| TÁC GIẢ | NGÀY TẠO | PHIÊN BẢN | SỐ VĂN BẢN |
|---|---|---|---|
| Tiến sĩ Gerard McGranaghan | 10 2014 tháng bảy | V1 | CC11 - 00034 |
Giới thiệu
Báo cáo này đo lường sự khác biệt về thông lượng nhiệt phát ra giữa các phần tử sưởi ấm hồng ngoại rỗng và trơn. Đặc biệt quan tâm là ảnh hưởng của một gương phản xạ đặt ở phía sau của các phần tử trên đầu ra hồng ngoại phát ra.
Phương pháp
Hai loại bộ phận làm nóng đã được thử nghiệm FTE650W và FFEH600W. Chúng được đặt trong Herschel và được phân tích bằng cách sử dụng quy trình lập bản đồ thông lượng nhiệt hồng ngoại 3D. Trong hệ thống tự động này, một cảm biến tia hồng ngoại được dẫn hướng bằng robot xung quanh hệ thống lưới tọa độ được xác định trước ở phía trước bộ phận gia nhiệt đang được thử nghiệm. Cảm biến là đầu dò nhiệt lượng nhiệt Schmidt-Boelter với mức thông lượng nhiệt tối đa theo thiết kế là 2.3 W / cm2 và đo tia hồng ngoại (IR) trong dải tần 0.4-10 micromet. Thông lượng bức xạ nhiệt tới được ghi lại tại mỗi điểm sau đó được lưu lại và xử lý hậu kỳ để đưa ra biểu diễn 3D về sự phát xạ thông lượng nhiệt hồng ngoại. Hệ tọa độ là một lưới hình khối 500mm ở phía trước phần tử gia nhiệt, xem Hình 1. Robot di chuyển cảm biến theo các bước tăng 25mm dọc theo đường ngoằn ngoèo theo hướng x và z, trong khi phần tử gia nhiệt được gắn trên một thanh trượt làm tăng theo các bước 100mm dọc theo hướng y.
Kết quả
FTE 650W có và không có gương phản xạ
Để bắt đầu, FTE650W tiêu chuẩn với bộ phản xạ RAS1 bằng thép tiêu chuẩn đã được đo trong Herschel trên lưới hình khối 500mm. Các kết quả được hiển thị trong Hình 2. Ở khoảng cách 100mm, cảm biến thông lượng nhiệt Herschel đo 48.4% năng lượng đầu vào 650W phát ra từ lò sưởi, con số này đạt khoảng 314.7W. Thông lượng nhiệt tối đa được ghi nhận ở 100mm từ lò sưởi là 0.69 W / cm2 trong khi các thông lượng nhiệt là hình bán nguyệt theo hướng ngang và bán nguyệt theo chiều dọc.
Tiếp theo phản xạ đã được gỡ bỏ từ phía sau và thử nghiệm lặp lại. Tỷ lệ phần trăm của bức xạ được phát hiện đã giảm từ 48.4% xuống 34.4% như trong Hình 3. Đây là mức giảm khoảng 29% sản lượng nhiệt bức xạ với một gương phản xạ. Thông lượng nhiệt cực đại cũng giảm mạnh từ 0.69 W / cm2 xuống 0.37 W / cm2.
FFEH 600W có và không có gương phản xạ
Thử nghiệm tương tự sau đó được thực hiện với phần tử rỗng, loại FFEH 600W, kết quả được thể hiện trong Hình 4. Lưu ý rằng công suất đầu vào nhỏ hơn 50W so với FTE650W nhận được.
Mặc dù giảm tiêu thụ năng lượng, FFEH cung cấp hiệu quả cao hơn của đầu ra hồng ngoại trở lại 52.3% ở 100mm. Điều này có nghĩa là 313.7W được phát hiện là phát xạ hồng ngoại từ mặt trước của FFEH600W, thấp hơn một watt so với yếu tố FTE650W tiêu chuẩn. Thông lượng nhiệt tối đa cũng tăng lên 0.77 W / cm2 so với 0.69 W / cm2 đối với FTE650W trong khi thông lượng nhiệt 3D ngang vẫn ở dạng bán elip. Tuy nhiên, cấu hình dọc không phải là hình bán nguyệt mà là dạng elip rõ rệt hơn, giúp giải thích cho giá trị thông lượng nhiệt đỉnh cao hơn này. Do đó, FFEH 600W cho công suất gần như tương đương với phần tử FTE 650W và thông lượng nhiệt cực đại cao hơn nhờ cấu hình thông lượng nhiệt hình elip hẹp hơn.
Khi gương phản xạ được gỡ bỏ từ phía sau và như có thể thấy trong Hình 5, thử nghiệm đã lặp lại hiệu suất của phần tử FFEH ở 100mm giảm từ 52.3% xuống 45.3%, hiệu suất giảm xuống 14% so với khi sử dụng gương phản xạ . Điều này không nghiêm trọng như mức giảm 29% được thấy khi một gương phản xạ được loại bỏ khỏi phần tử FTE. Do đó, một phần tử rỗng không có gương phản xạ, nó sẽ không bị ảnh hưởng đến mức tương tự như phần tử FTE nếu không có gương phản xạ.
Như được chỉ ra trong Hình 5, thông lượng nhiệt 3D vẫn là bán elip trong cấu hình. Tuy nhiên, đầu ra hồng ngoại yếu hơn như được chỉ ra bởi giá trị thông lượng nhiệt cực đại giảm từ 0.77 W / cm2 xuống 0.62 W / cm2.
Kết luận
Nếu một phần tử FTE hoặc FFEH được vận hành mà không có gương phản xạ, bức xạ phát ra theo hướng thuận sẽ giảm. Thông lượng nhiệt đỉnh cũng sẽ giảm.
Nếu một phần tử rỗng được sử dụng mà không có bộ phản xạ, nó sẽ không bị giảm hiệu suất đến mức tương tự như sử dụng phần tử FTE mà không có bộ phản xạ.
FFEH 600W cung cấp đầu ra hồng ngoại gần như tương tự như một phần tử FTE 650W, và cũng là thông lượng nhiệt cực đại cao hơn nhờ cấu hình thông lượng nhiệt hình elip hẹp hơn.
Chú thích
Do phương pháp định hướng cảm biến hiện nay, tỷ lệ phần trăm bức xạ được phát hiện từ các lò sưởi như được trích dẫn ở đây thực sự thấp hơn hiệu quả thực sự của chúng. Tuy nhiên, như một so sánh ngược lại, các bài kiểm tra là rất hợp lệ.
Các thử nghiệm này được thực hiện trên các yếu tố đơn lẻ và các đặc tính phóng xạ sẽ thay đổi khi nhiều yếu tố được sử dụng trong mảng. Những phát hiện này dù sao cũng chỉ ra.
