| AUTORS | DATUMS izveidots | VERSION | DOKUMENTA NUMURS |
|---|---|---|---|
| Dr Peter Marshall | 9 februāris 2017 | V1.5 | CC11 - 00107 |
Ievads
Šajā rakstā ir aprakstīti labākie stikli, lai aizsargātu Ceramicx kvarca kasešu sildītājus, kas ļauj vislabāk pārraidīt infrasarkano starojumu. Pieejami dažādi stikli; tomēr tiem būs atšķirīgi raksturīgie caurlaidības spektri atšķirīgo kompozīciju dēļ. Noskaņojot elementa emisijas spektru uz stikla caurlaidības spektru, var noteikt optimālo apkures procesa energoefektivitātes kombināciju.
Piegāde
2.1 materiāli
Tika iegūtas piecas dažādas kvarca glāzes, katra ar 3 mm biezumu. Pirmais stikls bija Ceramicx standarta aizsardzības Robax® stikls. Divas citas glāzes tika iegūtas no Schott stikla NextremaTM klāsta (materiāli 712-3 un 724-3). Vēl divas glāzes tika iegūtas no citas trešās personas. Tie bija caurspīdīgi ar viegli pelēku nokrāsu un baltu, necaurspīdīgu krāsu vai matētu izskatu.
Katrs stikls tika uzstādīts tieši 500W, 230V HQE elementa priekšā (izmēri: 123.5 x 62.5mm). Sildīšanas spole tika novietota 6 no 7 pieejamajām kvarca stikla caurulēm ar centrālo cauruli, kas nebija sildīta. Katra 5 brilles attēls uz vietas HQE sildītājos ir parādīts 1 attēlā
Datu lapa par trim Schott brillēm (NextremaTM 712-3, NextremaTM 724-3 un Robax®) parāda infrasarkano staru pārraides spektrus, kas parādīti 2 attēlā. Tas parāda, ka NextremaTM 712-3 pārraida maz vai vispār nerada starojumu redzamajā spektrā, kas atbilst materiāla tumšajai krāsai, turpretī NextremaTM 724-3 (attēls 2Error! Atsauces avots nav atrasts.) Un Robax tiek pārraidīts daudz vairāk starojuma.® brilles. Ja garāki viļņu garumi, NextremaTM 724-3 materiāla pārraidītā starojuma procentuālais daudzums ir lielāks nekā Robax® stikls.
Sildītājam HQE 500W ir maksimālais spektrālās jaudas blīvums (emisija) 2 - 4.2μm viļņu joslā, kā parādīts spektrā (Kļūda! Atsauces avots nav atrasts.). Tāpēc sagaidāms, ka stiklam ar vislielāko caurlaidību šajā reģionā eksperimentā būs vislielākā siltuma plūsma. Tas ir īpaši svarīgi zemāka viļņa garumā, kas ir enerģētiskāks nekā garāks viļņa garums.
2.2 metode
Sildītāji tika uzstādīti Herschel platformā un tika baroti. Spriegumu noregulēja tā, lai izejas jauda būtu 500 ± 1 W. Pirms testa sākuma sildītājam ļāva uzkarst 10 minūtes. Katru sildītāju pārbaudīja trīs reizes, lai palielinātu precizitāti.
2.3 Heršels
Ceramicx Herschel siltuma plūsmas robots pārbauda kopējo siltuma plūsmu (W.cm-2), kas notiek uz sensora. Sildītājus var uzstādīt Herschel un analizēt, izmantojot 3D infrasarkanās siltuma plūsmas kartēšanas rutīnu. Šī automatizētā sistēma izmanto infrasarkano sensoru, kas tiek robotizēti virzīts ap iepriekš noteiktu koordinātu režģa sistēmu pārbaudāmā sildītāja emitētāja priekšā. Sensora maksimālais siltuma plūsmas līmenis ir 2.3 W.cm-2 un mēra IR joslā 0.4-10 mikrometros. Koordinātu sistēma ir 500mm kubiskais režģis apkures emitētāja priekšā, sk. 3 attēlu. Robots pārvieto sensoru ar 25mm soli pa serpentīna ceļu X un Z virzienā, bet apkures emitētājs ir uzstādīts uz bīdāmās karietes, kura palielinās 100mm pakāpieniem Y virzienā.
