CN110475398B - 面型辐射源以及面型辐射源中电炉丝功率的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种面型辐射源以及面型辐射源中电炉丝功率的确定方法，所述面型辐射源的一个实施方式包括：电炉丝、多个热传导构件以及辐射面；其中，电炉丝作为所述面型辐射源的加热元件；每一热传导构件可与电炉丝进行热传导，每一热传导构件与辐射面固定连接。该实施方式具有工作温度高、升温快、使用寿命长、电阻稳定、允许的表面负荷大、抗氧化性能好、成本低等优点，同时可使辐射面高效升温，满足了实际应用中对于高效高温面型辐射源的需求。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种面型辐射源以及面型辐射源中电炉丝功率的确定方法。
背景技术
传统的高温辐射源采用高纯度碳化硅为主要原料的硅碳管作为加热元件，硅碳管具有工作温度高、发热均匀、升温快、寿命长等优点，但硅碳管质地硬而脆，一般用于腔式高温辐射源，且以辐射方式传递热量，使得辐射源升温较慢。面型辐射源一般采用电阻丝作为加热元件，但温度仅为300℃左右，无法满足实际需求，同时，电阻丝也通过辐射方式传递热量，同样导致辐射源升温较慢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何使面型辐射源的辐射面具有较高的工作温度，同时能够快速升温。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面型辐射源。
本发明实施例的一种面型辐射源包括：电炉丝、多个热传导构件以及辐射面；其中，电炉丝作为所述面型辐射源的加热元件；每一热传导构件可与电炉丝进行热传导，每一热传导构件与辐射面固定连接。
可选地，每一热传导构件都与电炉丝接触。
可选地，所述面型辐射源进一步包括多片导热片；其中，每一热传导构件与导热片接触，每一导热片与电炉丝接触。
可选地，所述导热片由电绝缘材料制成。
可选地，所述面型辐射源进一步包括：用于放置电炉丝的电炉丝盘；其中，电炉丝盘处在所述面型辐射源的中心位置。
可选地，所述热传导构件为翅片。
可选地，所述热传导构件的制作材料为铜。
可选地，所述热传导构件与辐射面一体成型。
可选地，除与热传导构件连接的部分之外，辐射面采用保温材料保持温度稳定。
本发明还提供一种面型辐射源中电炉丝功率的确定方法。
本发明实施例的面型辐射源中电炉丝功率的确定方法包括：依据辐射面的质量、比热容和工作温度确定辐射面在升温过程中所需的热量；将确定的热量除以要求的升温时间得到电炉丝的功率。
本发明的上述技术方案具有如下优点：在本发明实施例的面型辐射源中，采用电炉丝取代传统的电阻丝，从而具有工作温度高(可达900摄氏度)、升温快、使用寿命长、电阻稳定、允许的表面负荷大、抗氧化性能好、成本低等优点。同时，可将多个热传导构件直接与电炉丝接触，并将热传统构件与辐射面固定连接，这样能够以热传导方式实现热量从电炉丝到辐射面的快速传递，使得辐射面可高效升温，满足了实际应用中对于高效高温面型辐射源的需求，解决了现有技术中面型辐射源升温较慢的缺陷。
附图说明
图1是本发明实施例的面型辐射源的组成部分的一个示意图；
图2是本发明实施例的面型辐射源的组成部分的分解示意图；
图3是本发明实施例的面型辐射源中电炉丝功率的确定方法的具体步骤示意图。
附图标记说明：
20：热传导构件；30：辐射面；40：电炉丝盘；50：导热片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的面型辐射源的组成部分示意图，图2是本发明实施例的面型辐射源的组成部分的分解示意图，如图1、2所示，本发明实施例的面型辐射源包括电炉丝(图1、2中未示出)、多个热传导构件20和辐射面30。
现有技术中一般采用电阻丝作为面型辐射源的加热元件，但其工作温度较低，无法满足实际需求。在本发明实施例中，采用电炉丝(电炉丝一般以铁铬铝、镍铬电热合金丝为原料，经高速缠绕机缠绕成型)作为面型辐射源的加热元件，电炉丝工作温度高(最高可达1400摄氏度)，使用寿命长、允许的表面负荷大、抗氧化性能好、电阻稳定且成本较低。作为一个优选方案，可设置用于放置电炉丝的电炉丝盘40，电炉丝盘40由耐高温材料制成，可具有用于放置电炉丝的凹槽。可以理解，放置有电炉丝的电炉丝盘40被布置在面型辐射源的中心位置。
