ประสิทธิภาพขององค์ประกอบความร้อนอินฟราเรดแบบกลวงและแบบธรรมดาที่มีและไม่มีตัวสะท้อนแสง

รายงานนี้วัดความแตกต่างของฟลักซ์ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างองค์ประกอบความร้อนอินฟราเรดแบบกลวงและแบบธรรมดา สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือเอฟเฟกต์ของตัวสะท้อนแสงที่วางไว้ที่ด้านหลังขององค์ประกอบบนเอาต์พุตอินฟราเรดที่ปล่อยออกมา

วิธี

องค์ประกอบความร้อนสองประเภทได้รับการทดสอบ FTE650W และ FFEH600W สิ่งเหล่านี้ถูกวางไว้ในเฮอร์เชลและวิเคราะห์โดยใช้รูทีนการทำแผนที่ฟลักซ์ความร้อนอินฟราเรด 3 มิติ ในระบบอัตโนมัตินี้เซ็นเซอร์อินฟาเรดได้รับการนำทางโดยหุ่นยนต์เกี่ยวกับระบบกริดพิกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าที่ด้านหน้าขององค์ประกอบฮีตเตอร์ที่อยู่ระหว่างการทดสอบ เซ็นเซอร์เป็น Schmidt-Boelter Thermopile Heat Flux Transducer ที่ออกแบบระดับฟลักซ์ความร้อนสูงสุด 2.3 W / cm2 และวัดอินฟราเรด (IR) ในย่านความถี่ 0.4-10 ไมโครเมตร จากนั้นระบบจะบันทึกฟลักซ์ความร้อนที่แผ่ออกจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในแต่ละจุดและประมวลผลภายหลังเพื่อให้การแสดงภาพ 3 มิติของการปล่อยฟลักซ์ความร้อนอินฟาเรด ระบบพิกัดเป็นตารางลูกบาศก์ 500 มม. ที่ด้านหน้าขององค์ประกอบความร้อนดูรูปที่ 1 หุ่นยนต์จะเคลื่อนเซ็นเซอร์โดยเพิ่มขึ้นทีละ 25 มม. ตามเส้นทางคดเคี้ยวในทิศทาง x และ z ในขณะที่องค์ประกอบความร้อนติดตั้งอยู่บนแคร่เลื่อนซึ่งจะเพิ่มขึ้น ในขั้นตอน 100 มม. ตามทิศทาง y

ผลสอบ

FTE 650W ที่มีและไม่มีตัวสะท้อนแสง

เริ่มต้นด้วย FTE650W มาตรฐานพร้อมกับแผ่นสะท้อนแสง RAS1 มาตรฐานที่ทำจากเหล็กอะลูมิเนียมมาตรฐานใน Herschel เหนือตาราง 500mm ลูกบาศก์ ผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 2 ที่ระยะ 100mm เซ็นเซอร์การไหลของความร้อน Herschel วัด 48.4% ของพลังงานอินพุต 650W ที่ปล่อยออกมาจากฮีตเตอร์ซึ่งมาถึง 314.7W ฟลักซ์ความร้อนสูงสุดที่บันทึกไว้ที่ 100mm จากฮีตเตอร์คือ 0.69 W / cm2 ในขณะที่โปรไฟล์ฟลักซ์ความร้อนนั้นเป็นรูปครึ่งวงกลมในทิศทางแนวนอนและครึ่งวงกลมในแนวตั้ง

ถัดไปตัวสะท้อนแสงถูกถอดออกจากด้านหลังและทำการทดสอบซ้ำ เปอร์เซ็นต์การตรวจวัดรังสีที่ตรวจพบลดลงจาก 48.4% เป็น 34.4% ตามที่แสดงในรูปที่ 3 นี่คือการลดลงประมาณ 29% ของความร้อนที่แผ่ออกมาพร้อมกับแผ่นสะท้อนแสง ฟลักซ์ความร้อนสูงสุดยังลดลงอย่างรวดเร็วจาก 0.69 W / cm2 เป็น 0.37 W / cm2

FFEH 600W มีและไม่มีตัวสะท้อนแสง

การทดสอบเดียวกันนั้นดำเนินการกับองค์ประกอบกลวงพิมพ์ FFEH 600W ผลลัพธ์ที่แสดงในรูปที่ 4 โปรดทราบว่าพลังงานอินพุตคือ 50W น้อยกว่าที่ FTE650W ได้รับ

