| نویسنده | تاریخ ایجاد | نسخه | شماره سند |
|---|---|---|---|
| دکتر پیتر مارشال | 9 فوریه 2017 | V1.5 | CC11 - 00107 |
معرفی
این مقاله به بررسی بهترین شیشه ها برای محافظت از بخاری های کاست کوارتز سرامیککس می پردازد که امکان انتقال بهتر اشعه مادون قرمز را فراهم می کند. تعدادی عینک مختلف موجود است. با این وجود ، اینها به دلیل ترکیبات متفاوت ، طیف انتقال خصوصیات متفاوتی دارند. با تنظیم طیف انتشار عنصر به طیف انتقال شیشه ، می توان ترکیب بهینه برای کارآیی انرژی فرآیند گرمایش را مشخص کرد.
روش
مواد 2.1
پنج عینک کوارتز مختلف تهیه شد که هر کدام دارای ضخامت 3 میلی متر بودند. اولین لیوان شیشه Robax® با استاندارد محافظ Ceramicx بود. دو لیوان دیگر از محدوده Nextrema TM شیشه شیشه (مواد 712-3 و 724-3) به دست آمد. دو لیوان دیگر از شخص ثالث دیگری تهیه شده است. اینها با کمی خاکستری و رنگ سفید ، مات یا ظاهری مات شفاف بودند.
هر شیشه مستقیماً در مقابل یک عنصر HQE 500W ، 230V (ابعاد: 123.5 62.5 6 میلی متر) سوار شد. کویل گرمایش در 7 از 5 لوله شیشه ای کوارتز موجود با لوله مرکزی که گرم نشده باقی مانده است. تصویری از هر یک از 1 لیوان داخل محل در بخاری های HQE در شکل XNUMX نشان داده شده است
برگه داده برای سه عینک شات (Nextrema M 712-3 ، Nextrema M 724-3 و Robax®) طیف انتقال مادون قرمز را نشان می دهد که در شکل 2 نشان داده شده است. این نشان می دهد که NextremaTM 712-3 تابش کمی یا بدون تابش را در طیف مرئی ، مطابق با رنگ تیره مواد ، نشان می دهد ، در حالی که تابش بسیار بیشتری توسط NextremaTM 724 انتقال می یابد. 3 (شکل 2Error! منبع مرجع یافت نشد.) و Robax® عینک. در طول موج های طولانی تر ، درصد تابش منتقل شده توسط مواد NextremaTM 724-3 از Robax بیشتر است® شیشه.
بخاری HQE 500W دارای حداکثر چگالی توان طیفی (انتشار) در موج موج 2 - 4.2μm است که در طیف نشان داده شده است (خطا! منبع مرجع یافت نشد.) بنابراین انتظار می رود که شیشه ای با بیشترین انتقال در این منطقه بیشترین شار گرما را در این نمایشگاه نشان دهد. این امر به ویژه در طول موجهای پایین که از طول موجهای بلند انرژی تر هستند ، اهمیت دارد.
2.2 روش
بخاری ها در داخل سکوی هرشل نصب شده و انرژی می گرفتند. ولتاژ به گونه ای تنظیم شده بود که توان خروجی 500 ± 1 W W بود. بخاری اجازه داده شد قبل از شروع آزمایش 10 دقیقه گرم شود. برای افزایش دقت ، هر بخاری سه بار آزمایش شد.
2.3 هرشل
ربات شار گرمای سرامیکسکس هرشل کل شار گرما (W.cm) را بررسی می کند-2) که روی سنسور اتفاق می افتد. بخاری ها را می توان در هرشل نصب کرد و با استفاده از روال نقشه برداری شار گرما 3D مادون قرمز تجزیه و تحلیل کرد. این سیستم خودکار از یک سنسور مادون قرمز استفاده می کند که به صورت روباتیک در اطراف یک سیستم شبکه مختصات از پیش تعیین شده در مقابل هیتر بخاری تحت آزمایش هدایت می شود. این سنسور حداکثر شار حرارتی 2.3 W.cm را دارد-2 و IR را در باند 0.4-10 میکرومتر اندازه گیری می کند. سیستم مختصات یک شبکه 500 میلی متر مکعب در جلوی فرستنده گرمایشی است ، شکل 3 را ببینید. این روبات سنسور را با افزایش 25 میلی متر در طول مسیر مارپیچ در جهت های X- و Z- حرکت می کند ، در حالی که فرستنده گرمایش روی یک کالسکه اسلاید سوار شده است. که در مراحل 100 میلی متر در طول Y افزایش می یابد.
