| YAZAR | TARİH OLUŞTURULDU | VERSION | BELGE NUMARASI |
|---|---|---|---|
| Peter Marshall | 9 Şubat 2017 | V1.5 | CC11 - 00107 |
Giriş
Bu makale, Ceramicx'in kuvars kaset ısıtıcılarını korumak için kızılötesi radyasyonun en iyi aktarımını sağlayan en iyi cam araştırmalarını ayrıntılandırmaktadır. Birkaç farklı bardak mevcuttur; bununla birlikte, bunlar farklı kompozisyonlardan dolayı farklı karakteristik iletim spektrumlarına sahip olacaktır. Elemanın emisyon spektrumunu camın iletim spektrumuna ayarlayarak, ısıtma işlemi enerji verimliliği için en uygun kombinasyon tanımlanabilir.
Yöntem
2.1 Malzemeleri
Her biri 3 mm kalınlığında beş farklı kuvars camı tedarik edildi. İlk cam, Ceramicx standart korumalı Robax® camdı. Schott Glass'ın NextremaTM serisinden (Materials 712-3 & 724-3) iki cam daha elde edildi. Başka bir üçüncü şahıstan iki bardak daha temin edildi. Bunlar şeffaf, hafif gri tonlu ve beyaz, opak renkli veya buzlu görünümdeydi.
Her cam doğrudan bir 500W, 230V HQE elemanının önüne monte edildi (boyutlar: 123.5 x 62.5mm). Isıtma bobini, 6 içerisindeki mevcut kuvars cam tüplerin 7'ine, merkezi tüp ısıtılmadan bırakıldı. HQE ısıtıcılarında yerinde 5 gözlüklerin her birinin görüntüsü Şekil 1'te gösterilmektedir.
Üç Schott camı (NextremaTM 712-3, NextremaTM 724-3 ve Robax) için veri sayfası®), Şekil 2'te gösterilen kızılötesi iletim spektrumlarını gösterir. Bu, NextremaTM 712-3'in görünür renk spektrumunda, malzemenin koyu rengiyle tutarlı olmayan çok az radyasyon ilettiğini veya hiç yayılmadığını gösterir, oysa NextremaTM 724-3 (Şekil 2Error! Referans kaynağı bulunamadı.) Ve Robax tarafından çok daha fazla radyasyon iletilir.® Gözlük. Daha uzun dalga boylarında, NextremaTM 724-3 malzemesi tarafından iletilen yüzde radyasyon, Robax'tan daha yüksektir® bardak.
HQE 500W ısıtıcı, spektrumda gösterildiği gibi 2 - 4.2μm dalga bandında en yüksek spektral güç yoğunluğuna (emisyon) sahiptir (Hata! Referans kaynağı bulunamadı.). Bu nedenle, bu bölgedeki en yüksek geçirgenliğe sahip camın deneyde en büyük ısı akışını göstermesi beklenir. Bu, özellikle uzun dalga boylarından daha enerjik olan düşük dalga boylarında önemlidir.
2.2 Yöntemi
Isıtıcılar Herschel platformunun içine monte edildi ve enerjilendirildi. Voltaj, güç çıkışı 500 ± 1 W olacak şekilde ayarlandı. Teste başlamadan önce ısıtıcının bir 10 dakika boyunca ısınmasına izin verildi. Her ısıtıcı, doğruluğunu artırmak için üç kez test edildi.
2.3 Herschel
Ceramicx Herschel ısı akısı robotu toplam ısı akışını inceliyor (W.cm-2) sensörde olay olan. Isıtıcılar Herschel'e monte edilebilir ve 3D Kızılötesi ısı akısı haritalama yordamı kullanılarak analiz edilebilir. Bu otomatik sistem, test edilen ısıtıcı yayıcısının önünde önceden belirlenmiş bir koordinat ızgara sistemi etrafında robotik olarak yönlendirilen bir kızılötesi sensör kullanır. Sensör, maksimum 2.3 W.cm ısı akısı seviyesine sahiptir.-2 ve 0.4-10 mikrometre bandında IR'yi ölçer. Koordinat sistemi, ısıtma yayıcısının önündeki bir 500mm küp ızgaradır, bkz. Şekil 3. Robot, sensörü 25mm'lik artışlarla X- ve Z- yönlerindeki bir serpantin yolu boyunca hareket ederken, ısıtma yayıcısı, 100mm'de Y-yönünde ilerleyen bir kayar taşıyıcı üzerine monte edilir.
