| TÁC GIẢ | NGÀY TẠO | PHIÊN BẢN | SỐ VĂN BẢN |
|---|---|---|---|
| Bác sĩ Peter Marshall | Ngày 9 tháng 2017 năm XNUMX | V1.5 | CC11 - 00107 |
Giới thiệu
Bài viết này chi tiết điều tra về kính tốt nhất để bảo vệ lò sưởi băng thạch anh của Ceramicx cho phép truyền bức xạ hồng ngoại tốt nhất. Một số kính khác nhau có sẵn; tuy nhiên, chúng sẽ có phổ truyền đặc trưng khác nhau do các thành phần khác nhau. Bằng cách điều chỉnh phổ phát xạ của phần tử thành phổ truyền của kính, có thể xác định được sự kết hợp tối ưu cho hiệu suất năng lượng của quá trình gia nhiệt.
Phương pháp
2.1 Vật liệu
Năm ly thạch anh khác nhau có nguồn gốc, mỗi ly có độ dày 3mm. Kính đầu tiên là kính Robax® bảo vệ tiêu chuẩn Ceramicx. Hai chiếc kính khác được lấy từ dòng sản phẩm NextremaTM của kính Schott (Vật liệu 712-3 & 724-3). Thêm hai ly nữa được lấy từ một bên thứ ba khác. Chúng trong suốt với một chút màu xám và một màu trắng, mờ đục hoặc xuất hiện sương giá.
Mỗi kính được gắn trực tiếp trước phần tử 500W, 230V (kích thước: 123.5 x 62.5mm). Các cuộn dây gia nhiệt được đặt trong 6 của các ống thủy tinh thạch anh có sẵn 7 với ống trung tâm không bị nóng. Hình ảnh của mỗi chiếc kính 5 tại chỗ trên bộ gia nhiệt HQE được hiển thị trong Hình 1
Bảng dữ liệu cho ba kính Schott (NextremaTM 712-3, NextremaTM 724-3 & Robax®) hiển thị phổ truyền hồng ngoại được thể hiện trong Hình 2. Điều này cho thấy NextremaTM 712-3 truyền rất ít hoặc không có bức xạ trong phổ khả kiến, phù hợp với màu tối của vật liệu, trong khi bức xạ được truyền đi nhiều hơn bởi NextremaTM 724-3 (Hình 2Error! Không tìm thấy nguồn tham chiếu.)® kính. Ở bước sóng dài hơn, phần trăm bức xạ được truyền bởi vật liệu NextremaTM 724-3 cao hơn Robax® ly.
Bộ gia nhiệt HQE 500W có mật độ công suất phổ (phát xạ) cực đại trong dải sóng của 2 - 4.2μm như được hiển thị trong phổ (Không tìm thấy nguồn tham chiếu.). Do đó, người ta hy vọng rằng kính có khả năng truyền lớn nhất trong khu vực này sẽ thể hiện thông lượng nhiệt lớn nhất trong thí nghiệm. Điều này đặc biệt quan trọng ở các bước sóng thấp hơn, năng lượng hơn các bước sóng dài hơn.
Phương pháp 2.2
Các máy sưởi được gắn trong nền tảng Herschel và cung cấp năng lượng. Điện áp được điều chỉnh sao cho đầu ra công suất là 500 ± 1 W. Bộ gia nhiệt được cho phép làm nóng trong khoảng thời gian 10 phút trước khi bắt đầu thử nghiệm. Mỗi lò sưởi đã được thử nghiệm ba lần để tăng độ chính xác.
Hạc xác
Robot thông lượng nhiệt Ceramicx Herschel kiểm tra tổng lượng thông lượng nhiệt (W.cm-2) đó là sự cố trên cảm biến. Máy sưởi có thể được gắn trong Herschel và được phân tích bằng cách sử dụng thói quen lập bản đồ thông lượng nhiệt hồng ngoại 3D. Hệ thống tự động này sử dụng cảm biến hồng ngoại được điều khiển bằng robot xung quanh hệ thống lưới tọa độ được xác định trước ở phía trước bộ phát nhiệt đang được thử nghiệm. Cảm biến có mức thông lượng nhiệt tối đa là 2.3 W.cm-2 và đo IR trong micrometres 0.4-10. Hệ tọa độ là một lưới khối 500mm ở phía trước bộ phát nhiệt, xem Hình 3. Robot di chuyển cảm biến theo gia số 25mm dọc theo đường ngoằn ngoèo theo hướng X và Z, trong khi bộ phát nhiệt được gắn trên cỗ xe trượt tăng dần theo các bước 100mm dọc theo hướng Y.
