Απόδοση στοιχείων θέρμανσης υπέρυθρων έναντι απλών υπέρυθρων, με & χωρίς ανακλαστήρα

Αυτή η έκθεση μετρά τις διαφορές στη ροή θερμότητας που εκπέμπεται μεταξύ κοίλων και απλών υπέρυθρων θερμαντικών στοιχείων. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το αποτέλεσμα ενός ανακλαστήρα τοποθετημένου στο πίσω μέρος των στοιχείων στην εκπεμπόμενη υπέρυθρη έξοδο.

Μέθοδος

Δοκιμάστηκαν δύο τύποι θερμαντικών στοιχείων FTE650W και FFEH600W. Αυτά τοποθετήθηκαν στο Herschel και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας τη ρουτίνα χαρτογράφησης 3D υπέρυθρης ροής θερμότητας. Σε αυτό το αυτοματοποιημένο σύστημα, ένας υπέρυθρος αισθητήρας καθοδηγείται ρομποτικά γύρω από ένα προκαθορισμένο σύστημα πλέγματος συντεταγμένων μπροστά από το υπό δοκιμή θερμαντικό στοιχείο. Ο αισθητήρας είναι ένας μετατροπέας Schmidt-Boelter Thermopile Heat Flux Transducer με μέγιστο επίπεδο ροής θερμότητας 2.3 W / cm2 και μετρά υπέρυθρες (IR) στη ζώνη 0.4-10 μικρόμετρα. Η προσπίπτουσα ροή θερμότητας ακτινοβολίας που καταγράφεται σε κάθε σημείο στη συνέχεια αποθηκεύεται και υποβάλλεται σε επεξεργασία για να δώσει μια τρισδιάστατη αναπαράσταση της εκπομπής υπέρυθρης ροής θερμότητας. Το σύστημα συντεταγμένων είναι ένα κυβικό πλέγμα 3 mm μπροστά από το θερμαντικό στοιχείο, βλέπε σχήμα 500. Το ρομπότ μετακινεί τον αισθητήρα σε βήματα 1 mm κατά μήκος μιας ελικοειδούς διαδρομής στις κατευθύνσεις x και z, ενώ το στοιχείο θέρμανσης είναι τοποθετημένο σε ένα φορείο ολίσθησης που αυξάνεται σε βήματα 25 mm κατά μήκος της κατεύθυνσης y.

Αποτελέσματα

FTE 650W με ή χωρίς ανακλαστήρα

Αρχικά, μετρήθηκε το πρότυπο FTE650W με τυποποιημένο ανακλαστήρα RAS1 από αλουμίνιο χάλυβα στο Herschel σε κυβικό πλέγμα 500mm. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 2. Σε απόσταση 100mm, ο αισθητήρας ροής θερμότητας Herschel μετρά το 48.4% της ενέργειας εισόδου 650W που εκπέμπεται από τον θερμαντήρα, αυτό έρχεται γύρω από το 314.7W. Η μέγιστη ροή θερμότητας που καταγράφηκε στο 100mm από τον θερμαντήρα ήταν 0.69 W / cm2, ενώ τα προφίλ ροής θερμότητας είναι ημι-ελλειπτικά στην οριζόντια κατεύθυνση και ημικυκλικά στην κάθετο.

Στη συνέχεια, ο ανακλαστήρας αφαιρέθηκε από το πίσω μέρος και η δοκιμή επαναλήφθηκε. Το μετρούμενο ποσοστό ακτινοβολίας που ανιχνεύθηκε μειώθηκε από 48.4% σε 34.4% όπως φαίνεται στο σχήμα 3. Πρόκειται για μια σταγόνα γύρω από το 29% της ακτινοβολούμενης θερμικής ισχύος με έναν ανακλαστήρα. Η μέγιστη ροή θερμότητας επίσης μειώθηκε απότομα από 0.69 W / cm2 σε 0.37 W / cm2.

FFEH 600W με ή χωρίς ανακλαστήρα

Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η ίδια δοκιμή με το κοίλο στοιχείο τύπου FFEH 600W, τα αποτελέσματα των οποίων φαίνονται στο σχήμα 4. Σημειώστε ότι η ισχύς εισόδου είναι μικρότερη από 50W από αυτή που λαμβάνεται από το FTE650W.

