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來(lái)自：連云港市安美特照明電器廠(chǎng) 發(fā)布日期：2013/7/2 瀏覽統計：4812 |
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工業(yè)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(yè)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(cháng)度大部分比較長(cháng)，而且存在著(zhù)熱效率低，能耗高，維修和管理不方便等問(wèn)題。應用高紅外加熱技術(shù)，僅用50%—70%的裝機功率（熱風(fēng)或遠紅外加熱），固化時(shí)間可縮短至30—180s，加熱爐的長(cháng)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(xiě)了傳統的加熱固化工藝，堪稱(chēng)涂裝固化的一次革命。
二、高紅外簡(jiǎn)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(tài)，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(cháng)波和緩反應
以上可以看出，高紅外提供了短波、中波、長(cháng)波的輻射能量，因此又可稱(chēng)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(lái)分析，紅外加熱或稱(chēng)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(lái)進(jìn)行的，不需要任何介質(zhì)，因而傳遞速度比其它加熱方式為迅速。在電磁波中有可見(jiàn)光、X—射線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電波和Y射線(xiàn)，圖1所示為電磁輻射光譜及波長(cháng)。
Y射線(xiàn)X—射線(xiàn)紫外線(xiàn)可見(jiàn)光紅外線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電波
短波 中波 長(cháng)波
遠紅外加熱已被人們所熟悉，早在70年代，日本學(xué)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(fā)現了熱線(xiàn)即紅外線(xiàn)以來(lái)首次上升到理論上來(lái)，在紅外加熱領(lǐng)域引起了極大的震動(dòng)，時(shí)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(fā)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(shí)加熱效率最高。這一理論的提出，對紅外加熱技術(shù)的發(fā)展起到了一定的推進(jìn)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(cháng)匹配，從波長(cháng)匹配來(lái)講，遠紅外認為：可見(jiàn)光愈少，其匹配吸收愈好，但此時(shí)加熱元件的溫度較低，輻射能量較弱，雖然波長(cháng)匹配，但加熱效果并不理想。
通過(guò)研究我們發(fā)現，熱交換形式不外乎三種——傳導、對流、輻射。在連續生產(chǎn)的工業(yè)流水線(xiàn)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(lái)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(shù)是直接將能量以輻射的形式來(lái)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(fēng)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(fēng)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(fēng)加熱接近工藝溫度時(shí)，熱傳遞將急劇下降。
從傳熱學(xué)得知任何輻射元件都是以?xún)煞N方式提供能量，即對流能和輻射能，從物理學(xué)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(fā)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(shí)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(lèi)似于巖棉的導熱系數），而紅外吸收率高（吸收率=發(fā)射率），將加熱元件背面所發(fā)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(fā)射。反射罩溫度達500℃以上時(shí)，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(fā)射溫度2200℃，石英加熱管發(fā)射溫度為800℃的中波范圍，陶瓷反射板為600℃發(fā)射的長(cháng)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(cháng)波全波段紅外輻射，因而與被加熱物體實(shí)現全波段的匹配吸收，使加熱和固化的時(shí)間極大地縮短。
3、高紅外快速加熱質(zhì)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(chǎn)生很好的潤濕融合作用，達到牢固結合。少量經(jīng)與基體碰撞漫反射回來(lái)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(cháng)，所以整個(gè)涂層的溫升和固化，都是由內向外，由里及表逐次進(jìn)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(lián)固化，內部揮發(fā)物沖破表皮，產(chǎn)生針孔、魚(yú)眼、桔皮等現象。從而確保涂飾質(zhì)量。
4、遠紅外匹配的缺憾
物質(zhì)由分子組成，不同溫度下的分子有不同的振動(dòng)狀態(tài)和振動(dòng)能級。常溫下，分子幾乎都呈基態(tài)，因此各種物質(zhì)都有自己固有的振動(dòng)吸收光譜——基頻吸收光譜。此時(shí)相對基頻吸收搞匹配輻射使物質(zhì)升溫，是正確的，有效的。但除基頻吸收外，物質(zhì)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(wú)疑也是一大損失。且受熱后的分子振動(dòng)模式、振動(dòng)狀態(tài)、振動(dòng)能級都發(fā)生變化，此時(shí)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(dòng)態(tài)的共振吸收，經(jīng)其它模式上轉移能量十分困難，只能通過(guò)分子間的相互碰撞來(lái)傳遞。共振傳遞能量歷時(shí)約10 秒，而碰撞傳遞則要大幾個(gè)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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