Mašīnas rezultātus var pārveidot procentos no kopējās patērētās enerģijas, kas tiek atgriezta kā izstarojošā siltuma plūsma no sildītāja. Tas samazinās, palielinoties attālumam no sildītāja, jo starojuma siltuma plūsma novirzās no sildītāja.
rezultāti
Testa rezultāti parāda dažus interesantus datus, kas jāinterpretē attiecīgi attiecīgi ar stikla un Ceramicx HQE sildelementu caurlaidības un emisijas spektriem. Lai nodrošinātu vizuālu salīdzināšanu, visi kontūru grafiki tika izgatavoti, izmantojot to pašu krāsu skalu.
3.1 NextremaTM 712-3
Šis tumšais tonētais stikls redzamajā spektrā izstaro maz vai vispār izstaro starojumu (2. attēls); tomēr lielākos viļņu garumos tas ir caurspīdīgāks. Pārraide samazinās līdz <10% viļņu joslā ≈ 2.8 - 3.2 μm, bet atjaunojas līdz ≥ 40% 3.5 - 4.2 μm joslas apgabalā.
Rezultāti rāda, ka pie 100mm ir maksimālais enerģijas blīvums 0.6 W.cm-2, kā parādīts 4 attēlā. Tas parāda, ka maksimālā siltuma plūsma, kā paredzēts, nāk no elementa centra un koncentriski samazinās ar attālumu gan no elementa centra.
Līdzīgu grafiku var izgatavot visiem attālumiem no sildītāja; tomēr vispārējā tendence samazināties siltuma plūsmai no elementa centra ir vienāda.
Līdzīgi reģistrētais izstarotā siltuma plūsmas procents samazinās, palielinoties attālumam no elementa (gar y asi), kā norādīts 2.3 sadaļā. Šīs samazināšanās apjoms ir parādīts 5 attēlā
3.2 NextremaTM 724-3
Caurspīdīgais NextremaTM stikls (724-3) parāda nedaudz lielāku siltuma plūsmas jaudu nekā stikls 712-3. Tas galvenokārt ir saistīts ar tā labāku caurspīdīgumu (~ 90%) enerģētiski redzamajos un tuvu infrasarkanajos reģionos (0.5 <λ <2.8 μm). Apvienojot ar kvarca elementa emisijas spektru, tiek novērota labāka atbilstība, ko apstiprina kartē reģistrētā augstākā siltuma plūsma (6. attēls)
Enerģijas samazinājums, kas noteikts kā attāluma no sildītāja funkcija, ir ļoti līdzīgs tam, kas parādīts 5 attēlā tam pašam elementam ar 712-3 aizsargstiklu.
3.3 Robax®
The Robax® stikls rāda izteikti lielāku siltuma plūsmu elementa centrālajā punktā, kas atrodas ārpus vispārējās skalas, kas tika piemērota, kā parādīts 7 attēlā. Šajā gadījumā maksimālā izstarotā siltuma plūsma ir 0.80 W.cm-2. Lielāks siltuma plūsma centrā norāda uz lielāku caurlaidību augstākas avota temperatūras dēļ (īsāki IR viļņu garumi).
Šīs nedaudz labākās veiktspējas iemesls ir palielināta IR pārraide primārajā joslā (0.4 <λ <2.8μm). Robax® stiklam transmisijas kritums notiek nedaudz garākā viļņa garumā, kas palielina sildītāja jaudu. Samazinātajam un šaurākajam pārraides joslas platumam sekundārajā joslā (3.2 <λ <4.2μm) nav tādas pašas ietekmes, jo šie viļņu garumi nav tik enerģiski kā īsāki viļņu garumi. Kā paredzēts, kopējā siltuma plūsma, kas reģistrēta pie 100 mm, ir nedaudz lielāka nekā stikliem, kas pārbaudīti 3.1. Un 3.2. Sadaļā, pateicoties stikla uzlabotajām caurlaidības īpašībām. Tas parādīts 8. attēlā zemāk.
3.4 matēts stikls
Siltuma plūsmas karte matēta stikla aizsargātam sildītājam ir parādīta 9 attēlā. Tas parāda līdzīgu sildītāja enerģijas emisijas modeli, kas aprakstīts iepriekš. Atklātais siltuma plūsmas lielums ir lielāks nekā tiem, kuriem ir NextremaTM aizsardzība, bet zemāka par Robax® stikls. Tā kā šim materiālam nav pieejams pārraides spektrs, nevar sniegt ieskatu par tā iemesliem.
Palielinoties attālumam starp emitētāju un siltuma plūsmas sensoru, konstatētā siltuma plūsma nokrīt. 100mm atklātais siltuma plūsmas procentuālais daudzums ir zemāks nekā Robax® stikls, kas parādīts 7 attēlā, bet augstāks par NextremaTM brilles.