Makineden elde edilen sonuçlar, ısıtıcıdan radyan ısı akısı olarak geri gönderilen tüketilen toplam enerji yüzdesine dönüştürülebilir. Radyan ısı akışı ısıtıcıdan uzaklaştıkça, ısıtıcıdan uzaklaştıkça bu azalır.
Sonuçlar
Test sonuçları, sırasıyla cam ve Ceramicx'in HQE ısıtma elemanlarının iletim ve emisyon spektrumları ile birlikte yorumlanması gereken bazı ilginç verileri göstermektedir. Tüm kontur grafikleri, görsel karşılaştırmanın mümkün olmasını sağlamak için aynı renk ölçeği kullanılarak yapılmıştır.
3.1 NextremaTM 712-3
Bu koyu renkli cam, görünür spektrumda çok az radyasyon iletimi gösterir veya hiç göstermez (Şekil 2); ancak daha uzun dalga boylarında daha şeffaftır. İletim, ≈ 10 - 2.8 μm dalga aralığında <% 3.2'a düşer, ancak 40 - 3.5 μm bant bölgesinde ≥% 4.2'a geri döner.
Sonuçlar, 100mm'de, 0.6 Wcm'nin en yüksek güç yoğunluğunun olduğunu göstermektedir-2Şekil 4'te gösterildiği gibi. Bu, en yüksek ısı akısının beklendiği gibi, elemanın merkezinden geldiğini ve her iki elemanın merkezinden uzaklıkla derişik olarak azaldığını göstermektedir.
Isıtıcının tüm mesafeleri için benzer bir arsa üretilebilir; Bununla birlikte, eleman merkezinden ısı akışını azaltma genel eğilimi aynıdır.
Benzer şekilde, kaydedilen radyasyon ısı akısı yüzdesi, 2.3 bölümünde belirtildiği gibi, elemanla olan mesafe (y ekseni boyunca) arttıkça azalır. Bu düşüşün büyüklüğü Şekil 5'te gösterilmektedir.
3.2 NextremaTM 724-3
Şeffaf NextremaTM cam (724-3), 712-3 cama göre biraz daha yüksek ısı akısı çıkışı gösterir. Bunun başlıca nedeni, daha enerjik görünür ve IR'ye yakın bölgelerdeki (90 <λ <0.5 μm) daha iyi şeffaflığı (≈% 2.8). Kuvars elementinin emisyon spektrumu ile birleştirildiğinde, haritada kaydedilen daha yüksek ısı akısı ile doğrulanan daha iyi bir eşleşme görülür (Şekil 6)
Isıtıcıya olan mesafenin bir fonksiyonu olarak tespit edilen enerjideki azalma, 5-712 koruma camı ile aynı eleman için Şekil 3'te gösterilene çok benzerdir.
3.3 Robax®
Robax® Cam, Şekil 7'te gösterildiği gibi, uygulanan genel skaladan çıkan elemanın merkezi noktasında belirgin bir şekilde daha yüksek bir ısı akısı göstermektedir. Bu durumda, en yüksek ışınımlı ısı akısı 0.80 W.cm'dir.-2. Merkezdeki daha yüksek ısı akışı, daha yüksek kaynak sıcaklığı (daha kısa IR dalga boyları) nedeniyle daha yüksek aktarımın bir göstergesidir.
Bu biraz daha iyi performansın nedeni, birincil bantta (0.4 <λ <2.8μm) artan IR iletimidir. Robax® cam için, iletim düşüşü, ısıtıcıdan çıkışı artıran biraz daha uzun bir dalga boyunda meydana gelir. İkincil banttaki azalmış ve daha dar bant genişliği (3.2 <λ <4.2μm), bu dalga boylarının daha kısa dalga boyları kadar enerjik olmadığı için aynı etkiye sahip değildir. 100 mm'de kaydedilen toplam ısı akışı, beklendiği gibi, camın gelişmiş geçirgenlik özellikleri nedeniyle 3.1 ve 3.2 bölümlerinde incelenen camlara göre biraz daha yüksektir. Bu, aşağıdaki Şekil 8'de gösterilmektedir.
3.4 Buzlu cam
Buzlu cam korumalı ısıtıcı için ısı akısı haritası, Şekil 9'te gösterilmektedir. Bu, ısıtıcıdan yukarıda detaylandırılanlara benzer bir enerji emisyonu modelini göstermektedir. Tespit edilen ısı akısı büyüklüğü Nextrema'dekinden daha yüksekTM Koruma ancak Robax’ınkinden daha düşük® bardak. Bu malzeme için aktarma spektrumu bulunmadığı için, bunun arkasındaki nedenlerle ilgili fikir verilemez.