另外，在本发明实施例中，可采用传导方式取代现有技术中的辐射方式传递热量。具体地，在电炉丝与辐射面30之间安装多个热传导构件20。较佳地，在一些实施例中，热传导构件20可以是翅片(一般地，翅片是增加在需要进行热传递的装置表面的导热性较强的金属片)，其制作材料可以是铜。可以理解，热传导构件20可以设置为其它形状，也可以采用其它金属材料制作，本发明对此不作限制。在一些实施例中，热传导构件20一端与电炉丝接触从而能够进行热传导，另一端与辐射面30固定连接。在另一些实施例中，热传导构件20通过导热片50实现与电炉丝的热传导，即热传导构件20一端与导热片50接触，导热片50与电炉丝接触，热传导构件20另一端与辐射面30固定连接。具体应用中，可对热传导构件20与辐射面30进行一体化设计。上述导热片50一般由电绝缘同时损失较低的热阻材料制成。
通过上述设置，本发明可实现从电炉丝到辐射面30的传导方式的热传递，由于传导方式通过物质中大量分子的热运动来传递热量，因此其热量传递效率远高于辐射方式。这样，能够保证辐射面30的高效升温。
较佳地，在一些实施例中，辐射面30在除了与热传导构件20连接的部分之外，可设置保温材料来保持温度稳定。通过以上设计，本发明实施例的面型辐射源中的辐射面30的温度可达900摄氏度，远高于现有面型辐射源可达到的300摄氏度。
此外，本发明可提供一种计算面型辐射源中电炉丝功率的方法。图3示出了以上方法的主要步骤：
步骤S301：依据辐射面的质量、比热容和工作温度确定辐射面在升温过程中所需的热量。
在本步骤中，可利用热量公式，将辐射面的质量、辐射面的比热容和辐射面的温度变化值相乘得到辐射面升温所需的热量。其中，辐射面的质量可以由体积乘以密度得到，温度变化值可以是工作温度(例如900摄氏度)与初始温度(例如室温)的差值。
步骤S302：将确定的热量除以要求的升温时间得到电炉丝的功率。
其中，升温时间可以是预先要求的指标。通过以上步骤，即可确定适用于面型辐射源的电炉丝功率。
综上所述，在本发明实施例的面型辐射源中，采用电炉丝取代传统的电阻丝，从而具有工作温度高、升温快、使用寿命长、电阻稳定、允许的表面负荷大、抗氧化性能好、成本低等优点。同时，可将多个热传导构件直接与电炉丝接触(也可将热传导构件与导热片接触，将导热片与电炉丝接触，从而实现热传导构件与电炉丝之间的热传导)，并将热传统构件与辐射面固定连接，这样能够以热传导方式实现热量从电炉丝到辐射面的快速传递，使得辐射面可高效升温，满足了实际应用中对于高效高温面型辐射源的需求，解决了现有技术中面型辐射源升温较慢的缺陷。此外，由于电炉丝、热传导构件(如铜翅片)等部件的热传导工艺较为简单，成本较低，使得本发明提供的面型辐射源具有较高的实用价值和推广前景。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种面型辐射源，其特征在于，包括：电炉丝、多个热传导构件以及辐射面；其中，
电炉丝作为所述面型辐射源的加热元件；
每一热传导构件可与电炉丝进行热传导，每一热传导构件与辐射面固定连接；
每一热传导构件都与电炉丝接触，所述热传导构件为翅片，所述热传导构件与辐射面一体成型；
所述面型辐射源进一步包括：用于放置电炉丝的电炉丝盘；其中，所述电炉丝盘上设置有用于放置所述电炉丝的凹槽。
2.根据权利要求1所述的面型辐射源，其特征在于，
所述面型辐射源进一步包括多片导热片；其中，每一热传导构件与导热片接触，每一导热片与电炉丝接触。
3.根据权利要求2所述的面型辐射源，其特征在于，所述导热片由电绝缘材料制成。
4.根据权利要求1所述的面型辐射源，其特征在于，所述热传导构件的制作材料为铜。
5.根据权利要求1所述的面型辐射源，其特征在于，除与热传导构件连接的部分之外，辐射面采用保温材料保持温度稳定。
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