Принцип работы инфракрасной газовой горелки

Газовые горелки инфракрасного излучения — разновидность газовых горелок, используемая для нагрева предметов и обогрева помещений при помощи инфракрасного излучения металлических или керамических пластин, раскаляемых за счёт сжигания газа на их поверхности или в их толще.

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ

1—2 мм). Инфракрасное излучение также называют «тепловым», поскольку оно вызывает ощущение тепла на коже при облучении.

Теплота, переданная при этом от нагретого тела к холодному, определяется по закону Стефана-Больцмана [ источник не указан 3571 день ] .

Конструкция [ править | править код ]

При проектировании газовых инфракрасных излучателей, можно выбрать два конструктивных решения:

• Металлические листы нагреваются снаружи маленькими газовыми факелами или посредством потока горячих отработанных газов. При этом листы в соответствии с их размерами, температурой и состоянием поверхности создают диффузное инфракрасное излучение.
• Стехиометрическую газовоздушную смесь пропускают либо через пористые или перфорированные пластины из керамического материала, либо через металлические сетки и сжигают её на поверхности последних.

В первом случае продукты сгорания не соприкасаются с материалами, нагреваемыми с помощью инфракрасного излучения в изолированном пространстве печи (например, в туннеле); при втором — горячие продукты сгорания поступают в сушильное пространство, то есть соприкасаются с нагреваемыми материалами.

В зависимости от конструктива, горелки называют «тёмные» и «светлые». При температуре насадки до 600 °C и трубным нагревательным элементом, горелка считается «тёмной», свыше 600 °С и металлической сеткой или керамическими пластинами — «светлой». Называют их так, потому что «светлые» горелки светятся в видимом диапазоне, подобно лампам накаливания. Однако, большая часть излучения (порядка 60 %) по-прежнему представляет тепловое излучение. Так же, «светлые» горелки выбрасывают отработанные газы в отапливаемое помещение, в то время как у «тёмных» возможно варьировать по желанию выбросами продуктов сгорания, либо в отапливаемое помещение, либо за его пределы. У «тёмных» горелок есть дымосос, который кроме того что выравнивает по всей длине трубного излучателя температурный поток, ещё и даёт возможность удалять продукты сгорания от излучателя, в то время как у «светлых» горелок такого дымососа нет конструктивно, и необходимо предусматривать принудительный отвод продуктов сгорания. Продукты сгорания газа в «светлых» горелках выводятся системой общеобменной вентиляции из верхней зоны помещения, реже — системами местной вентиляции.

Основные элементы «светлой» газовой горелки инфракрасного излучения: 1 — рефлектор; 2 — керамические пластины (насадки) с множеством микроскопических отверстий; 3 — редуктор; 4 — система автоматики; 5 — смеситель-инжектор; 6 — форсунка; 7 — пьезорозжиг.

Основные элементы «темной» газовой горелки инфракрасного излучения: 1 — рефлектор; 2 — трубный излучатель (нагревательные трубы); 3 — редуктор; 4 — система автоматики; 5 — смеситель-инжектор; 6 — горелка (дутьевая или инжекционная); 7 — пьезорозжиг; 8 — дымосос.

Так же существует такое понятие как «супертемные» излучатели. «Супертемные» излучатели имеют излучающие трубы много большего диаметра, до 400 мм, и температура их нагрева значительно ниже, до 200 °C, они имеют большую длину, до 200 м.п. и как правило изготавливаются сложной конфигурации под определённый объект.

История создания газового инфракрасного обогревателя [ править | править код ]

Первый газовый инфракрасный обогреватель был изобретён и запатентован в 1933 году немецким конструктором Гюнтером Шванком.

Фото патента № 1 на газовый инфракрасный обогреватель

Для людей, чья работа связана с пребыванием на открытой местности в холодное время года, для туристов и любителей загородного отдыха всегда актуальна проблема нехватки тепла. В таких случаях нет ничего лучше газового керамического инфракрасного обогревателя. Почему именно он? Давайте разберемся.

Что собой представляет

Газовый обогреватель – это автономный тип оборудования, не нуждающийся в электрической энергии. Для его работы необходим сжиженный газ, которым можно запастись впрок, воспользовавшись специальными баллонами. Именно эта автономность и мобильность делает их незаменимыми в местах, где возможны перебои с электричеством, или оно отсутствует по причине удаленности от цивилизации:

• где-то на удаленных точках, где работают геологи, исследователи, строители;
• на небольших дачах;
• в просторных загородных домах;
• в зимних походах;
• на пикниках и т.д.

