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遠紅外加熱
輻射傳熱的過程
基本信息
| 中文名 | 遠紅外加熱 |
| 外文名 | Far infrared heating |
| 起源時間 | 70年代初 |
| 優(yōu)點 | 節(jié)能、加熱效果好、容易控制 |
| 地位 | 重點推廣的一項節(jié)能技術(shù) |
| 形狀 | 板狀、管狀、燈狀和燈口狀 |
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內(nèi)容簡介
遠紅外加熱技術(shù)興起于70年代初，其利用輻射傳熱，由電磁波傳遞能量，是一項重點推廣的節(jié)能技術(shù)。遠紅外線波長和被加熱物體的吸收波長一致時，被加熱物體大量吸收遠紅外線，此時物體內(nèi)部分子和原子發(fā)生“共振”并產(chǎn)生強烈的振動、旋轉(zhuǎn)，使得物體溫度升高，達到加熱的目的。利用這項技術(shù)可提高加熱效率，但要注意提高被加熱物料對輻射線的吸收能力，使其分子振動波長與遠紅外光譜波長相匹配。遠紅外加熱技術(shù)由于其顯著的節(jié)能優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、食品、藥品、木材、皮革、紡織品、茶葉、煙草等多種制品或物料的加熱熔化、干燥及固化等工序。
原理介紹
熱傳導(dǎo)的三種形式
在遠紅外加熱技術(shù)中突出輻射加熱為主。遠紅外線照射到被加熱的物體時，一部分射線被反射回來，一部分被穿透過去。當發(fā)射的遠紅外線波長和被加熱物體的吸收波長一致時，被加熱的物體大量吸收遠紅外線，使得物體內(nèi)部分子和原子發(fā)生“共振”——產(chǎn)生強烈的振動、旋轉(zhuǎn)，而振動和旋轉(zhuǎn)使物體溫度升高，從而達到加熱目的。利用這項技術(shù)提高加熱效率，重要的是注意匹配輻射。
遠紅外線在物體內(nèi)傳導(dǎo)過程
匹配吸收對薄層加熱有重要意義，如烤漆、塑料加工和某些鹽類的脫水干燥等。而對厚物料加熱意義不大，因為遠紅外線對一般物質(zhì)的穿透能力很低，一般只能穿透幾微米到幾毫米之間，其能量即使不被表面分子所吸收，也會被物體內(nèi)所吸收，在這種情況下主要設(shè)法降低反射率，以此來提高吸收率。某些被加熱物質(zhì)由于烘烤質(zhì)量或加工工藝要求，希望被加熱物體內(nèi)外同時受熱，如：木材的烘干，希望內(nèi)外同時受熱以免開裂；又如塑料的熔化亦要求內(nèi)外同時受熱以免外部溫度過高而老化。因此，對這些物質(zhì)加熱時應(yīng)考慮非匹配吸收，讓一部分遠紅外線透入體內(nèi)，達到均勻加熱的目的。
判定標準
設(shè)計原則
經(jīng)過多年來的研究、實踐探討，科學(xué)工作者總結(jié)出了遠紅外烘道，烘箱的以下三條設(shè)計原則：
（1）均勻輻射場設(shè)計：均勻輻射場設(shè)計旨在保證工件不論運動到什么位置，其表面接受的輻射能是均勻的。均勻輻射場設(shè)計是利用輻射光學(xué)原理，計出一組數(shù)據(jù)，即：元件排列方式、元件間隔、反射罩形式、元件與工件距離。從而擺脫元件間隔100～350mm，元件與工件距離50～400mm的定性設(shè)計。
（2）勻溫度場設(shè)計：為防止烘道內(nèi)均勻溫度場被破壞，應(yīng)使烘道內(nèi)上下左右溫度差保持在±5～10℃。
技術(shù)發(fā)展歷史
遠紅外加熱技術(shù)從70年代的碳化硅、金屬管、電阻帶、陶瓷、半導(dǎo)體、搪瓷等元件到80年代的石英管、鍍金石英管、微晶玻璃燈等元件，一直到遠紅外定向強輻射器，經(jīng)過三個階段，邁出了三大步。其中，遠紅外加熱技術(shù)在70年代僅限于0～450℃的中溫加熱領(lǐng)域，到了80年代已達到600～750℃的中溫加熱領(lǐng)域。初代遠紅外加熱烘道、烘箱中雖然強調(diào)以輻射為主加熱，但是還有一部分熱能以傳導(dǎo)、對流的形式加熱，因此烘道、烘箱都要求做到密閉、保溫。到90年代中期研制成功的遠紅外定向強輻射器，在電能輻射轉(zhuǎn)換效率方面有新的突破其電能輻射轉(zhuǎn)換效率高達78%以上，法向發(fā)射率大于92%，熱響應(yīng)時間小于2分鐘，使用溫度在60～900℃之間任意可調(diào)，無需烘道、烘箱封閉。其發(fā)出的熱光子束流，在輻射平面內(nèi)均勻分布，克服了國內(nèi)各種紅外加熱元件溫度分布不均勻的問題，為在我國推廣世界先進水平的開放式快速干燥機型提供了必備條件。遠紅外加熱技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展取得了可喜的成績，在當前我國電力十分緊張的情況下，遠紅外加熱水平的提高，在節(jié)能和提高加熱干燥物質(zhì)量方面具有十分重要的意義。
技術(shù)特點
遠紅外加熱技術(shù)與傳統(tǒng)的蒸汽、熱風和電阻等加熱方法相比，具有以下諸多優(yōu)點：
(1) 內(nèi)部加熱，加熱速度快，能源節(jié)省。據(jù)報道遠紅外加熱與傳統(tǒng)的加熱方式相比，在生產(chǎn)效率上提高20%～30%，節(jié)電 30%～50%，節(jié)省其他能源約30% 。原因在于輻射器發(fā)射的輻射能全部或大部分集中在物料的吸收峰帶，輻射能會被大部分吸收，實現(xiàn)良好的匹配，從而達到節(jié)能的效果。
(2) 操作方便。遠紅外加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝、操作和維護，只要根據(jù)原料選用合適的輻射元件，設(shè)計合適的烘道即可。
(3) 污染少，安全性高。由于遠紅外加熱是輻射加熱，不會對環(huán)境造成污染，而且電熱石英管其安全性高，對人體傷害小。
(4) 易于控制溫度。由于遠紅外加熱設(shè)備采用儀表自動操作控制，有利于控制加熱溫度。
(5) 改善產(chǎn)品品質(zhì)。遠紅外線有一定的穿透能力，使得物料的內(nèi)部和表面分子同時吸收了輻射能，產(chǎn)生自發(fā)熱效應(yīng)，使水分和其他溶劑分子蒸發(fā)，受熱均勻，避免了由于受熱不均熱脹而產(chǎn)生的形變或質(zhì)變。
應(yīng)用現(xiàn)狀
鑒于遠紅外加熱技術(shù)顯著的優(yōu)點，這項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、食品、藥品、木材、皮革、紡織品、茶葉、煙草等很多種制品或物料的加熱熔化、干燥、整形、消費、固化等工序。隨著遠紅外生產(chǎn)品種和數(shù)量的不斷增多，它的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大，遠紅外加熱技術(shù)日益引起了人們的重視，得到了廣泛的應(yīng)用。
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