Các kết quả từ máy có thể được chuyển thành tỷ lệ phần trăm của tổng năng lượng tiêu thụ được trả lại dưới dạng thông lượng nhiệt bức xạ từ lò sưởi. Điều này giảm khi tăng khoảng cách từ lò sưởi khi thông lượng nhiệt bức xạ phân kỳ từ lò sưởi.
Kết quả
Kết quả của thử nghiệm cho thấy một số dữ liệu thú vị phải được giải thích cùng với quang phổ truyền và phát xạ của các yếu tố gia nhiệt HQE của Glassx và tương ứng. Tất cả các ô viền được thực hiện bằng cách sử dụng cùng một thang màu để đảm bảo có thể so sánh trực quan.
3.1 NextremaTM 712-3
Kính màu tối này hiển thị rất ít hoặc không có sự truyền bức xạ trong quang phổ khả kiến (Hình 2); tuy nhiên, ở bước sóng dài hơn nó trong suốt hơn. Đường truyền giảm xuống <10% trong dải sóng ≈ 2.8 - 3.2 μm, nhưng phục hồi đến ≥40% trong vùng dải 3.5 - 4.2 μm.
Kết quả cho thấy, tại 100mm, có mật độ năng lượng cực đại là 0.6 W.cm-2, như trong hình 4. Điều này cho thấy thông lượng nhiệt cực đại, như mong đợi, xuất phát từ tâm của phần tử và giảm đồng tâm với khoảng cách cả từ tâm của phần tử.
Một âm mưu tương tự có thể được sản xuất cho tất cả các khoảng cách từ lò sưởi; tuy nhiên, xu hướng chung của thông lượng nhiệt giảm từ trung tâm phần tử là như nhau.
Tương tự, thông lượng nhiệt bức xạ phần trăm được ghi nhận giảm khi khoảng cách từ phần tử tăng (dọc theo trục y) như được chỉ ra trong phần 2.3. Mức độ giảm này được thể hiện trong Hình 5
3.2 NextremaTM 724-3
Kính NextremaTM trong suốt (724-3) hiển thị dòng nhiệt cao hơn một chút so với kính 712-3. Điều này chủ yếu là do độ trong suốt của nó tốt hơn (≈90%) ở các vùng IR gần và nhìn thấy nhiều năng lượng hơn (0.5 <λ <2.8 μm). Khi kết hợp với phổ phát xạ của nguyên tố thạch anh, một kết quả phù hợp hơn được nhìn thấy được xác nhận bởi thông lượng nhiệt cao hơn được ghi lại trong bản đồ (Hình 6)
Việc giảm năng lượng được phát hiện là một hàm của khoảng cách từ lò sưởi rất giống với năng lượng được thể hiện trong Hình 5 cho cùng một phần tử với kính bảo vệ 712-3.
3.3 Robax®
Robax® thủy tinh cho thấy một thông lượng nhiệt cao hơn rõ rệt tại điểm trung tâm của phần tử nằm ngoài thang đo chung được áp dụng, như trong Hình 7. Trong trường hợp này, thông lượng nhiệt bức xạ cực đại là 0.80 W.cm-2. Thông lượng nhiệt cao hơn ở trung tâm là dấu hiệu cho thấy sự truyền tải lớn hơn do nhiệt độ nguồn cao hơn (bước sóng IR ngắn hơn).
Lý do cho hiệu suất tốt hơn một chút này là do truyền IR tăng lên trong băng tần chính (0.4 <λ <2.8μm). Đối với thủy tinh Robax®, sự sụt giảm đường truyền xảy ra ở bước sóng dài hơn một chút, làm tăng công suất phát ra từ lò sưởi. Băng thông truyền dẫn trong băng tần thứ cấp giảm và hẹp hơn (3.2 <λ <4.2μm) không có ảnh hưởng tương tự vì các bước sóng này không có năng lượng như các bước sóng ngắn hơn. Như mong đợi, tổng thông lượng nhiệt được ghi lại ở 100 mm cao hơn một chút so với kính được kiểm tra trong phần 3.1 và 3.2 do các đặc tính truyền dẫn nâng cao của kính. Điều này được thể hiện trong Hình 8, bên dưới.
3.4 kính mờ
Bản đồ thông lượng nhiệt cho lò sưởi được bảo vệ bằng kính mờ được thể hiện trong Hình 9. Điều này cho thấy một mô hình phát xạ năng lượng tương tự từ lò sưởi đến những chi tiết ở trên. Độ lớn thông lượng nhiệt được phát hiện cao hơn so với những người mắc bệnh NextremaTM bảo vệ nhưng thấp hơn so với Robax® ly. Vì không có phổ truyền có sẵn cho vật liệu này, không có cái nhìn sâu sắc nào có thể được đưa ra cho những lý do đằng sau điều này.