Παρά τη μείωση της κατανάλωσης ρεύματος, το FFEH παρείχε μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στην έξοδο υπέρυθρων που επιστρέφει το 52.3% στο 100mm. Αυτό σήμαινε ότι το 313.7W ανιχνεύθηκε ως υπέρυθρες εκπομπές από την εμπρόσθια όψη του FFEH600W, ένα watt χαμηλότερο από το τυπικό στοιχείο FTE650W. Η μέγιστη ροή θερμότητας ανήλθε επίσης σε 0.77 W / cm2 σε αντίθεση με το 0.69 W / cm2 για το FTE650W ενώ η οριζόντια ροή θερμότητας 3D παρέμεινε ημι-ελλειπτική στο προφίλ. Ωστόσο, το κατακόρυφο προφίλ δεν ήταν ημικυκλικό, αλλά με πιο έντονη ελλειπτική μορφή, η οποία βοηθά στην ερμηνεία αυτής της υψηλότερης τιμής κορυφής θερμικής ροής. Επομένως, το FFEH 600W παράγει σχεδόν την ίδια απόδοση με ένα στοιχείο FTE 650W, καθώς και μια υψηλότερη ροή θερμότητας κορυφής χάρη στο στενότερο ελλειπτικό προφίλ ροής θερμότητας.

Όταν ο ανακλαστήρας απομακρύνθηκε από το οπίσθιο τμήμα και όπως φαίνεται στην Εικόνα 5, η δοκιμή επαναλάμβανε την απόδοση του στοιχείου FFEH σε 100mm μειωμένη από 52.3% σε 45.3%, μια πτώση της απόδοσης σε 14% από αυτή όταν χρησιμοποιήθηκε ένας ανακλαστήρας . Αυτό δεν ήταν τόσο σοβαρό όσο η πτώση 29% που παρατηρήθηκε όταν ένας ανακλαστήρας αφαιρέθηκε από το στοιχείο FTE. Ως εκ τούτου ένα κοίλο στοιχείο χωρίς ανακλαστήρα, δεν θα υποστεί την ίδια έκταση με ένα στοιχείο FTE χωρίς ανακλαστήρα.

Όπως επίσης υποδεικνύεται στο Σχήμα 5, η ροή θερμότητας 3D παρέμεινε ημι-ελλειψοειδής στο προφίλ. Ωστόσο, ήταν ασθενέστερη στην έξοδο υπέρυθρης ακτινοβολίας, όπως υποδεικνύεται από την τιμή της κορυφαίας ροής θερμότητας μειούμενη από 0.77 W / cm2 σε 0.62 W / cm2.

Συμπέρασμα

Αν ένα στοιχείο FTE ή FFEH λειτουργεί χωρίς ανακλαστήρα, η ακτινοβολία που εκπέμπεται προς τα εμπρός θα μειωθεί. Η μέγιστη ροή θερμότητας θα μειωθεί επίσης.

Εάν χρησιμοποιείται ένα κοίλο στοιχείο χωρίς ανακλαστήρα, δεν θα υποστεί μείωση της απόδοσης στον ίδιο βαθμό με τη χρήση ενός στοιχείου FTE χωρίς ανακλαστήρα.

Το FFEH 600W παράγει σχεδόν την ίδια έξοδο υπέρυθρης ακτινοβολίας με ένα στοιχείο FTE 650W και επίσης υψηλότερη ροή θερμότητας κορυφής χάρη στο στενότερο ελλειπτικό προφίλ ροής θερμότητας.

Note

Λόγω της παρούσας μεθόδου προσανατολισμού του αισθητήρα, το ποσοστό ακτινοβολίας που ανιχνεύεται από τους θερμαντήρες, όπως αναφέρεται εδώ, είναι στην πραγματικότητα χαμηλότερο από την πραγματική αποτελεσματικότητά τους. Ωστόσο, ως μια σύγκριση από πίσω προς τα πίσω, οι δοκιμές είναι πολύ έγκυρες.

Αυτές οι δοκιμές διεξήχθησαν σε μεμονωμένα στοιχεία και τα χαρακτηριστικά ακτινοβολίας θα αλλάξουν όταν χρησιμοποιούνται πολλαπλά στοιχεία σε συστοιχίες. Τα ευρήματα είναι εν τούτοις ενδεικτικά.