แม้จะลดการใช้พลังงาน แต่ FFEH ยังให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าของสัญญาณอินฟาเรดที่ส่งกลับ 52.3% ที่ 100mm นี่หมายความว่า 313.7W ถูกตรวจพบว่าเป็นอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากด้านหน้าของ FFEH600W ซึ่งต่ำกว่าองค์ประกอบ FTE650W หนึ่งวัตต์ ฟลักซ์ความร้อนสูงสุดเพิ่มขึ้นเป็น 0.77 W / cm2 เมื่อเทียบกับ 0.69 W / cm2 สำหรับ FTE650W ในขณะที่ฟลักซ์ความร้อน 3D แนวนอนยังคงอยู่กึ่งวงรีในโปรไฟล์ อย่างไรก็ตามโพรไฟล์แนวตั้งไม่ได้เป็นครึ่งวงกลม แต่มีรูปไข่ที่เด่นชัดกว่าซึ่งช่วยอธิบายถึงค่าฟลักซ์ความร้อนสูงสุดที่สูงกว่านี้ ดังนั้น FFEH 600W จึงให้เอาต์พุตเกือบเหมือนองค์ประกอบ FTE 650W และยังเป็นฟลักซ์ความร้อนสูงสุดที่สูงขึ้นเนื่องจากโปรไฟล์การไหลของความร้อนรูปไข่ที่แคบลง

เมื่อตัวสะท้อนแสงถูกถอดออกจากด้านหลังและดังที่เห็นในรูปที่ 5 การทดสอบประสิทธิภาพขององค์ประกอบ FFEH ที่ 100mm ซ้ำลดลงจาก 52.3% เป็น 45.3% ประสิทธิภาพการลดลงเป็น 14% ของเมื่อใช้ตัวสะท้อนแสง . สิ่งนี้ไม่รุนแรงเท่าที่เห็น 29% ลดลงเมื่อตัวสะท้อนแสงถูกลบออกจากองค์ประกอบ FTE ดังนั้นองค์ประกอบกลวงที่ไม่มีตัวสะท้อนแสงก็จะไม่ประสบในระดับเดียวกับองค์ประกอบ FTE ที่ไม่มีตัวสะท้อนแสง

ตามที่ระบุไว้ในรูปที่ 5 ฟลักซ์ความร้อน 3D ยังคงอยู่ในรูปวงรีกึ่งรูปไข่ อย่างไรก็ตามมันมีความอ่อนแอในเอาต์พุตอินฟราเรดตามที่ระบุโดยค่าฟลักซ์ความร้อนสูงสุดที่ลดลงจาก 0.77 W / cm2 เป็น 0.62 W / cm2

สรุป

หากองค์ประกอบ FTE หรือ FFEH ทำงานโดยไม่มีตัวสะท้อนแสงรังสีที่ปล่อยออกมาในทิศทางไปข้างหน้าจะลดลง ฟลักซ์ความร้อนสูงสุดจะลดลง

หากใช้องค์ประกอบกลวงโดยไม่มีตัวสะท้อนแสงจะไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงในระดับเดียวกับการใช้องค์ประกอบ FTE ที่ไม่มีตัวสะท้อนแสง

FFEH 600W ให้เอาต์พุตอินฟราเรดเกือบเหมือนกันกับองค์ประกอบ FTE 650W และยังเป็นฟลักซ์ความร้อนสูงสุดที่สูงขึ้นเนื่องจากโปรไฟล์การไหลของความร้อนรูปไข่ที่แคบลง

หมายเหตุ

เนื่องจากวิธีการปัจจุบันของการปรับทิศทางเซ็นเซอร์ร้อยละของรังสีที่ตรวจพบจากเครื่องทำความร้อนตามที่อ้างถึงที่นี่ต่ำกว่าประสิทธิภาพที่แท้จริง อย่างไรก็ตามเพื่อเป็นการเปรียบเทียบแบบย้อนกลับการทดสอบมีความถูกต้องมาก

การทดสอบเหล่านี้ดำเนินการกับองค์ประกอบเดียวและคุณสมบัติการแผ่รังสีจะเปลี่ยนไปเมื่อใช้องค์ประกอบหลายอย่างในอาร์เรย์ การค้นพบนี้เป็นตัวบ่งชี้อย่างไรก็ตาม