| AUTOR | DATUM ERSTELLT | VERSION | DOKUMENTNUMMER |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 10 Juli 2014 | V1 | CC11 - 00034 |
Einleitung
Dieser Bericht misst die Unterschiede im emittierten Wärmefluss zwischen hohlen und einfachen Infrarot-Heizelementen. Von besonderem Interesse ist die Wirkung eines Reflektors, der an der Rückseite der Elemente angebracht ist, auf den emittierten Infrarotausgang.
Versandart
Zwei Arten von Heizelementen wurden getestet: FTE650W und FFEH600W. Diese wurden in den Herschel gegeben und unter Verwendung der 3D-Infrarot-Wärmestrom-Kartierungsroutine analysiert. In diesem automatisierten System wird ein Infrarotsensor roboterhaft um ein vorbestimmtes Koordinatengittersystem vor dem zu testenden Heizelement geführt. Der Sensor ist ein Schmidt-Boelter-Thermopile-Wärmestromwandler mit einem maximalen Wärmestrom von 2.3 W / cm2 und misst Infrarot (IR) im Bereich von 0.4 bis 10 Mikrometern. Der an jedem Punkt aufgezeichnete einfallende Strahlungswärmefluss wird dann gespeichert und nachbearbeitet, um eine 3D-Darstellung der Infrarot-Wärmeflussemission zu erhalten. Das Koordinatensystem ist ein kubisches 500-mm-Gitter vor dem Heizelement (siehe Abbildung 1). Der Roboter bewegt den Sensor in Schritten von 25 mm entlang eines Serpentinenwegs in x- und z-Richtung, während das Heizelement auf einem inkrementellen Gleitwagen montiert ist in 100 mm Schritten entlang der y-Richtung.
Die Ergebnisse
FTE 650W mit und ohne Reflektor
Zunächst wurde der Standard-FTE650W mit einem Standard-RAS1-Reflektor aus aluminiertem Stahl im Herschel über einem kubischen 500mm-Gitter gemessen. Die Ergebnisse sind in Abbildung 2 dargestellt. In einem Abstand von 100mm misst der Herschel-Wärmestromsensor 48.4% der vom Heizgerät abgegebenen 650W-Eingangsenergie, dies entspricht ungefähr 314.7W. Der maximale Wärmestrom, der mit 100mm vom Heizgerät gemessen wurde, betrug 0.69 W / cm2, während die Wärmestromprofile in horizontaler Richtung halbelliptisch und in vertikaler Richtung halbkreisförmig sind.
Als nächstes wurde der Reflektor von hinten entfernt und der Test wiederholt. Der gemessene prozentuale Anteil der nachgewiesenen Strahlung verringerte sich von 48.4% auf 34.4%, wie in Abbildung 3 dargestellt. Dies ist ein Rückgang von ca. 29% der Strahlungswärmeleistung bei einem Reflektor. Der Spitzenwärmestrom verringerte sich ebenfalls stark von 0.69 W / cm2 auf 0.37 W / cm2.
FFEH 600W mit und ohne Reflektor
Der gleiche Test wurde dann mit dem Hohlelement vom Typ FFEH 600W durchgeführt, dessen Ergebnisse in Abbildung 4 dargestellt sind. Beachten Sie, dass die Eingangsleistung um 50W geringer ist als die vom FTE650W empfangene.
Trotz der Reduzierung des Stromverbrauchs lieferte das FFEH eine höhere Effizienz der Infrarotausgabe mit 52.3% bei 100mm. Dies bedeutete, dass 313.7W als Infrarotemission von der Vorderseite des FFEH600W erkannt wurde, ein Watt weniger als das Standard-FTE650W-Element. Der maximale Wärmestrom stieg ebenfalls auf 0.77 W / cm2 im Gegensatz zu 0.69 W / cm2 für den FTE650W, während der horizontale 3D-Wärmestrom im Profil halbelliptisch blieb. Das vertikale Profil war jedoch nicht halbkreisförmig, sondern hatte eine ausgeprägtere elliptische Form, was dazu beiträgt, diesen höheren Wärmestromspitzenwert zu berücksichtigen. Daher bietet der FFEH 600W fast die gleiche Leistung wie ein FTE 650W-Element und dank seines engeren elliptischen Wärmestromprofils auch einen höheren Spitzenwärmestrom.
Wenn der Reflektor von hinten entfernt wurde und wie in Abbildung 5 zu sehen ist, wiederholte der Test, dass die Leistung des FFEH-Elements bei 100mm von 52.3% auf 45.3% abnahm, was einem Leistungsabfall auf 14% gegenüber der Leistung bei Verwendung eines Reflektors entspricht . Dies war nicht so schwerwiegend wie der 29% -Rückgang, der beim Entfernen eines Reflektors vom FTE-Element beobachtet wurde. Daher leidet ein Hohlelement ohne Reflektor nicht in gleichem Maße wie ein FTE-Element ohne Reflektor.
Wie auch in Abbildung 5 gezeigt, blieb der 3D-Wärmestrom im Profil halbellipsoid. Die Infrarotleistung war jedoch schwächer, was durch den von 0.77 W / cm2 auf 0.62 W / cm2 abfallenden Wärmestromspitzenwert angezeigt wurde.
Zusammenfassung
Wenn ein FTE- oder FFEH-Element ohne Reflektor betrieben wird, nimmt die emittierte Strahlung in Vorwärtsrichtung ab. Der Spitzenwärmestrom nimmt ebenfalls ab.
Wenn ein Hohlelement ohne Reflektor verwendet wird, leidet es nicht in demselben Maße unter Leistungseinbußen wie ein FTE-Element ohne Reflektor.
Der FFEH 600W bietet nahezu die gleiche Infrarotleistung wie ein FTE 650W-Element und dank seines engeren elliptischen Wärmestromprofils auch einen höheren Spitzenwärmestrom.
Note
Aufgrund der vorliegenden Methode zur Ausrichtung des Sensors ist der hier angegebene Prozentsatz der von den Heizgeräten erfassten Strahlung tatsächlich geringer als ihr tatsächlicher Wirkungsgrad. Als Gegenüberstellung sind die Tests jedoch sehr valide.
Diese Tests wurden an einzelnen Elementen durchgeführt, und die Strahlungseigenschaften ändern sich, wenn mehrere Elemente in Arrays verwendet werden. Die Ergebnisse sind jedoch indikativ.