3.5 caurspīdīgs stikls
Caurspīdīgā stikla siltuma plūsmas karte ir parādīta 11 attēlā. Tas parāda ļoti nelielu atšķirību starp matēta stikla materiālu, kas tika pārbaudīts 3.4 sadaļā, un tas norāda uz ļoti mazām stikla caurlaidības spektra izmaiņām aktīvajā viļņu joslā (2-4.2μm).
Kopējais siltuma plūsma ir nedaudz paaugstināta salīdzinājumā ar matēta stikla; tomēr tas joprojām ir zemāks par Robax līmeni® stikls. Bez pārraides spektra datiem šim novērojumam nevar piedāvāt skaidrojumu.
1 tabulā parādīta vidējā maksimālā siltuma plūsma, kas reģistrēta elementam trīs veikto testu laikā, kā arī vidējā procentuālā siltuma plūsma, kas reģistrēta 100 un 200mm no elementa virsmas. Tas norāda, ka divi NextremaTM un Matētās brilles darbojas slikti, tomēr Robax atdalīšanai ir maz® un caurspīdīgās brilles.
Siltuma plūsmas kartēšanas laikā rodas mērījumu parādība, kurā sākotnējais nolasījums ir atsauces vērtība, ko apzīmē ar nulli, un katra reģistrētā vērtība tiek izmērīta attiecībā pret to. Tāpēc īsās atdalībās siltuma plūsmu var reģistrēt kā negatīvu, kas kontūras parauglaukumos rada nekrāsotus reģionus.
Neapstrādātu datu normalizēšana atklāj, ka Robax® un Caurspīdīgie stikli patiešām ir visefektīvākais stikls starojuma pārraidīšanai, kā parādīts 2 tabulā.
Tā kā par caurspīdīgo stiklu nav pieejami spektrālie dati, nav iespējams precīzi norādīt, kāpēc rodas atšķirība starp šo un Robax® un vai tas ir caurspīdīguma līmenis redzamajā / gandrīz-IR (0.5 - 2.8μm) vai vidēja viļņa reģionā (≥3 μm).
Ir pamanāms, ka Robax reģistrētais maksimālais siltuma plūsma® ir augstāks nekā caurspīdīgajam stiklam. Tas var liecināt par infrasarkanās gaismas caurspīdīguma izmaiņām atkarībā no temperatūras ar Robax® paaugstinātā temperatūrā, kas redzama elementa centrālajā daļā, kļūst caurspīdīgāka.
Secinājumi
Iepriekšminētā eksperimenta rezultāti liecina, ka Robax® Stiklam, ko Ceramicx pašlaik izmanto sildītāju aizsardzībai, piemīt viena no labākajām IR caurlaidības īpašībām kvarca kasešu sildītājiem. Tas ir tāpēc, ka šī stikla caurlaidības spektrs ir maksimāli pieļaujams sildītāja aktīvajā viļņu joslā.
Optimālai apkurei aizsargstikla pārraides spektram jābūt saskaņotam ar sildītāja emisijas spektru, kuru tas aizsargā. Šajā gadījumā stiklam jābūt pēc iespējas caurspīdīgam 1 - 3.2 μm viļņu joslā.
Jāatzīmē, ka elementa jaudas blīvums un dažādi citi faktori ietekmēs šī eksperimenta rezultātus. Ja mainās elementa laukuma jauda uz laukuma vienību, mainīsies arī rezultāti. Turklāt šajā eksperimentā norādītie rezultāti neatspoguļo plāksnes tipa konfigurāciju.
1 1000W FQE un 500W HQE ir vienāds jaudas blīvums un līdzīgi izmešu raksturlielumi
Atbildības noraidīšana
Šie testa rezultāti ir rūpīgi jāapsver, pirms tiek noteikts, kādu infrasarkano staru izstarotāju izmantot procesā. Atkārtotos testos, ko veikuši citi uzņēmumi, var nebūt tādu pašu secinājumu. Izveidojot uzstādīšanas nosacījumus, pastāv kļūda, un mainīgie, kas var mainīt rezultātus, ietver: izmantotā emitētāja zīmolu, emitētāja efektivitāti, piegādāto jaudu, attālumu no pārbaudītā materiāla līdz izmantotajam emitētājam un vide. Vietas, kur mēra temperatūru, arī var atšķirties, un tāpēc tās ietekmē rezultātus.