Мощность этих газовых аппаратов достигает 4,2 кВт и рассчитана на обогрев площади в 30-60 м 2 .

Как устроен

Схема устройства проста и состоит из:

• металлического корпуса, внутри которого установлен баллон с газом;
• керамических пластин, имеющих сложную систему отверстий кратерного типа;
• газовой горелки.

Все модели этого вида обогревательного оборудования обязательно снабжены:

• Системой контроля газа, которая срабатывает автоматически, отключая устройство, если пламя погаснет.
• Системой контроля за содержанием углекислого газа, которая тоже отключает устройство при превышении нормы концентрации CO
• Регулятором мощности.
• Пьезоэлектрическим поджигом горелки.
• Колесиками, обеспечивающими удобство перемещения агрегата.

Устройство газового обогревателя (схема)

Принцип работы устройства

Газовый керамический инфракрасный нагреватель работает по следующему принципу:

1. В смесительной камере происходит смешение газа с воздухом.
2. Газовоздушная смесь, проходя сквозь отверстия в керамических пластинах, сгорает, выполняя роль нагревателя для них.
3. Керамические пластины, разогретые до 900°С, излучают инфракрасное тепло.

Примечательной особенностью инфракрасного излучения является нагревание предметов, которые оказываются в обогреваемой зоне. А нагретые предметы затем согревают своим теплом окружающую среду (подробнее — в статье принцип работы обогревателя с инфракрасным излучением). Это удивительное свойство инфракрасных лучей позволяет ощутимо экономить электроэнергию. Порой экономия достигает 80%.

Встроенные датчики системы безопасности отключат устройство при возникновении условий, противопоказанных для эксплуатации. Поэтому его можно без опасений использовать в жилых помещениях.

Как использовать

Поскольку в процессе горения газа сжигается кислород и выделяется углекислый газ, обогреваемое помещение необходимо проветривать, если в нем отсутствует естественная вентиляция. Если концентрация в воздухе углекислого газа превысит 1,5%, то сработает датчик СО2, автоматически отключающий подачу газа.

В случае непрерывной работы устройства необходимо периодически проветривать обогреваемую комнату.

Регулятор температуры позволит контролировать интенсивность обогревания. Например, после долгого отсутствия можно быстро прогреть помещение, установив режим максимального обогрева, а затем переключить его на минимальный.

Достоинства и недостатки

К плюсам керамического обогревателя можно отнести:

1. Быстрый обогрев.
2. По сравнению с отопительными котлами экономия топлива достигает 50%.
3. Установка обогревателей возможна на высоте, превышающей 60 м.
4. Возможность изменения направления потока тепла.
5. Автономность, независимость от электричества.
6. Компактность, удобство транспортировки.
7. Простую установку.

Среди недостатков пользователи отметили:

1. Высокую стоимость.
2. Необходимость чистки оборудования и проведения ежегодной профилактики.

Область применения

Газовые керамические обогреватели могут использовать для работы не только автономные источники газа, их можно подключать и к магистральной сети. Устройства, подключенные к магистральной сети, успешно справляются с обогревом:

• просторных жилых помещений;
• сараев, хозяйственных построек;
• производственных помещений.

Автономные обогреватели используются для обогрева:

• гаражей;
• палаток;
• открытых площадок ресторанов;
• загородных домов и дач.

Уличные газовые обогреватели применяют как тепловой зонтик для обогрева беседок, зоны барбекю, деревьев в период лютых морозов, любых открытых площадок.

Газовый обогреватель для небольших подсобных помещений, гаражей

Поскольку подсобные помещения и гаражи зачастую могут быть хранилищем для вещей или различных горюче-смазочных веществ, то в нем нельзя применять обогреватель с открытым источником огня. Газовый керамический обогреватель прекрасно подойдет для этой цели как безопасное устройство, оснащенное автоматическими системами контроля.

Для обогрева гаража производятся небольшие компактные модели с маленькой мощностью. Удобен будет как напольный вариант, так и переносной. Переносной обогреватель снабжен удобной ручкой, так что эту модель еще можно использовать для оттаивания замерзших замков.

Газовый керамический обогреватель для палатки

В походах традиционно люди грелись у костров. Но не всегда костры можно разжечь, если нет сухих дров. Для газового обогревателя не страшна никакая погода, и он способен согревать людей не только вечером, но и всю ночь, если установить его в палатке.

Специально для палаток разработаны сверхкомпактные модели, которые легко умещаются в рюкзаке.

Разработаны варианты устройств, конструкции которых позволяют использовать их еще и в качестве газовой печки.

