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遠(yuǎn)紅外加熱
輻射傳熱的過程
遠(yuǎn)紅外線又稱為長波紅外線，其波長范圍從5.6微米至1000微米。遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)利用熱物體源所發(fā)射出來的遠(yuǎn)紅外線照射被加熱物料，使物料吸收遠(yuǎn)紅外線后內(nèi)部分子和原子“共振”產(chǎn)生熱能，以達(dá)到加熱的目的，是一種輻射傳熱的過程。利用這項(xiàng)技術(shù)可提高加熱效率，節(jié)約能源。遠(yuǎn)紅外加熱器有板狀、管狀、燈狀和燈口狀幾種，所用的能源以電能為主，但亦可用煤氣，蒸汽、沼氣和煙道氣等。
基本信息
| 中文名 | 遠(yuǎn)紅外加熱 |
| 外文名 | Far infrared heating |
| 起源時(shí)間 | 70年代初 |
| 優(yōu)點(diǎn) | 節(jié)能、加熱效果好、容易控制 |
| 地位 | 重點(diǎn)推廣的一項(xiàng)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(yuǎn)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(xiàng)重點(diǎn)推廣的節(jié)能技術(shù)。遠(yuǎn)紅外線波長和被加熱物體的吸收波長一致時(shí)，被加熱物體大量吸收遠(yuǎn)紅外線，此時(shí)物體內(nèi)部分子和原子發(fā)生“共振”并產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，使得物體溫度升高，達(dá)到加熱的目的。利用這項(xiàng)技術(shù)可提高加熱效率，但要注意提高被加熱物料對(duì)輻射線的吸收能力，使其分子振動(dòng)波長與遠(yuǎn)紅外光譜波長相匹配。遠(yuǎn)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(yuǎn)紅外加熱技術(shù)中突出輻射加熱為主。遠(yuǎn)紅外線照射到被加熱的物體時(shí)，一部分射線被反射回來，一部分被穿透過去。當(dāng)發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線波長和被加熱物體的吸收波長一致時(shí)，被加熱的物體大量吸收遠(yuǎn)紅外線，使得物體內(nèi)部分子和原子發(fā)生“共振”——產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，而振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)使物體溫度升高，從而達(dá)到加熱目的。利用這項(xiàng)技術(shù)提高加熱效率，重要的是注意匹配輻射。
遠(yuǎn)紅外線在物體內(nèi)傳導(dǎo)過程
匹配吸收對(duì)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(duì)厚物料加熱意義不大，因?yàn)檫h(yuǎn)紅外線對(duì)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(huì)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(shí)受熱，如：木材的烘干，希望內(nèi)外同時(shí)受熱以免開裂；又如塑料的熔化亦要求內(nèi)外同時(shí)受熱以免外部溫度過高而老化。因此，對(duì)這些物質(zhì)加熱時(shí)應(yīng)考慮非匹配吸收，讓一部分遠(yuǎn)紅外線透入體內(nèi)，達(dá)到均勻加熱的目的。
判定標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)價(jià)遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)的好壞，主要是看在整個(gè)加熱過程中是否是以輻射加熱為主，以傳導(dǎo)和對(duì)流加熱為輔，輻射加熱所占比例越大，說明該系統(tǒng)的性能越好。
經(jīng)過遠(yuǎn)紅外工作者們對(duì)大量的遠(yuǎn)紅外烘道、烘箱熱能轉(zhuǎn)換效率的測定和理論上的研究。在80年代中期提出了判定輻射烘道的兩個(gè)方法：一是測定烘道內(nèi)空間溫度和元件表面溫度，只有T空間
設(shè)計(jì)原則
經(jīng)過多年來的研究、實(shí)踐探討，科學(xué)工作者總結(jié)出了遠(yuǎn)紅外烘道，烘箱的以下三條設(shè)計(jì)原則：
（1）均勻輻射場設(shè)計(jì)：均勻輻射場設(shè)計(jì)旨在保證工件不論運(yùn)動(dòng)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(jì)是利用輻射光學(xué)原理，計(jì)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(jì)。
（2）勻溫度場設(shè)計(jì)：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(yuǎn)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(yuǎn)紅外定向強(qiáng)輻射器，經(jīng)過三個(gè)階段，邁出了三大步。其中，遠(yuǎn)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(dá)到600～750℃的中溫加熱領(lǐng)域。初代遠(yuǎn)紅外加熱烘道、烘箱中雖然強(qiáng)調(diào)以輻射為主加熱，但是還有一部分熱能以傳導(dǎo)、對(duì)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(yuǎn)紅外定向強(qiáng)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(dá)78%以上，法向發(fā)射率大于92%，熱響應(yīng)時(shí)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(jìn)水平的開放式快速干燥機(jī)型提供了必備條件。遠(yuǎn)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(dāng)前我國電力十分緊張的情況下，遠(yuǎn)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(diǎn)
遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)與傳統(tǒng)的蒸汽、熱風(fēng)和電阻等加熱方法相比，具有以下諸多優(yōu)點(diǎn)：
(1) 內(nèi)部加熱，加熱速度快，能源節(jié)省。據(jù)報(bào)道遠(yuǎn)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(huì)被大部分吸收，實(shí)現(xiàn)良好的匹配，從而達(dá)到節(jié)能的效果。
(2) 操作方便。遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝、操作和維護(hù)，只要根據(jù)原料選用合適的輻射元件，設(shè)計(jì)合適的烘道即可。
(3) 污染少，安全性高。由于遠(yuǎn)紅外加熱是輻射加熱，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且電熱石英管其安全性高，對(duì)人體傷害小。
(4) 易于控制溫度。由于遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備采用儀表自動(dòng)操作控制，有利于控制加熱溫度。
(5) 改善產(chǎn)品品質(zhì)。遠(yuǎn)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(shí)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(yuǎn)紅外加熱技術(shù)顯著的優(yōu)點(diǎn)，這項(xiàng)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(fèi)、固化等工序。隨著遠(yuǎn)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(kuò)大，遠(yuǎn)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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