Khi khoảng cách giữa bộ phát và cảm biến thông lượng nhiệt được tăng lên, thông lượng nhiệt được phát hiện rơi ra. Thông lượng phần trăm nhiệt được phát hiện tại 100mm thấp hơn so với Robax® thủy tinh được thể hiện trong hình 7, nhưng cao hơn NextremaTM kính.
3.5 Kính trong suốt
Bản đồ thông lượng nhiệt cho kính trong suốt được hiển thị trong Hình 11. Điều này cho thấy rất ít sự khác biệt rõ rệt với vật liệu kính mờ đã được kiểm tra trong phần 3.4, cho thấy rất ít thay đổi trong phổ truyền của kính trong vùng sóng hoạt động (2-4.2μm).
Thông lượng nhiệt tổng cộng hơi cao so với kính mờ; tuy nhiên, nó vẫn thấp hơn Robax® ly. Không có dữ liệu phổ truyền, không có lời giải thích nào có thể được đưa ra cho quan sát này.
Bảng 1 cho thấy thông lượng nhiệt tối đa trung bình được ghi nhận cho phần tử trong ba thử nghiệm được tiến hành cũng như thông lượng phần trăm nhiệt trung bình được ghi nhận tại 100 và 200mm từ bề mặt phần tử. Điều này chỉ ra rằng hai NextremaTM và kính Frosted hoạt động kém, tuy nhiên, có rất ít để tách Robax® và kính trong suốt.
Một hiện tượng đo lường xảy ra trong quá trình ánh xạ thông lượng nhiệt, theo đó số đọc ban đầu được lấy là giá trị tham chiếu, được chỉ định bằng 0 và mỗi giá trị được ghi lại được đo tương ứng với giá trị này. Do đó, tại các khoảng cách ngắn, thông lượng nhiệt có thể được ghi lại là âm, dẫn đến các vùng không được tô màu trong các ô viền.
Bình thường hóa dữ liệu thô cho thấy kính Robax® và Kính trong suốt thực sự là loại kính hiệu quả nhất để truyền bức xạ như trong Bảng 2.
Do không có dữ liệu phổ cho kính trong suốt, không thể đưa ra lý do dứt khoát về lý do tại sao sự khác biệt giữa điều này và Robax® xảy ra và liệu đó có phải là mức độ trong suốt ở mức nhìn thấy / gần IR (0.5 - 2.8μm) hoặc trong vùng sóng trung bình (≥3 m).
Đáng chú ý là thông lượng nhiệt tối đa được ghi nhận cho Robax® cao hơn so với kính trong suốt. Đây có thể là dấu hiệu cho thấy sự thay đổi độ trong suốt của hồng ngoại như là một hàm của nhiệt độ, với Robax® trở nên trong suốt hơn ở nhiệt độ cao nhìn thấy ở phần trung tâm của nguyên tố.
Kết luận
Kết quả thí nghiệm trên cho thấy Robax® thủy tinh, hiện đang được Ceramicx sử dụng, để bảo vệ máy sưởi của nó sở hữu một trong những đặc tính truyền hồng ngoại tốt nhất cho máy sưởi băng thạch anh. Điều này là do phổ truyền cho kính này ở mức tối đa trong dải sóng hoạt động của lò sưởi.
Để sưởi ấm tối ưu, phổ truyền qua của kính bảo vệ phải phù hợp với phổ phát xạ của lò sưởi mà nó đang bảo vệ. Trong trường hợp này, kính phải càng trong suốt càng tốt trong dải sóng 1 - 3.2 μm.
Cần lưu ý rằng mật độ năng lượng của nguyên tố và một loạt các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến kết quả của thí nghiệm này. Nếu công suất trên một đơn vị diện tích của phần tử thay đổi, kết quả sẽ thay đổi. Ngoài ra, kết quả được chỉ ra trong thí nghiệm này không đại diện cho cấu hình loại trục lăn.
1 Một HQUM 1000W FQE và 500W có cùng mật độ công suất và do đó đặc điểm phát xạ tương tự
Từ chối trách nhiệm
Những kết quả kiểm tra này cần được xem xét cẩn thận trước khi xác định loại phát hồng ngoại nào được sử dụng trong một quy trình. Các xét nghiệm lặp đi lặp lại được thực hiện bởi các công ty khác có thể không đạt được kết quả tương tự. Có khả năng xảy ra lỗi khi đạt được các điều kiện thiết lập và các biến có thể làm thay đổi kết quả bao gồm: nhãn hiệu của bộ phát được sử dụng, hiệu quả của bộ phát, công suất được cung cấp, khoảng cách từ vật liệu được thử đến bộ phát được sử dụng và môi trường. Các vị trí tại đó nhiệt độ được đo cũng có thể khác nhau và do đó ảnh hưởng đến kết quả.