نتایج حاصل از دستگاه می تواند به درصد انرژی کل مصرف شده به عنوان شار گرمای تابشی از بخاری تبدیل شود. این امر با افزایش فاصله از بخاری کاهش می یابد زیرا شار گرمای تابشی از بخاری جدا می شود.
نتایج
نتایج آزمون برخی از داده های جالب را نشان می دهد که به ترتیب باید در کنار طیف انتقال و انتشار شیشه و عناصر گرمایش HQE Ceramicx تفسیر شوند. تمام قطعه های کانتور با استفاده از همان مقیاس رنگ ساخته شده اند تا از مقایسه تصویری امکان پذیر باشند.
3.1 Nextrema 712 3-XNUMX
این شیشه رنگی تیره انتقال تابش در طیف مرئی را بسیار کم یا بدون انتقال نشان می دهد (شکل 2). با این حال ، در طول موج های طولانی تر شفاف تر است. انتقال در نوار موج 10 تا 2.8 میکرومتر به <3.2٪ کاهش می یابد ، اما در منطقه باند 40 - 3.5 میکرومتر به 4.2٪ می رسد.
نتایج نشان می دهد که در 100 میلی متر ، چگالی قدرت اوج 0.6 W.cm وجود دارد-2، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است. این نشان می دهد که شار گرمای اوج ، همانطور که انتظار می رود ، از مرکز عنصر حاصل می شود و با فاصله از مرکز هر عنصر به طور متمرکز کاهش می یابد.
یک طرح مشابه می تواند برای تمام مسافتهای از بخاری تولید شود. با این حال ، روند کلی کاهش شار گرما از مرکز عناصر یکسان است.
به طور مشابه ، با افزایش فاصله از عنصر (در امتداد محور y) همانطور که در بخش 2.3 نشان داده شده ، درصد شار گرمای تابشی کاهش یافته کاهش می یابد. بزرگی این کاهش در شکل 5 نشان داده شده است
3.2 Nextrema 724 3-XNUMX
شیشه Nextrema transparent شفاف (724-3) خروجی شار حرارتی کمی بالاتر از شیشه 712-3 را نشان می دهد. این در درجه اول به دلیل شفافیت بهتر آن (90 ≈ ≈) در مناطق پرانرژی تر و مرئی (0.5 <λ <2.8 میکرومتر 6) است. هنگامی که با طیف انتشار عنصر کوارتز ترکیب شود ، مطابقت بهتری دیده می شود که با شار حرارت بالاتر ثبت شده در نقشه تأیید می شود (شکل XNUMX)
کاهش انرژی شناسایی شده به عنوان تابعی از فاصله از بخاری بسیار شبیه به آن است که در شکل 5 برای همان عنصر با شیشه محافظ 712-3 نشان داده شده است.
3.3 روباکس®
Robax® همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است ، شیشه گرما به وضوح بالاتر در نقطه مرکزی عنصر که خارج از مقیاس کلی است که نشان داده شده است نشان می دهد.-2. شار گرمای بالاتر در مرکز نشانگر انتقال بیشتر به دلیل دمای منبع بالاتر (طول موج کوتاه IR) است.
دلیل این عملکرد کمی بهتر ، افزایش انتقال IR در باند اولیه است (0.4 <λ <2.8μm). برای شیشه Robax® ، افت انتقال در طول موج کمی بیشتر اتفاق می افتد که باعث افزایش خروجی از بخاری می شود. پهنای باند انتقال و باریک تر در باند ثانویه (3.2 <λ <4.2μm) تأثیر مشابهی ندارد زیرا این طول موج ها به اندازه طول موج کوتاه تر انرژی ندارند. کل شار حرارت ثبت شده در 100 میلی متر ، همانطور که انتظار می رود ، کمی بیشتر از عینک مورد بررسی در بخش های 3.1 و 3.2 است که به دلیل افزایش خواص انتقال شیشه است. این در شکل 8 در زیر نشان داده شده است.
3.4 شیشه یخ زده
نقشه شار گرما برای بخاری محافظت شده شیشه ای یخ زده در شکل 9 نشان داده شده است. این الگوی مشابهی از انتشار انرژی از بخاری را با مواردی که در بالا توضیح داده شده است نشان می دهد. قدر شار حرارتی شناسایی شده بیشتر از مواردی است که با Nextrema وجود داردTM محافظت اما پایین تر از Robax® شیشه. از آنجا که هیچ طیف انتقال برای این ماده در دسترس نیست ، نمی توان به دلایل دلیل این امر بینش داد.
با افزایش فاصله بین فرستنده و سنسور شار گرما ، شار گرمای شناسایی شده از بین می رود. درصد شار حرارتی شناسایی شده در 100 میلی متر از Robax کمتر است® شیشه ای که در شکل 7 نشان داده شده است اما بالاتر از Nextrema استTM عینک.
