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        紅外線的產生及相關介紹

        紅外線名詞解釋

        紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種,由英國科學家霍胥爾于1800年發現,又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開,在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計,試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發現,位于紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論:太陽光譜中,紅光的外側必定存在看不見的光線,這就是紅外線。

        紅外線的波長為075μm-1000μm,介于電磁波和可見光之間,以輻射的形式向外傳播。工業上,把紅外線可分為三部分,即近紅外線,波長為0.75~1.50μm之間;中紅外線,波長為1.506.0μm之間;遠紅外線,波長為6.0l000μm 之間。遠紅外線同可見光、紫外線、X射線等都屬于電磁波,它們的傳播速度一樣,每秒鐘可達30萬公里。紅外線的主要作用是熱作用。

        大多數有機物和水等的吸收光譜,在25μm~25μm范圍內。當輻射源的波長與被加熱物的吸收波長一致時,該物質就易于吸收紅外線。遠紅外線的波長正好在這個范圍內。當熱源溫度在200℃~727℃范圍時,有80%以上的總輻射能集中在25μm~15μm區間.超過15μm,能量還有15(200t)4(600℃),而250℃以上的輻射能則更少了。由此可見,遠紅外線的大部分能量易被物質吸收。
        圖一

        物質的分子在吸收紅外能后,可使光子的能量完全轉變成分子的振動即轉動能量;也可使分子的轉動能量發生改變。并且,振動光譜有一種加寬振動、轉動的作用,能擴大以平衡位置為中心的振幅,加劇其內部的振動。由于電子的運動和分子的振動是處在極高的速度下,這種運動不斷地使晶格、鍵團的振動在其相互間產生碰撞。這種運動狀況的變化,猶如兩種快速運轉的物體加快了摩擦而發熱升溫,所以,其升溫速度快。同時,紅外輻射加熱物品時,是按照紅外輻射能穿透的部位,其溫度往往比表面來得高。如對紅外線輻射后的玉米粒,測量其內部溫度比表面溫度要高5℃-10℃。因此,受紅外輻射加熱的物品,均處于內高外低的溫度梯度和濕度梯度同時作用,達到快速加熱的目的。

        紅外線物理性質

        所有高于絕對零度(-273℃)的物質都可以產生紅外線?,F代物理學稱之為熱射線。

        1.有熱效應

        2.穿透云霧的能力強(波長較長,易于衍射)

        工業上,遠紅外加熱與熱風加熱干燥相比有許多的優點:烘烤時間可大大縮短;電力消耗可減少到12~13;還可大大節省空間。而且使用方便,造價低,便于溫控,設備簡單,投資小,便于生產。

        紅外線的傳熱學基本理論

        1.不同特性的物體發射的紅外線特性(波長)不同,不同特性的紅外線易為特性相同的物體所接收-即固體物質發射的紅外線易被固體吸收,不易被氣體吸收。

        2.熱能傳遞的形式:幅射、傳導、對流。

        3.熱能在高溫下主要(90%)以幅射的形式傳遞,其幅射強度與溫度的四次方成正比。

        4.幅射熱能的吸收能力與受熱物體的表面黑度成正比。

        5.受熱物體的熱能傳導強度與(該物體表面和內部)溫度梯度成正比與熱阻成反比。

        遠紅外線加熱器的節能原理

        遠紅外線加熱的節能是由電熱涂料(進口產品)在加熱器幅射面形成固化涂層,該涂層因其表面黑度高,故能吸收大量的輻射熱能,又因其發射頻率高,故能將吸收的輻射熱能轉換成物體易吸收的遠紅外熱能以電磁波的形式傳遞。微米級電熱涂料的涂層厚、熱阻大、反射率高,用于加熱板表面,將散失的熱能轉換成遠紅外熱能以電磁波的形式輻射爐腔內,為爐腔內的被加熱物體所吸收,而不易被潮氣吸收,從而將熱能留在爐腔內,不僅降低了排潮溫度,而且使爐腔內的溫度升高,使爐腔內的溫度得到了充分的利用.納米級電熱涂料的涂層薄、熱阻小,用于爐腔中受熱導溫的金屬材料表面,在傳熱過程中,該涂料層不僅將吸收的輻射熱能轉換成遠紅外熱能傳遞,其自身變成遠紅外輻射熱源,而且也因其表面溫度的提高,導致溫度梯度增大,使被加熱物體的熱能傳導強度增強,吸熱能力大大提高??傊?,通過電熱涂料將幅射熱能轉換成遠紅外熱能產生的直接作用是:提高了爐腔的溫度,降低了排潮損失的溫度,增強了被加熱物體的熱能吸收速度;減少了熱能損失,達到節能的目的。

