用于动物红外线加热的辐照器和装置

在农业上，通用白炽灯、白炽灯、管式发射器和管式电加热器（TEN）被用作加热动物的红外线辐射源。

白炽灯。

白炽灯的电压、功率和设计各不相同。白炽灯的设计取决于它们的用途。玻璃灯泡的直径由灯的功率决定，底部用特殊胶泥加固。底座上有一个用于固定在插座中的螺纹，灯通过该螺纹连接到网络。钨用于制作灯丝。为了减少钨的散射，灯内充满了惰性气体（例如氩气、氮气等）。

白炽灯的主要参数：

• 标称电压，

• 电能，

• 光通量，

• 平均燃烧持续时间。

通用白炽灯的电压为 127 和 220 V。

白炽灯的瓦特数指定为灯设计额定电压的平均值。在农业方面，主要使用功率范围为 40 至 1500 瓦的白炽灯。

白炽灯的光通量与灯的电功率和灯丝的温度成正比；对于已烧尽标称使用寿命 75% 的灯，允许光通量降低初始值的 15-20%。

使用照明灯给动物加热时，请注意高强度的光线会刺激动物。

白炽灯的平均点亮时间主要由钨的溅射决定。对于大多数通用白炽灯，平均燃烧时间为 1000 小时。

电源电压相对于标称值的变化将导致灯发出的光通量以及输出和使用寿命发生变化。当电压变化±1%时，灯的光通量变化±2.7%，平均点亮时间变化±13%。

带有反射层的白炽灯。为了将辐射流引导到特定区域，使用带有镜子和漫反射层的灯，漫反射层从灯泡的内部施加到灯泡的上部。

发热灯。

这些辐射源是由钨单线圈和反射器组成的“光”发射器，反射器是具有特殊轮廓的灯泡的内镀铝表面。 IKZ 型灯的辐射通量 Ф (λ) 沿光谱的分布曲线如图 1 所示。 1.

米。 1.IKZ 220-500 和 IKZ 127-500 灯的辐射通量分布。

米。 2. 辐射通量沿灯 IKZK 220-250 和 IKZK 127-250 光谱的分布。

在图。图 2 显示了 IKZK 220-250 和 IKZK 127-250 型灯沿光谱的辐射通量分布曲线。

在灯的型号名称中，字母表示： IKZ——红外线镜，IKZK 220-250——带涂漆灯泡的红外线镜；字母后的数字表示电源电压和辐射源的功率。该灯是一个抛物面玻璃灯泡。灯的部分表面从内部覆盖有一层薄薄的反射银层，以将辐射通量集中在给定的方向上。

玻璃灯泡的一个非常重要的参数，它会影响灯具的寿命，就是它们的耐热性，即承受突然的温度变化的能力。为了通过改变玻璃熔化过程中炉料的组成来提高耐热性，必须降低其热容和线膨胀温度系数，并提高导热系数。

根据灯泡的形状，灯具有不同的辐射流分布：要么沿轴集中（抛物线灯泡），要么宽，大约 45° 的立体角（球形灯泡）。应该指出的是，在农业生产中使用带有球形灯泡的灯的优点是，这些灯在加热区提供更均匀的辐射分布。

灯泡内固定有钨丝体。灯丝体的灯丝材料在真空中蒸发，沉积在灯泡的内表面并形成黑色涂层。由于玻璃更强烈地吸收光通量，这会导致光通量降低。

为了延长灯的使用寿命并降低灯丝体的蒸发率，烧瓶中充满了惰性气体（氩气和氮气）的混合物。

由于热传导和对流，气体的存在会造成热损失。在充气灯中，灯泡不仅通过灯丝的辐射加热，还通过填充气体的对流和传导加热。因此，加热 500 W 灯中的气体会消耗所提供能量的 9%。

在具有大量灯丝体的大功率灯中，通过气体增加的热损失完全被灯丝色散的急剧减少所补偿，因此它们总是与气体一起释放。

与真空灯不同，惰性气体瓶各个部分的温度取决于它们的工作位置。例如，通过将烧瓶倒置，您可以将金属-玻璃连接处的热量从 383-403 K 降低到 323-343 K。

辐射通量取决于灯丝的体温。温度升高会加速钨的蒸发并增加可见光在辐射通量中的比例。因此，在红外辐射有效的 IKZ 型灯中，灯丝的工作温度从 2973 K（如在白炽灯中）降低到 2473 K，发光效率降低 60%。这允许将高达 70% 的消耗电力转换为红外辐射。

降低灯丝温度可以将红外灯的使用寿命从 1000 小时提高到 5000 小时。波长大于3.5微米（占总光通量的7-8%）的白炽体的辐射被灯泡玻璃吸收，这就是灯因温度骤升而过早失效的频繁发生的原因。

距加热表面 50-400 mm 处的 IKZ 型灯的辐射从 2 到 0.2 W/cm2 不等。

功率为 250 W 的红外镜面灯 IKZ 在悬挂高度处产生的能量辐射图：1 — 10 cm、2 — 20 cm、3 — 30 cm、4 — 40 cm、5 — 50 cm、6 — 60 厘米，7 — 80 厘米...

