Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях
Приведены результаты исследования различных ИК-ламп и ИК-горелок. Показано перспективность использования в теплотехнологиях локально ИК-обогрева. Наведено результати дослідження ІК-ламп та ІК-пальників. Показано перспективність використання у тепло технологіях локального ІК-обігріву. We discribe som...
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61463 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях / Д.П. Лебедев, И.П. Морозов, А.А. Пенкин // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 6. — С. 86-90. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859900970943643648 |
|---|---|
| author | Лебедев, Д.П. Морозов, И.П. Пенкин, А.А. |
| author_facet | Лебедев, Д.П. Морозов, И.П. Пенкин, А.А. |
| citation_txt | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях / Д.П. Лебедев, И.П. Морозов, А.А. Пенкин // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 6. — С. 86-90. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Приведены результаты исследования различных ИК-ламп и ИК-горелок. Показано перспективность использования в теплотехнологиях локально ИК-обогрева.
Наведено результати дослідження ІК-ламп та ІК-пальників. Показано перспективність використання у тепло технологіях локального ІК-обігріву.
We discribe some results of the investigation of different infrared lamps and infrared burners. We show the prospects of using local infrared heating in thermal technologies.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:57:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
Спектральные, энергетические
характеристики и надёжность “светлых”
ИК&горелок и электрических ламп
В настоящее время для локального ИК;обо;
грева используются ИК;лампы и “светлые” газо;
вые ИК;горелки, (см. табл.).
Новые конструкции “светлых” газовых ИК;
горелок и электрических ламп потребовали про;
ведения сравнительных исследований их спект;
ральных и энергетических характеристик.
На рис. 1 представлены энергетические харак;
теристики электрических ИК;ламп.
Как видно из рис. 2, спектральные характери;
стики современных “светлых” газовых ИК;горе;
лок достаточно близки электрическим лампам,
что указывает на их возможную взаимозаменяе;
мость в ряде современных теплотехнологий.
На рис. 3 даны энергетические характеристики
газовых ИК;источников и электрических ИК;
ламп. Представленная на рис. 3 энергетическая ха;
рактеристика газовой ИК;горелки, разработанной
лабораторией “Теплоэнергетики” ГНУ ВИЭСХ,
имеет в 1,7 раза выше, чем заводская горелка фир;
мы “Кромшредер” среднеинтегральную плотность
теплового потока на облучаемой поверхности, при
одинаковом расходе газа и высоте подвеса.
В свиноводстве для организации локального
ИК;обогрева одна газовая горелка при высоте
подвеса 2 м может обогреть 20 поросят. Это же ко;
личество животных обогревают две электрические
лампы мощностью 250 Вт каждая с высоты 1 м.
Замена двух электрических ламп на газовые ИК;
горелки фирмы “Кромшредер” паспортной мощ;
ностью 1,5 кВт неравнозначна, поскольку плот;
ность теплового потока от электрической лампы
мощностью 250 Вт, установленной над облучае;
мой поверхностью, достигается от газовой ИК;го;
релки с высоты закрепления на 0,64 м большей, а
площадь облучения при этом больше в 4 раза.
Затраты на энергоноситель представленных на
рис. 3 источников излучения составляют (в сред;
них ценах 2003 г):
– ИК;лампы Philips 250 – 0,25 руб. в час;
– экспериментальная газовая ИК;горелка –
0,08 руб. в час.
Надёжность “светлых” газовых ИК;горелок зна;
чительно выше ИК;ламп. Экспериментально уста;
86 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 6
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Наведено результати дослідження
ІК-ламп та ІК-пальників. Показано пер-
спективність використання у тепло тех-
нологіях локального ІК-обігріву.
Приведены результаты исследова-
ния различных ИК-ламп и ИК-горелок.
Показано перспективность использова-
ния в теплотехнологиях локально ИК-
обогрева.
We discribe some results of the investi-
gation of different infrared lamps and
infrared burners. We show the prospects of
using local infrared heating in thermal
technologies.
УДК 664.66.085.1
ЛЕБЕДЕВ Д.П.1, МОРОЗОВ И.П.2, ПЕНКИН А.А.1
1Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства
2Московский энергетический институт
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ИК-ОБОГРЕВЕ
В ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЯХ
– расход газа;
– расход топлива при выработке электро;
энергии для электрической лампы;
– низшая теплота сгорания газа;
– низшая теплота сгорания топлива;
– тепловой поток излучения от газовой ИК;
горелки;
– тепловой поток излучения от электричес;
кой ИК;лампы;
– КПД соответствующего i;ого элемента, рис. 4,1;
– коэффициент полезного дейст;
вия элементов 1;3, рис. 4,1.
