遠紅外加熱技術

遠紅外加熱技術興起于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。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，使得物體溫度升高，達到加熱的目的。利用這項技術可提高加熱效率，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。遠紅外加熱技術由于其顯著的節(jié)能優(yōu)勢，被廣泛應用于油漆、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、輻射和傳導三種形式的熱能傳遞給被加熱物體。導熱是指物體各部分無相對位移或不同物體直接接觸時依靠物質分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而進
熱傳導的三種形式
行的熱量傳遞現(xiàn)象。對流是依靠流體運動，把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。無論是導熱還是對流，都必須通過冷熱物體的直接接觸或依靠常規(guī)物質為媒介來傳遞熱量。但熱輻射的機理則完全不同，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，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。
在遠紅外加熱技術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，而振動和旋轉使物體溫度升高，從而達到加熱目的。利用這項技術提高加熱效率，重要的是注意匹配輻射。
遠紅外線在物體內(nèi)傳導過程
所謂匹配輻射是指當照射到物體上的紅外線頻率與組成該物體的物質分子振動頻率相同時，分子就會對紅外輻射能量產(chǎn)生共振吸收，同時通過分子間能量的傳遞，使分子內(nèi)能(振動能及轉動能)增加，也就是分子平均動能增加，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分子本身的振動頻率相一致，此時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，因為遠紅外線對一般物質的穿透能力很低，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法降低反射率，以此來提高吸收率。某些被加熱物質由于烘烤質量或加工工藝要求，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，對這些物質加熱時應考慮非匹配吸收，讓一部分遠紅外線透入體內(nèi)，達到均勻加熱的目的。

判斷標準與設計原則遠紅外加熱技術判定標準

評價遠紅外加熱系統(tǒng)的好壞，主要是看在整個加熱過程中是否是以輻射加熱為主，以傳導和對流加熱為輔，輻射加熱所占比例越大，說明該系統(tǒng)的性能越好 ^[3]
經(jīng)過遠紅外工作者們對大量的遠紅外烘道、烘箱熱能轉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空間遠紅外加熱技術設計原則
經(jīng)過多年來的研究、實踐探討，科學工作者總結出了遠紅外烘道，烘箱的以下三條設計原則 ^[3
（1）均勻輻射場設計：均勻輻射場設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。均勻輻射場設計是利用輻射光學原理，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的定性設計。
（2）勻溫度場設計：為防止烘道內(nèi)均勻溫度場被破壞，應使烘道內(nèi)上下左右溫度差保持在±5～10℃。
（3）均勻控溫技術設計：通斷式控溫導致局部溫度波動大。晶閘管調壓會降低元件的輻射，增加對流作用。應用調功器控溫，使遠紅外技術達到爐火純青的地步。