Verici ve ısı akısı sensörü arasındaki mesafe arttıkça, tespit edilen ısı akısı düşer. 100mm'de tespit edilen ısı akısı yüzdesi, Robax'ınkinden düşüktür.® Şekil 7'te gösterilen ancak Nextrema'dan daha yüksek olan camTM Gözlük.
3.5 Şeffaf cam
Şeffaf cam için ısı akısı haritası, Şekil 11'te gösterilmektedir. Bu, aktif dalga bandı bölgesindeki (3.4-2μm) camın transmisyon spektrumunda çok az değişiklik olduğunu gösteren 4.2 bölümünde incelenen buzlu cam malzemeye göre çok az bir fark gösterir.
Toplam ısı akışı, buzlu camınkine kıyasla biraz yükselir; ancak, hala Robax'ın altında® bardak. İletim spektrumu verileri olmadan, bu gözlem için hiçbir açıklama yapılamaz.
Tablo 1, yapılan üç test boyunca element için kaydedilen ortalama ısı akışının yanı sıra, element yüzeyinden 100 ve 200mm'de kaydedilen ortalama ısı akışının yüzdesini göstermektedir. Bu iki Nextrema olduğunu gösterirTM Buzlu camlar kötü performans gösterdi, ancak Robax'ı ayıracak çok az şey var.® ve Şeffaf gözlükler.
Isı akışı haritalaması sırasında bir ölçüm olgusu meydana gelir, burada alınan ilk okuma bir referans değerdir, sıfır olarak atanır ve kaydedilen her değer buna göre ölçülür. Bu nedenle, kısa ayrımlarda, ısı akışı, kontur parsellerindeki renklendirilmemiş bölgelere yol açan negatif olarak kaydedilebilir.
Ham verilerin normalleştirilmesi, Robax® ve Şeffaf camların, radyasyonu iletmek için Tablo 2'te gösterildiği gibi gerçekten en etkili cam olduğunu ortaya koymaktadır.
Şeffaf cam için spektral veri bulunmadığı için, bununla Robax® arasındaki farkın neden olduğu ve görünür / yakın IR (0.5 - 2.8μm) 'deki şeffaflık seviyesinin olup olmadığına dair kesin bir neden vermek mümkün değildir. veya orta dalga bölgesinde (≥3 μm).
Robax için kaydedilen maksimum ısı akısının farkedilir olduğu® Şeffaf camdan daha yüksektir. Bu, Robax ile, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak kızılötesi şeffaflıktaki bir değişimin göstergesi olabilir.® Elemanın orta kısmında görülen yüksek sıcaklıklarda daha şeffaf hale gelir.
Sonuç
Yukarıdaki deneyin sonuçları Robax’ın® Şu anda Ceramicx tarafından ısıtıcılarını korumak için kullanılan cam, kuvars kaset ısıtıcıları için en iyi IR iletim özelliklerinden birine sahiptir. Bunun nedeni, bu cam için iletim spektrumunun ısıtıcının aktif dalga bandında maksimum olmasıdır.
Optimum ısıtma için koruma camının iletim spektrumu, koruduğu ısıtıcının emisyon spektrumu ile eşleştirilmelidir. Bu durumda cam 1 - 3.2 μm dalga aralığında olabildiğince şeffaf olmalıdır.
Elemanın güç yoğunluğunun ve çeşitli diğer faktörlerin bu deneyin sonuçlarını etkileyeceği belirtilmelidir. Elemanın birim alandaki gücü değişirse, sonuçlar değişecektir. Ayrıca, bu deneyde belirtilen sonuçlar, plaka tipi bir yapılandırmayı temsil etmemektedir.
1 Bir 1000W FQE ve 500W HQE aynı güç yoğunluğuna ve dolayısıyla benzer emisyon özelliklerine sahiptir
Feragatname
Bu test sonuçları, bir işlemde hangi tür kızılötesi yayıcının kullanılacağına karar vermeden önce dikkatlice düşünülmelidir. Diğer şirketler tarafından tekrarlanan testler aynı bulguları elde edemeyebilir. Kurulum koşullarını ve sonuçları değiştirebilecek değişkenleri sağlamada bir hata olasılığı vardır: kullanılan vericinin markası, vericinin verimliliği, sağlanan güç, test edilen malzemeden kullanılan vericiye olan mesafe ve kullanılan Çevre, ortam. Sıcaklıkların ölçüldüğü yerler de farklı olabilir ve bu nedenle sonuçları etkiler.