Газовый инфракрасный обогреватель для дач и загородных домов

Чтобы правильно подобрать обогреватель для загородного дома, необходимо учесть, как вы собираетесь его использовать: в течение длительного времени или от случая к случаю?

С точки зрения экономичности нецелесообразно использовать газовый аппарат как основной источник тепла. Конечно, если другие источники энергии отсутствуют, то и выбора нет.

Для кратковременного обогрева загородного дома во время зимнего отдыха использование газового прибора будет оптимальным решением.

При выборе оптимальной мощности обогревателя не нужно учитывать общую площадь всего помещения, ведь он способен нагревать только определенную зону. Также можно использовать его для обогрева открытого пространства:

• летней террасы,
• зоны пикника,
• детской игровой площадки.

Техника безопасности

Газовые устройства относятся к приборам, требующим беспрекословного выполнения правил техники безопасности:

1. Запрещаетсяудалять предохранительную решетку во время эксплуатации прибора.
2. Нельзя накрывать прибор тряпками или вещами с целью просушивания одежды.
3. Запрещается направлять ИК лучи на легко воспламеняющиеся предметы: легкие занавески, гардины, скатерти.
4. Включенный обогреватель должен находиться в вертикальном положении, за исключением случаев, если для другой конкретной модели предусмотрено иное расположение, о чем указано в инструкции.
5. Помещение, в котором установлен прибор, должно хорошо вентилироваться.

Вооружившись знаниями об инфракрасных керамических обогревателях, можно успешно применять их, добавляя в свою жизнь комфорт и спасительное тепло, которое сохранит здоровье вам и вашим близким!

Устройство и принцип работы газовой инфракрасной горелки заключается в следующем:

Газ выходя из инжекторного блока, инжектирует воздух из атмосферы и проходя через диффузор в смесительную камеру смешивается образуя газовоздушную смесь.

Газовоздушная смесь проходит сквозь керамическую пластину через систему «кратерных» отверстий сложной формы. Розжиг горелки происходит от электроискрового запальника, контроль горения осуществляется термопарой, управляется в автоматическом режиме электронным модулем управления температурой в помещении.

Специальная конструкция керамической пластины предотвращает появление открытого пламени. Керамическая пластина разогревается до 900С° и становится источником теплового инфракрасного излучения. Рефлекторы и стабилизирующая сетка концентрируют тепловой поток в нужном направлении. При нештатной работе горелки датчик горения (термопара), отключает предохранительный клапан неисправной секции. Отвод продуктов сгорания в атмосферу осуществляется естественной вентиляцией.

В основе производимых инфракрасных обогревателей SBM лежит высокое качество подтверждается сертификатом качества ISO 9001 (сертификат № 1995/3416d), отвечающее европейской норме по контролю минимального обновления воздуха в соответствии со стандартом EN 13410, так как содержание окиси азота в продуктах сгорания NO_x в десять раз меньше чем требования европейских стандартов. Обогреватели SBM сертифицированы в высшей категории по требованиям экологии (EN 419-2, Класс 4). Поскольку именно температура горения топлива определяет образование NOx (происходит окисление азота, находящегося в воздухе), то совершенно очевидно, что обогреватели SBM имеют значительное преимущество в этом вопросе.

Гомогенное горение в керамике у светлых излучателях SBM обеспечивает практическое отсутствие вредных веществ в продуктах сгорания.

Основными видами горения являются гомогенное и гетерогенное.

Гомогенное горение — это процесс взаимодействия горючего и окислителя, находящихся в одинаковом агрегатном состоянии.

Гетерогенное горение — это горение твердых горючих материалов непосредственно на их поверхности.

Как видно из определений, принципиальным отличием гомогенного горения от гетерогенного, является то, что в первом случае горючее и окислитель находятся в одном агрегатном состоянии, во втором – в разных.

Если в «темных» излучателях присутствует обычная газовая горелка, то в светлых излучателях газовоздушная смесь сначала тщательно перемешивается в камере смешения, а затем распределяется по многочисленным порам насадки с очень развитой поверхностью. В этом случае можно говорить о гомогенном горении. А именно степень перемешивания газ – воздух и определяет химический недожог и образование СО.

Сам процесс горения в «светлых» излучателях, или в данном случае окисления, т.к. видимого пламени просто нет, идет при относительно низкой температуре – порядка 900 °C. В ядре факела «тёмной» газовой горелки температура составляет минимум 1500 °C. Поскольку именно температура горения топлива определяет образование NOx (происходит окисление азота, находящегося в воздухе), то совершенно очевидно, что светлые излучатели имеют значительное преимущество в этом вопросе.