高紅外輻射加熱技術(shù)
一、簡介
高紅外可以解釋為高強(qiáng)度、高能量、高密度的紅外輻射。其熱源的功率密度達(dá)15-25w /cm2,因此,它有高能量的輸出,紅外輻射能達(dá)86%以上,而且,熱源在接通電源3-6秒,即可達(dá)到輻射能輸出狀態(tài),熱響應(yīng)快是前所未有的。(遠(yuǎn)紅外熱響應(yīng)為5-6分鐘)。高紅外包括三個(gè)熱響應(yīng):①1700-2200℃ 短波快速響應(yīng) ②600-800℃ 中波中等響應(yīng)?、?/span>600℃以下 長波和緩反應(yīng)??梢钥闯?,高紅外提供了短波、中波、長波的輻射能量,因此又可稱為全波段紅外輻射。
現(xiàn)在,遠(yuǎn)紅外輻射加熱技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛了,高紅外加熱技術(shù)最早出現(xiàn)在美國。20世紀(jì)70年代中期為了進(jìn)行航天飛機(jī)返回大氣層時(shí)與空氣摩擦產(chǎn)生高溫的實(shí)驗(yàn),高紅外加熱技術(shù)被用來模擬航天飛機(jī)表面溫度由-273℃低溫迅速升溫到1800℃高溫的過程。
二、高紅外輻射加熱管
1、高紅外輻射加熱管的工作原理
電流在通過以特殊材料制成的加熱管的加熱絲時(shí),加熱管(石英玻璃)會(huì)輻射出一定波長的紅外線,當(dāng)紅外線被物體吸收時(shí),物體內(nèi)部的分子被啟動(dòng)產(chǎn)生碰撞運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生大量的熱能,物體即“由里及表”地被加熱。利用這一特性來加熱物體的技術(shù)就叫做紅外輻射加熱技術(shù)。通過改變加熱絲的截面尺寸、長度、繞制方法及改變惰性氣體材料成分等手段,可以產(chǎn)生不同波長的紅外線輻射,以適應(yīng)不同的加熱物件。用于工業(yè)用途的紅外輻射主要是波長0.75~1.6μm 左右的中波和波長大于4μm的長波。短波紅外輻射又叫近紅外輻射,中波和長波又叫遠(yuǎn)紅外輻射。
由于紅外輻射管的熱慣性極小而熱效率很高,利用紅外輻射加熱技術(shù),可以高密度、高能量、高強(qiáng)度、高質(zhì)量地對(duì)工件進(jìn)行加熱,以達(dá)到節(jié)約加熱能源、提高加熱質(zhì)量、縮短加熱時(shí)間、降低投資額度、減少環(huán)境污染的目的。這就是工業(yè)界俗稱的“高紅外加熱”。
2、高紅外加熱管的特點(diǎn):
(1)、以耐高溫稀有金屬制成輻射體,經(jīng)特殊工藝?yán)@制后封閉在特種透明石英玻殼內(nèi),抽真空并充以惰性氣體制成。
(2)、通電后產(chǎn)生一定波長的紅外輻射能量,具有高強(qiáng)度、高熱效、低能耗等顯著特點(diǎn),熱效率可達(dá)86%以上。
(3)、熱慣性極小,通電后0.8秒可達(dá)額定功率的50%,約1秒鐘可達(dá)額定功率的80%,約2秒鐘可全功率運(yùn)行,升溫、降溫迅速準(zhǔn)確。
(4)、體積小,功率大,使用壽命均超過5000小時(shí),大大降低運(yùn)作成本。
(5)、按需求,在燈管外壁一定部位噴涂鈦金或其它反射涂料,作為定向反射層,提高熱效率、隔熱、對(duì)加熱對(duì)象不會(huì)造成任何污染。
3、高紅外輻射的特點(diǎn)及應(yīng)用
當(dāng)紅外輻射能量被工作對(duì)象吸收時(shí),該物質(zhì)所特有的紅外輻射吸收光譜是一個(gè)重要因素。一般情況下,可按下述方法進(jìn)行分類:
金屬類 1~2μm(短波) 樹脂類 2~4μm(中波)
玻璃類 2~4μm(中波) 水系干燥 2~4μm(中波)
陶瓷類 3~5μm(長波)
紅外輻射的穿透率對(duì)加熱亦具有重要影響。
(1)、對(duì)一定厚度的樹脂和玻璃材料在其厚度方向進(jìn)行均勻加熱
在對(duì)較厚的樹脂進(jìn)行均勻加熱時(shí),紅外線強(qiáng)大的穿透能力使其能夠達(dá)到物質(zhì)內(nèi)部,從而保證了物質(zhì)的內(nèi)外溫差極小
(2)、對(duì)涂層、鍍膜和膠粘劑進(jìn)行干燥
在涂層干燥過程中,為了使涂層在整個(gè)厚度方向上能夠被同時(shí)加熱,需要輻射器具有一定程度的穿透力。中波紅外輻射良好、均衡的吸收及穿透能力,使其在精加工工程中一再獲得業(yè)內(nèi)人士的好評(píng)。
4、高紅外加熱管的應(yīng)用領(lǐng)
塑料加工:吹瓶機(jī)、瓶坯加熱,塑料薄膜加熱拉伸;
包裝容器:熱封機(jī)的塑封加熱,袋裝食品殺菌消毒;
印染行業(yè):印花機(jī)、油墨固化,漂染機(jī)、紗絲布匹烘干;
化工制藥:粉劑片劑干燥,藥瓶高溫消毒;
食品加工:食品烘焙,炊具內(nèi)食品保溫;
印刷制版:印刷品干燥,制版膠片涂層烘干;
涂裝行業(yè):粉末、油漆涂層固化,水份烘干;
電子電氣:元器件老化,線圈浸漆干燥;
5、紅外輻射加熱管的結(jié)構(gòu)
功率:從30W到6000W
電壓:從36V、110V、220V到380V,440V等。
長度:從60mm到3000mm以上
形狀:有單孔管、雙孔管、Ω形管和異形管等
類型:有半鍍金反射管、全鍍金反射管、無機(jī)反射管等。
6、高紅外加熱管的優(yōu)點(diǎn)及注意事項(xiàng)
(1)高紅外加熱管可制造成加熱器、熱風(fēng)器、烘箱及加熱烘道,縮短加熱周期,減少設(shè)備占地面積,降低生產(chǎn)成本。
(2)燈管嚴(yán)禁鋼性固定,燈管的電阻溫度系數(shù)較大,選用控制設(shè)備應(yīng)注意。
三、高紅外與遠(yuǎn)紅外及烘箱比較
1、表中高紅外固化(其中高紅外的輻射源以5kw為例)、遠(yuǎn)紅外、烘箱(內(nèi)積2ms)功率、占地面積比較(指在相同生產(chǎn)量的情況下)
|
功率(kw) |
長 |
寬( m ) |
高( m ) |
升溫(min) |
高紅外 |
7.5 |
3 |
1.1 |
0.9 |
12 |
遠(yuǎn)紅外 |
18~20 |
12 |
1.0 |
0.9 |
15~20 |
烘箱 |
12~22 |
2.0 |
2.0 |
2.5 |
25~30 |
2、高紅外輻射固化設(shè)備、遠(yuǎn)紅外烘箱、烘道升溫速度比較圖