对于辐射传热，可以使用带有钨丝线圈和球形灯泡的普通白炽灯。辐射效率的增加是由供电电压提供的，其值比标称值低5-10%；此外，必须在设备中安装抛光铝反射器。

管红外发射器。

根据设计，红外辐射管源分为两组——加热体由金属电阻合金和钨制成。第一种是直径为 10-20 毫米的普通或耐火玻璃管；在管内，沿着中心轴，有一个带有螺旋形螺纹的主体，电源电压施加到螺纹的两端。这种发射器没有广泛使用。它们通常用于空间加热。

钨丝发射器在设计上与白炽灯相似。钨螺旋形式的加热体位于管的轴线上，并固定在焊接到玻璃棒上的钼支架上。管式散热器可以用在真空中蒸发银或铝形成的外部或内部反射器制成。在图。图 3 显示了这种 IR 发射器的结构。

管式发射器的辐射光谱分布与管式发射器接近；加热温度为2100-2450 K。

米。 3. 常规管红外源的构造。 1——基地； 2——杆； 3——支撑杆的弹簧； 4 — 钼支架； 5——玻璃棒； 6——电极； 7——钨丝； 8——玻璃管。

低功率 (100 W) 的管状散热器可广泛用于农业，用于加热幼小的动物和家禽。因此在法国，它们被用来加热笼中的幼禽。暖气片直接安装在笼顶上，高度为45厘米，为40只鸡提供均匀供暖。

管灯可以成功地用于为年幼的农场动物和家禽创建组合式照射和照明装置，尤其是当我们考虑到紫外线灯和用于红斑照明的灯也采用管式设计时。

石英红外发射器。

石英 IR 发射器与上述类似，只是使用了石英玻璃管。在这里，我们将仅限于考虑带有钨加热元件的石英红外发射器。

米。 4. KI 220-1000 灯丝型红外线灯装置。

图 4 显示了石英管发射器的装置——KI (KG) 型灯。直径为 10 毫米的圆柱形烧瓶 1 由石英玻璃制成，其在红外光谱区域具有最大透射率。将 1-2 毫克的碘放入烧瓶中并充满氩气。以单线圈形式制成的灯体 2 沿管轴安装在钨支架 3 上。

使用焊接到石英腿 4 中的钼电极对灯进行输入。灯丝螺旋的末端用螺钉固定到套管 5 的内部。圆柱形底座 6 由带有接缝的镍带制成，其中外部钼丝被焊接 7. 石英发射器底座的温度不应超过 573 K。在这方面，在辐射装置运行期间必须对散热器进行冷却。

结合椭圆柱体形式的镜面反射器，石英灯可产生非常高的辐照度。如果镜面灯提供高达 2-3 W/cm2 的辐射，那么带反射器的石英灯可提供高达 100 W/cm2 的辐射。

带有钨加热元件的石英发射器由欧司朗、飞利浦、通用电气等公司生产。 W 适用于 110/130 和 220/250 V 电压。这些灯的使用寿命为 5000 小时。

KI-220-1000 灯的辐射能量在整个光谱中的分布如图 1 所示。 5. 石英灯产生的辐射的光谱成分的特点是在波长大于 2.5 微米的区域有第二个最大值，这是由加热管的辐射引起的。向灯泡中添加碘会减少钨的溅射，从而延长灯泡的使用寿命。在红外石英灯中，将电压提高到标称值以上不会导致使用寿命急剧下降，这就是为什么可以通过改变施加电压来平滑地调节辐射通量的原因。

米。 5. KI 220-1000 型灯在不同灯电压下的辐射能谱分布。

碘循环红外石英灯具有以下优点：

• 高比辐射密度；

• 使用寿命期间辐射流的稳定性。寿命末期的辐射通量为初始的98%；

• 尺寸小；

• 承受长期和大过载的能力；

• 能够通过改变供电电压在很宽的范围内平滑地调节辐射流。

这些灯的主要缺点：

• 在套筒温度高于623 K 时，石英因热膨胀而被破坏；

• 灯只能在水平位置运行，否则白炽体可能会因自身重量而变形，并且由于灯管下部的碘浓度会扰乱碘循环。

带有碘循环的红外线灯用于干燥各种农业场地上的油漆和清漆；用于加热农场动物（小牛、小猪等）。

带红外灯的辐射器。

为了保护红外线灯免受机械损坏和水滴，以及重新分配空间中的辐射流，使用了特殊配件。辐射源与固定装置一起称为电源。

带有各种红外线灯的辐射器广泛用于畜牧业，用于对年轻的农场动物和家禽进行局部加热。