石英電加熱管、碳纖維石英加熱管、紅外線電加熱管

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來自:連云港市安美特照明電器廠 發布日期:2013/7/2 瀏覽統計:4128
工業用紅外加熱,在我國已有近30年歷史,主要是電紅外加熱。絕大多數用于表面涂裝行業的加熱和固化。傳統的加熱工藝,都是在額定的溫度下持續15—30min,加熱爐的長度大部分比較長,而且存在著熱效率低,能耗高,維修和管理不方便等問題。應用高紅外加熱技術,僅用50%—70%的裝機功率(熱風或遠紅外加熱),固化時間可縮短至30—180s,加熱爐的長度僅為傳統的1/5—1/10,綜合節約資源及能源70%以上,重新改寫了傳統的加熱固化工藝,堪稱涂裝固化的一次革命。
二、高紅外簡介
高紅外可以解釋為高強度、高能量、高密度的紅外輻射。其熱源的功率密度達15—25W/Cm²,因此,它有高能量的輸出,紅外輻射能達86%以上,而且,熱源在接通電源3—6秒,即可達到最大的輻射能輸出狀態,熱響應快是前所未有的。
高紅外包括三種熱響應:
1700——2200℃  短波快速響應
600——800℃   中波中等響應
600℃以下     長波和緩反應
以上可以看出,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。
三、高紅外快速加熱機理
1、高紅外快速加熱機理
首先,從紅外加熱機理來分析,紅外加熱或稱之為輻射加熱是指能量的傳遞是以電磁波的形式和光的速度來進行的,不需要任何介質,因而傳遞速度比其它加熱方式為迅速。在電磁波中有可見光、X—射線、無線電波和Y射線,圖1所示為電磁輻射光譜及波長。
Y射線X—射線紫外線可見光紅外線無線電波
 
                  短波    中波   長波 
遠紅外加熱已被人們所熟悉,早在70年代,日本學者細川秀克提出了遠紅外加熱的匹配吸收理論,這是自1873年英國人發現了熱線即紅外線以來首次上升到理論上來,在紅外加熱領域引起了極大的震動,時至今日,很多人仍局限在匹配輻射與匹配吸收單一追求上。所謂匹配吸收是指發射體的光譜與吸收體的光譜相一致。從而達到最大程度的吸收,此時加熱效率最高。這一理論的提出,對紅外加熱技術的發展起到了一定的推進作用。傳統的匹配吸收(或是遠紅外講的匹配吸收),主要是指波長匹配,從波長匹配來講,遠紅外認為:可見光愈少,其匹配吸收愈好,但此時加熱元件的溫度較低,輻射能量較弱,雖然波長匹配,但加熱效果并不理想。
通過研究我們發現,熱交換形式不外乎三種——傳導、對流、輻射。在連續生產的工業流水線窯爐內,熱源體和工件相互接觸傳導換熱幾乎不可能,對流傳熱是靠加熱空氣利用空氣的熱量來加熱工件,這樣熱效率低浪費能源,又易造成灰塵對工件的污染,高紅外技術是直接將能量以輻射的形式來加熱工件,因此具有較高的熱效率。
此外,熱量的傳遞是從溫度高的物體向溫度低的物體傳遞的,溫差愈大,傳遞速度愈快,我們從高紅外、遠紅外、熱風三種方式熱源溫度加以分析。
高紅外加熱熱源體溫度:2200℃
遠紅外加熱熱源體溫度:1000℃
熱風熱源體溫度:200℃
工件溫度:20℃
由此可以看出高紅外加熱,熱源體與工件的溫度梯度較大,其傳遞速度更迅速。而熱風加熱接近工藝溫度時,熱傳遞將急劇下降。
從傳熱學得知任何輻射元件都是以兩種方式提供能量,即對流能和輻射能,從物理學定律得知,輻射能與加熱元件的溫度四次方成正比,若想獲得較高的輻射能,元件的溫度愈高愈好,而高紅外元件熱源體的溫度達2200℃,元件自身的輻射能大于86%,因而可以提供高強度輻射能量。
2、二次紅外發射機理
加熱元件背面的反射罩將起到二次反射的作用,對于管狀紅外加熱元件,背面加裝反射罩是必要的,傳統的反射罩材料通常采用鋁或不銹鋼,由于粉塵污染,鋁反射罩使用一段時間后失去了反射的效果,加熱效率明顯降低(不銹鋼亦如此)。對此我們采用了陶瓷纖維反射裝置。陶瓷纖維導熱率低(類似于巖棉的導熱系數),而紅外吸收率高(吸收率=發射率),將加熱元件背面所發射的輻射能吸收后再定向輻射到加熱物體上,形成二次紅外發射。反射罩溫度達500℃以上時,有害氣體將被燒掉。
采用高紅外元件和陶瓷反射罩組成的加熱系統,鎢絲短波發射溫度2200℃,石英加熱管發射溫度為800℃的中波范圍,陶瓷反射板為600℃發射的長波,在此溫度,反射罩可以自潔。
所以該加熱系統具有短波、中波、長波全波段紅外輻射,因而與被加熱物體實現全波段的匹配吸收,使加熱和固化的時間極大地縮短。
3、高紅外快速加熱質量
高紅外屬全波段紅外輻射加熱。其中,具有高能量的短波粒子,可以輕易穿透幾十微米厚的涂層,直達基體,使基體表面首先升溫,與涂飾物產生很好的潤濕融合作用,達到牢固結合。少量經與基體碰撞漫反射回來的粒子,已不具備再次沖出涂層的能量,被貼近基體的涂層所吸收。中波粒子能量更低,只能使涂層淺表面受熱。由于三種粒子具有的能量為E短>E中>E長,所以整個涂層的溫升和固化,都是由內向外,由里及表逐次進行的。這樣就有效的避免了由于加熱方法不當,引起涂層表面先受熱,半交聯固化,內部揮發物沖破表皮,產生針孔、魚眼、桔皮等現象。從而確保涂飾質量。
4、遠紅外匹配的缺憾
物質由分子組成,不同溫度下的分子有不同的振動狀態和振動能級。常溫下,分子幾乎都呈基態,因此各種物質都有自己固有的振動吸收光譜——基頻吸收光譜。此時相對基頻吸收搞匹配輻射使物質升溫,是正確的,有效的。但除基頻吸收外,物質還有和頻吸收、差頻吸收、倍頻吸收、組頻吸收……。雖與基頻比相對較弱,但如全部不預考慮,無疑也是一大損失。且受熱后的分子振動模式、振動狀態、振動能級都發生變化,此時仍投以只與基頻吸收相匹配的輻射,顯然已不再匹配。
另外,基頻吸收屬低振動態的共振吸收,經其它模式上轉移能量十分困難,只能通過分子間的相互碰撞來傳遞。共振傳遞能量歷時約10 秒,而碰撞傳遞則要大幾個數量級。所以遠紅外加熱不可能有隨機匹配,也不可能有較高的加熱速度。
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