3.5 شیشه شفاف
نقشه شار گرما برای شیشه شفاف در شکل 11 نشان داده شده است. این تفاوت بسیار آشکار تفاوت قابل توجهی با ماده شیشه ای یخ زده که در بخش 3.4 مورد بررسی قرار گرفته است نشان می دهد که نشان دهنده تغییر بسیار کمی در طیف انتقال شیشه در منطقه موج فعال است ( 2-4.2μm).
شار گرمای کل نسبت به شیشه یخ زده کمی بالا رفته است. با این حال ، هنوز پایین تر از Robax است® شیشه. بدون داده های طیف انتقال ، هیچ توضیحی برای این مشاهده ارائه نمی شود.
جدول 1 میانگین حداکثر شار گرما را برای این عنصر در سه آزمایش انجام شده نشان می دهد و همچنین درصد شار گرمای متوسط ثبت شده در 100 و 200 میلی متر از سطح عنصر را نشان می دهد. این نشان می دهد که دو NextremaTM با این حال ، شیشه های یخ زده عملکرد ضعیفی دارند ، اما برای جدا کردن Robax چیز کمی وجود دارد® و عینک شفاف
یک پدیده اندازه گیری در هنگام نقشه برداری شار گرما اتفاق می افتد که به موجب آن خواندن اولیه گرفته شده یک مقدار مرجع است ، صفر تعیین شده و هر مقدار ثبت شده نسبت به این اندازه گیری می شود. بنابراین در تفکیک کوتاه ، شار گرما می تواند به عنوان منفی ثبت شود که باعث ایجاد مناطق غیرقابل پوشش در توطئه های کانتور می شود.
عادی سازی داده های خام نشان می دهد که شیشه های Robax® و شفاف در واقع کارآمدترین شیشه برای انتقال اشعه هستند همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است.
با توجه به اینکه هیچ اطلاعات طیفی برای شیشه شفاف در دسترس نیست ، نمی توان دلیل قطعی در مورد اینکه چرا تفاوت بین این و Robax® ایجاد می شود و اینکه آیا آن سطح شفافیت در مرئی / نزدیک-IR (0.5 - 2.8μm) است وجود ندارد. ) یا در منطقه موج متوسط (≥ 3 میکرومتر).
قابل توجه است که حداکثر شار گرما برای Robax ثبت شده است® بالاتر از شیشه شفاف است. این ممکن است نشان دهنده تغییر در شفافیت مادون قرمز به عنوان تابعی از دما ، با Robax باشد® در دماهای بالا که در قسمت مرکزی عنصر مشاهده می شود ، شفاف تر می شود.
نتیجه
نتایج آزمایش فوق نشان می دهد که Robax® شیشه ، که در حال حاضر توسط سرامیک استفاده می شود ، برای محافظت از بخاری های خود دارای یکی از بهترین خواص انتقال IR برای بخاری های کاست کوارتز است. این امر به این دلیل است که طیف انتقال این شیشه حداکثر در موج موج فعال بخاری قرار دارد.
برای گرمایش مطلوب ، طیف انتقال شیشه محافظ باید با طیف انتشار بخاری که از آن محافظت می کند مطابقت داشته باشد. در این حالت ، شیشه باید تا حد امکان در باند موج 1 - 3.2 میکرومتر شفاف باشد.
لازم به ذکر است که چگالی توان عنصر و عوامل مختلفی دیگر بر نتایج این آزمایش تأثیر خواهد گذاشت. اگر قدرت در واحد سطح از عنصر تغییر کند ، نتایج تغییر می کنند. علاوه بر این نتایج نشان داده شده در این آزمایش نماینده پیکربندی نوع پلاتین نیست.
1 1000Q FQE و 500W HQE دارای چگالی توان یکسان و در نتیجه ویژگی های انتشار مشابه هستند
سلب مسئولیت
این نتایج آزمون باید قبل از تعیین اینکه نوع یک فرستنده مادون قرمز برای استفاده در یک فرایند باید با دقت در نظر گرفته شود. آزمایش های مکرر که توسط سایر شرکت ها انجام شده ممکن است به همان یافته ها نرسد. در دستیابی به شرایط تنظیم و متغیرهایی که ممکن است نتایج را تغییر دهند ، امکان بروز خطا وجود دارد: مارک emitter emitter ، کارایی امیتر ، توان تولیدی ، فاصله از مواد آزمایش شده تا امیتر مورد استفاده و محیط. مکانهایی که در آن دما اندازه گیری می شود نیز ممکن است متفاوت باشد و بنابراین نتایج را تحت تأثیر قرار می دهد.