3
1 2 3
1
i
i=
η = η η η∏
i
η
луч
ламп
Q
луч
гор
Q
с
нтопл
Q
с
н
Q
ламп
B
гор
B
новлено, что в реальных производственных усло;
виях свинарника электрические лампы Philips 250 в
секции опороса за 9 месяцев эксплуатации имели
9% выходов из строя. Для отечественных ИК;ламп
процент выхода из строя значительно выше.
Сравнение различных энергоносителей и
источников излучения при локальном
ИК&обогреве
Экономические оценки по использованию ло;
кального ИК;обогрева в теплотехнологиях долж;
ны учитывать вид энергоносителя (газ, уголь,
торф и др.), общую схему производства энергии
излучения и источник излучения. Ввиду повы;
шения цен на электрическую энергию локаль;
ный газовый обогрев, использующий “светлые”
ИК;горелки [1,2], начинает занимать приоритет;
ное место. Основным преимуществом локально;
го газового ИК;обогрева с помощью горелок яв;
ляется прямое сжигание газа в зоне потребления
теплоты. При этом тепловые потери связаны
только с эффективностью ИК;источника. При
электрическом ИК;обогреве для получения
энергии излучения от лампы необходимо повы;
шать эффективность цепочки производства эле;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 6 87
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Таблица. Электрические лампы и газовые ИК;горелки для локального ИК;обогрева животных и птицы
Рис. 1. Распределение плотности теплового пото%
ка на облучаемой поверхности от ИК%ламп при
высоте их подвеса над облучаемой поверхностью
0,945 м в спектральном диапазоне 0,22...10 мкм.
Рис. 2. Диаграммы спектральных составляющих
различных ИК%источников.
ктроэнергии. Например, при производстве элек;
троэнергии на теплоэлектростанции потери ис;
ходной газовой энергии происходят (рис. 4) при
сжигании газа для нагрева воды в котле, при пре;
вращении кинетической энергии пара в электро;
энергию в турбине и генераторе, при трансфор;
мации напряжения на подстанциях, при
передаче электроэнергии к нагрузке (лампы, на;
греватели) потребителя.
Согласно [3] в 1998 году производство электро;
энергии включало следующие составляющие: теп;
лоэлектростанции – 68%, атомные электростан;
ции 13%, гидроэлектростанции – 19%. Общая
доля полезной теплоты сгоревшего газа согласно
схеме (рис. 4, 1) представляет собой произведение
коэффициентов полезного действия:
. (1)
Проведём сравнение газовых ИК;источников
с электрическими.
Тепловой (излучение) КПД газовой ИК;го;
релки
. (2)
Исходя из (рис. 4,1) тепловой КПД электриче;
ской лампы
. (3)
Как отмечено в [4], для величины η1 “Коэф;
фициент полезного использования органическо;
го топлива (из которого получается большая
часть производимой электрической энергии) со;
ставляет 12,5…17,5% (если принимать КПД теп;
ловой электрической станции 25…33%, а сум;
марный КПД электротермической установки
50%). Таким образом, при преобразовании хими;
ческой энергии топлива в электрическую, а затем
в тепловую более 80% химической энергии топ;
лива не используется …”. Как правило, величина
η1–3 составляет:
. (4)
Составляющие цены на электроэнергию учи;
тывают стоимость и эксплуатационные расходы
каждого элемента, рис. 4, I. Её производители
согласно такой схеме могут обосновать любой
тариф.
При прямом сжигании газа в “светлых” ИК;
горелках и получении тепловой энергии излуче;
ния на месте её потребления (рис. 4, II) КПД
схемы фактически определяется КПД “светлой”
газовой ИК;горелки. КПД излучения газовых
“светлых” ИК;горелок более 45% [5]. Тарифы на
газ формируются менее затратной технологичес;
кой цепочкой, чем тарифа на электроэнергию,
ограничены мировыми ценами. Поэтому в ры;
ночных условиях газ всегда будет дешевле элект;
роэнергии.
Для сравнения электрического и газового ИК;
обогрева положим, что , тогда:луч луч
ламп гор
Q Q=
3
1
0,08...0,12
i
i=
η ≈∏
3
1
луч
луч ламп
ламп
с
ламп нтопл i
i
Q
B Q
=
η =
⋅ ⋅ η∏
луч
горлуч
гор с
гор н
Q
B Q
η =
⋅
4
1 4 1 2 3 4
1
i
i
−
=
η = η η η η = η∏
88 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 6
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 3. Диаграммы плотностей теплового потока
от различных ИК%источников при высоте подвеса
1,58 м над облучаемой поверхностью в различных
спектральных диапазонах.
