.

6. Пункты 2, 3, 4, 5 повторить с лампой НЗК, в дополнение к которым люксметром измерять освещенность Е и построить график зависимости освещенности от входного напряжения Е = f(U).

7. Разобрать схему и составить отчет.

Содержание отчета

1. Принцип работы излучателя.

2. Схема включения облучателя ИКО-4 и лампы НЗК в сеть.

3. Построить графики зависимостей Т_уст = f(t), Е = f(U).

4. Анализ полученных результатов и выводы по работе.

Результаты измерений и вычислений

Контрольные вопросы

1. Что такое тепловая энергия вещества?

2. Что такое тепловое преобразование излучения?

3. Что такое установившийся тепловой режим и чем он характеризуется?

4. Примеры использования установок теплового преобразования излучения.

Лабораторная работа № 6

Изучение разрядных ламп высокого давления. Дуговые ртутные разрядные лампы (ДРТ)

(2 часа)

 Цель работы.Изучить устройство, принцип действия и схему включеия ДРТ в сеть, научиться определять коэффициент пульсации.

Оборудование и приборы:

1). дуговая трубчатая ртутная лампа ДРТ – 400;

2). люксметр Ю – 116;

3). облучатель ртутно-кварцевый ТУ – 46 – 22 – 508 – 77;

4). соединительные провода.

Объект исследования

Объектом исследования является дуговая трубчатая ртутная лампа ДРТ-400.

Общие положения

Применение ртутных ламп высокого давления 0,3-1,5 Мпа (3-15 ат) для целей освещения весьма заманчиво, так как эти лампы обладают высокой световой отдачей (50-60 лм/Вт), большой

продолжительностью горения (10-16 тыс. ч), компактны и могут изготовляться на различные мощности.

Наряду с этими преимуществами для ртутных ламп высокого давления характерно отсутствие излучения в красной части спектра (ртутный разряд), что заметно искажает цветопередачу красных и оранжевых тонов. Для устранения этого недостатка возможны различные приемы: совмещение ртутных ламп с лампами накаливания, применение люминофора для восполнения недостающего излучения в красной области спектра, введение соответствующих добавок в ртутный разряд для заполнения промежутков между видимыми линиями ртути.

Кроме этого, давно известно действие оптического излучения на человека, животных, растения и микроорганизмы. Эти действия излучения, называемые фотобиологическими, несмотря на большое их разнообразие, имеют общую основу. Общими для всех процессов фотобиологического действия излучения являются фотохимические реакции, протекающие в белковых веществах клеток в результате поглощения ими излучения с длинами волн мкм.

Высокой биологической активностью обладает ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) с квантами большой энергии, способными изменить химическую структуру отдельных клеток и тканей.

Таким образом, общий комплекс фотобиологических действий излучения можно разделить на три группы:

– психофизиологическое действие, определяющее зрительные ощущения и представления внешнего окружающего мира;

– тонизирующее и терапевтическое действие, например, антирахитное и эритемное;

– разрушающее действие, например, бактерицидное.

Особое значение в общем комплексе биологических действий излучения занимает фотосинтез органических соединений (углеводов и жиров) из неорганических веществ, протекающих в облучаемых листьях растений, содержащих хлорофилл. Особенность этого процесса обусловлена тем, что он является единственным фотобиологическим процессом, в котором происходит преобразование неорганических веществ (углекислого газа и воды) в органические продукты роста растений. Как показывает опыт, обязательным условием такого синтеза органических веществ является взаимодействие излучения с хлорофиллом, то есть с зеленым пигментом, находящимся в листьях растений и являющимся катализатором фотосинтеза.

Эритемное излучение – УФ-излучение, заключенное в спектральной области примерно от 0,28 до 0,38-0,40 мкм и оказывающего в малых дозах полезное действие на организм человека и животных.

Практика применения оптического излучения для лечебных целей основана на опыте тонизирующего и терапевтического действия солнечных лучей. В настоящее время известно действие УФ-излучения на обмен веществ, дыхательные процессы, активизацию кровообращения, повышение содержания гемоглобина в составе крови, а также на активизацию деятельности желез внутренней секреции и на другие функции организма.

Бактерицидное излучение – УФ-излучение, вызывающее гибель бактерий. Бактерицидными свойствами обладают далеко не все излучения, так как для разрыва связей молекул белкового вещества бактерий необходима значительная энергия – порядка 377000 Дж/моль.

Для решения этих задач в технике, медицине, сельском хозяйстве нашей промышленностью выпускаются лампы ДРТ-375, ДРТ-400, ДРТ-1000, ДРТ-2500. Цифра обозначает мощность в Вт. Лампы включаются в сеть при помощи ПРА (пускорегулирующий аппарат).

Пульсация светового потока

Для люминесцентных ламп, работающих в сетях переменного тока, как и для любых других разрядных ламп, характерно колебание светового потока во времени, определяемое безынерционностью излучения электрического разряда.

Частота колебаний светового потока люминесцентных ламп практически соответствует удвоенной частоте электрического тока, а глубина колебаний соответствует разности между максимальным значением светового потока и минимальным, определенным длительностью послесвечения люминофоров, обладающих заметной инерционностью.

Пульсация светового потока люминесцентных ламп принято оценивать коэффициентом пульсации, под которым понимается отношение разности значений максимального и минимального световых потоков к удвоенному среднему его значению за период.

Пульсация светового потока вызывает повышенное утомление зрения, а также искажает восприятия движущихся предметов (стробоскопический эффект), особо нежелательное в производственных условиях.

Согласно СНиП 23-05-95, коэффициент пульсации определяется формулой:

К_п = (Е_макс – Е_мин)/2Е_ср,

где  Е_макс и Е_мин – соответственно максимальное и минимальное значения освещенности за период ее колебания, лк;

Е_ср – среднее значение освещенности за тот же период, лк.

Для уменьшения глубины колебаний светового потока люминесцентных ламп прибегают к включению их в разные фазы электрической трехфазной сети. Включение каждой лампы осуществляется через балластное сопротивление. Для уменьшения глубины колебаний светового потока возможно также применение двухламповых схем с искусственным сдвигом фаз.