遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)

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。

遠(yuǎn)紅外加熱原理

在任何加熱裝置中，熱源均以對流、輻射和傳導(dǎo)三種形式的熱能傳遞給被加熱物體。導(dǎo)熱是指物體各部分無相對位移或不同物體直接接觸時(shí)依靠物質(zhì)分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)
熱傳導(dǎo)的三種形式
行的熱量傳遞現(xiàn)象。對流是依靠流體運(yùn)動(dòng)，把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。無論是導(dǎo)熱還是對流，都必須通過冷熱物體的直接接觸或依靠常規(guī)物質(zhì)為媒介來傳遞熱量。但熱輻射的機(jī)理則完全不同，它是依靠物體表面對外發(fā)射可見和不可見的射線來傳遞熱量。輻射加熱的傳遞速度快，又不通過任何介質(zhì)，因而大大減少了熱能傳遞過程中的損失，從而提高了熱能利用率。
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
所謂匹配輻射是指當(dāng)照射到物體上的紅外線頻率與組成該物體的物質(zhì)分子振動(dòng)頻率相同時(shí)，分子就會(huì)對紅外輻射能量產(chǎn)生共振吸收，同時(shí)通過分子間能量的傳遞，使分子內(nèi)能(振動(dòng)能及轉(zhuǎn)動(dòng)能)增加，也就是分子平均動(dòng)能增加，表現(xiàn)為物體溫度升高。匹配吸收的主要含義是指紅外線加熱器發(fā)射出來的選擇性輻射的頻率與被加熱物質(zhì)分子本身的振動(dòng)頻率相一致，此時(shí)引起的共振吸收即為匹配吸收 ^[2
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?yàn)檫h(yuǎn)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(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。

判斷標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)原則遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)判定標(biāo)準(zhǔn)

評價(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 ^[3]
經(jīng)過遠(yuǎn)紅外工作者們對大量的遠(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空間遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)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 ^[3
（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℃。
（3）均勻控溫技術(shù)設(shè)計(jì)：通斷式控溫導(dǎo)致局部溫度波動(dòng)大。晶閘管調(diào)壓會(huì)降低元件的輻射，增加對流作用。應(yīng)用調(diào)功器控溫，使遠(yuǎn)紅外技術(shù)達(dá)到爐火純青的地步。