(5)
или
. (6)
В [6] были проведены исследования ИК;ламп
BGW (ГДР). При этом измерены: температура
нити (22000 К), максимум длины волны излуче;
ния (1,3 мкм). Её энергетический КПД составил
ηзл = 65...70%. Установлено такое распределение
энергии в спектре:
; световая – 0,2%;
; инфракрасного излучения – 65…70%;
; поглощения в колбе и потерь в окружаю;
щую среду – 33…28%.
Определено, что КПД газовой ИК;горелки со;
ответствует 45% [5].
Таким образом, соотношение расходов газа
при газовом и электрическом ИК;обогреве с учё;
том (2), (3) и при примет вид:
(7)
Необходимо учитывать, что независимо от того
включена электрическая лампа (нагрузка) или нет
теплоэлектростанция, как правило, вырабатывает
электроэнергию и потребляет газ, а при локальном
газовом ИК;обогреве в период выключения газовых
горелок на профилактику и т.п. газ не используется.
Описанный подход может быть использован
для сравнения различных источников ИК;обо;
грева при других энергоносителях.
Энергосбережение при использовании
источников ИК&излучения (“светлые”
газовые ИК&горелки и ИК&лампы)
При использовании электрических ламп для
локального ИК;обогрева в теплотехнологиях
рассмотрен вопрос энергосбережений путём ис;
следования прироста плотности теплового пото;
ка, например, лампы Philips 250 при различных
напряжениях, подаваемых на лампу, рис. 5.
Из рис. 5 видно, что в спектральном диапазоне
длин волн 1…3 мкм, являющимся диапазоном из;
лучения, проникающим в живой организм и воз;
действующим на кровяную и иммунные системы
(например, поросят), имеет место значительное
повышение потребляемой электроэнергии при
уменьшении прироста лучистой составляющей [7,
8]. Повышение напряжения более 190 В ведёт к не;
обоснованному увеличению температуры вольф;
рамовой нити накала с 1300 до 2200 оС, что при;
водит её к активному разрушению из;за
термоэмиссии. Кроме того, при температуре нити
2200 оС излучение источника имеет длины волн
менее 0,38 мкм. При этом спектрорадиометр реги;
стрирует излучение от стеклянной колбы лампы в
длинноволновом диапазоне и увеличение интен;
сивности видимого спектра на границе 0,38 мкм.
Как видно из рис. 5, увеличение плотности тепло;
вого потока с длиной волны 1…3 мкм при напряже;
5,4
ламп гор
B B≈ ⋅
с с
нтопл н
Q Q=
4
1
луч с
гор н
ламп гор с
нтопл
i
i
Q
B B
Q
=
η
= ⋅ ⋅
η∏
3
1
случ
гор нламп
луч
сгор
ламп нтопл i
i
B Q
B Q
=
⋅η
=
η ⋅ ⋅ η∏
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 6 89
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 4. Схема производства электроэнергии из
газа и прямого сжигания газа в горелке.
Рис. 5. Увеличение плотности теплового потока
на облучаемой поверхности от электрической
ИК%лампы Philips 250 в различных спектральных
диапазонах, мощности потребляемой лампой в
зависимости от приложенного к ней напряжения.
ниях выше 190 В незначительно. Следовательно, при
локальном ИК;обогреве в теплотехнологиях расхо;
дуется 100 Вт электрической мощности с минималь;
ным эффектом, при сокращении ресурса ИК;ламп.
Для “светлых” газовых ИК;горелок энерго;
сбережение достигается путём моделирования
формы рефлектора, позволяющего экономить
расход газа [9]. С учётом спектральных характе;
ристик “светлых” газовых ИК;горелок замена
ими электрических ИК;ламп или ТЭНов, напри;
мер, в радиационно;конвективных сушильных
установках позволит экономить значительные
средства на энергоноситель и уменьшить себе;
стоимость конечной продукции.
Выводы
1. Проведённые нами исследования различ;
ных ИК;ламп и ИК;горелок, поставляемых на
Российский рынок, показывают, что у фирм про;
изводителей отсутствуют методы и средства пря;
мого контроля тепловых потоков ИК;излуче;
ния, а также подходы к существенному
увеличению составляющей излучения ИК;пото;
ка, необходимой для животных.
2. Контроль пирометрической температуры
животного [10, 11] относится к не аттестованным
Ростестом методам и техническим средствам и
рассматриваться и сравниваться с традиционны;
ми методами не может.
3. Попытка фокусировать тепловую энергию
от нити накаливания с помощью напылённого на
стекло отражателя не даёт ощутимого прироста
плотности теплового потока, поскольку стекло;
фильтр существенно снижает её. Существующие
в настоящее время рефлекторы для ламп могут
управлять только оптическим излучением, суще;
ственного увеличения плотности теплового по;
тока в спектре 1…3 мкм в зоне обогрева не дают.
4. Представленные результаты показывают
перспективу использования в теплотехнологиях
локального газового ИК;обогрева.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лебедев Д.П., Пенкин А.А. Газовые ИК;го;
релки с керамическими насадками для локально;
го обогрева животноводческих помещений.
//Труды ХI Международной научно;практичес;
кой конференции. (9;10 октября 2002 г.) Научно;
технический прогресс в инженерной сфере АПК
России – проблемы развития машинных техно;
логий и технических средств производства сель;
скохозяйственной продукции. –Москва, ГНУ
ВИМ, 2002. – Кн. 144. – Ч.3. – С. 201–207.
2. Лебедев Д.П., Пенкин А.А. Экономические и би;
ологические аспекты применения инфракрасного
обогрева на свинокомплексах. //Информационно;
рекламный бюллетень. АгроБизнес и пищевая промы;
шленность. – Ростов;на;Дону, 2002. – №12. – С. 38.
3. Кириллов Н. Проблемы газовой отрасли
России. //Индустрия. – Санкт;Петербург, Ин;
ститут Промышленной информации, 2002. – №1
(27). – С. 83–85.
4. Голубков Б.Н., Данилов О.Л., Зосимовский
Л.В. и др. Теплотехническое оборудование и
теплоснабжение промышленных предприятий.
//Учебник для техникумов. – М.: Энергия, 1979. –
544 с.
5. Родин А.К. Газовое лучистое отопление. – Л.:
Недра, 1987. – 197 с.
6. Гинзбург А.С. Инфракрасная техника в
пищевой промышленности. – М.: Пищевая про;
мышленность, 1966. – 408 с.
7. Лебедев Д.П., Пенкин А. А. Технологичес;
кий эффект в условиях локального инфракрасно;
го обогрева сельскохозяйственных животных. //
Пятая Международная теплофизическая школа.
Материалы школы. (20;24 сентября 2004). – Там;
бов, 2004. – Ч.2. – С. 210–212.
8. Крылов Е.В. Газовый инфракрасный обо;
грев животноводческих помещений: автореферат
дисс. д;ра техн. наук. – Саратов, 1996. – 22 с.
9. Заявка 2002135471 на Патент РФ. Способ
организации оптимального инфракрасного обо;
грева. /Лебедев Д.П., Пенкин А.А. 30.12.2002.
Полож. реш. о выдаче Патента РФ 19.07.2004.
10. Растимешин С.А. Локальный обогрев
молодняка животных. – М.: Агропромиздат,
1991. – 150 с.
11. Дубровин А.В. Автоматизированная элект;
ротехнология централизованного локального и
общего обогрева в птицеводстве. Автореф. дисс.
д;ра техн. наук. – Москва, ВИЭСХ, 2004. – 40 с.
Получено 01.02.2006 г.
90 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 6
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61463 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:57:10Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лебедев, Д.П. Морозов, И.П. Пенкин, А.А. 2014-05-05T19:15:56Z 2014-05-05T19:15:56Z 2006 Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях / Д.П. Лебедев, И.П. Морозов, А.А. Пенкин // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 6. — С. 86-90. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61463 664.66.085.1 Приведены результаты исследования различных ИК-ламп и ИК-горелок. Показано перспективность использования в теплотехнологиях локально ИК-обогрева. Наведено результати дослідження ІК-ламп та ІК-пальників. Показано перспективність використання у тепло технологіях локального ІК-обігріву. We discribe some results of the investigation of different infrared lamps and infrared burners. We show the prospects of using local infrared heating in thermal technologies. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Энергосбережение Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях Energy saving in local infrared heating in thermal technologies Article published earlier |
| spellingShingle | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях Лебедев, Д.П. Морозов, И.П. Пенкин, А.А. Энергосбережение |
| title | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях |
| title_alt | Energy saving in local infrared heating in thermal technologies |
| title_full | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях |
| title_fullStr | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях |
| title_full_unstemmed | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях |
| title_short | Энергосбережение при локальном ИК-обогреве в теплотехнологиях |
| title_sort | энергосбережение при локальном ик-обогреве в теплотехнологиях |
| topic | Энергосбережение |
| topic_facet | Энергосбережение |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61463 |
| work_keys_str_mv | AT lebedevdp énergosbereženieprilokalʹnomikobogrevevteplotehnologiâh AT morozovip énergosbereženieprilokalʹnomikobogrevevteplotehnologiâh AT penkinaa énergosbereženieprilokalʹnomikobogrevevteplotehnologiâh AT lebedevdp energysavinginlocalinfraredheatinginthermaltechnologies AT morozovip energysavinginlocalinfraredheatinginthermaltechnologies AT penkinaa energysavinginlocalinfraredheatinginthermaltechnologies |