        實踐中,有時候是需要使用非標準功率的。有三種方法可以使被受熱材料得到所需的功率,最簡單的方法是改變加熱器和受熱材料之間的距離,該方法比較適合僅僅使用單個加熱器加熱的情況;第二個方法是功率控制,例如可以使用調壓器或者其他功率控制器對加熱器的實際功率進行控制。

        最好的方法是使用有內置熱電偶的加熱。通過溫度控制線路來調節功率,內置熱電偶紅外線加熱器中,熱電偶配置于加熱器發熱表面和加熱線圈之間。熱電偶信號通過特殊的熱偶線傳送,通過這個方法可以對加熱器溫度進行精確的控制,控制精度達到1℃以內,從而為生產提供穩定的加熱條件。該控制方法也可以變通為通過測量受熱材料的溫度對加熱器進行功率控制,條件是對受熱材料的溫度采樣必須精確可靠。在大多數情況下,對加熱器溫度進行直接控制的方法可以滿足生產的需要。

        通過使用多個溫度控制儀,可以在整體加熱區域中形成相應的溫區。通過調節不同溫區的輻射功率,實現對受熱材料某個特定區域輻射強度的控制。

        自能源危機以來,全球各國為了提高能源應用效率與發展能源多元化,紛紛研發出種種節省和替代能源技能,此中輻射加熱干燥因為方法的特殊性,被證實為最有效率的加熱與干燥技能之一,而被普遍地用于代替傳統的熱風式加熱與干燥體系。輻射加熱與干燥包羅紅外線、紫外線、微波/射頻、電子束與雷射等,此中紅外線加熱干燥是應用電磁輻射熱傳原理,以直接方法傳熱而達到加熱干燥物體的目的,從而克制加熱熱傳媒體造成的能量損失,有益能源節省,同時紅外線因有產生容易,可控性良妤等特質,而有加熱迅速、干燥時間短、生產力提高,產品品質改進及設備空間節省等優點。

        采用紅外線加熱是否有效,主要取決于被加熱物體的汲取程度,汲取率越高,紅外線輻射效果就越好。而汲取率取決于被加熱物質的類別、表面狀態、紅外線輻射源的波長等。物質反射的輻射能量與入射能量的比值叫反射率。差異質料和差異外貌狀態的反射率各不雷同。物質透過的輻射能量與入射能量的比值叫穿透率。穿透率隨質料的性質及厚度差異而變革。差異質料的有效穿透范疇也不一樣。通常把非透明質料的穿透率看作零。通常金屬晶體非常致密,透過外貌的電磁輻射能在很短的距離內迅速衰減,因此熱輻射對金屬的穿透深度在微米數量級上。而非金屬質料分子布局不很致密,在常溫下差異非金屬物質各自具有特徵振動頻率,因此當入射的電磁波到達界面時,電磁波很少被反射,較易穿過界面進入表層,有些激起共振變為熱量,有些不能激起共振的則受到折射、散射和反射作用。因為實際物體都不是單一布局的單純物質,故有些未被表層汲取的輻射波,在深入進程中還會被別的物質的共振而差異程度地加以汲取。只有在穿過全部厚度時,未破汲取的那部門輻射能量才氣透過。因此非金屬的穿透深度比金屬的要高。


        NOVATEC紅外模具加熱爐簡介


        鋁型材擠壓模具是鋁型材加工生產重要的組成部分,模具爐是配合擠壓機使用的設備,將模具加熱至鋁棒相近的溫度,有利于擠壓成型。在行業中,一般使用的模具加熱通常是電阻加熱爐,電阻發熱體發熱后,除向通孔內膽傳熱外,還用熱風風機,把發熱體產生的熱量通過空氣傳遞進內膽,使模具加熱。

        電阻爐加熱的方式長時間來存在著以下的缺陷:
        1、用電功率較大,耗電量很大 ,使用成本髙。
        2、加溫時間長,一般常溫加熱至500℃時間 需要2-3小時。(200mm模)
        3、對電阻發熱管的均勻度要求很高,否則會造成局部溫度過高現象
        4、電阻絲的電阻隨溫度變化而變化。加熱箱環境溫度高
        5、設備笨重占地多,取模不便,而且發熱管壽命短,對維護及生產安全帶來隱患。
        重要的是使用傳統的加熱爐對模具存在著致命的損害,嚴重縮短了模具的使用壽命和影響產品質量。模具溫度對于獲得高的產量起著重要的作用,一般不得低于430℃;另方面,也不得過高于500℃,否則,不但硬度可能下降,同時模具工作面會產生氧化;模具在長時間高溫下加熱(特別在超過金屬居里點)模具金屬易疲勞易開裂,影響產品質量。(特別是用油、煤加熱對模具產生氧化、模具回爐退火率、模具易開裂的影響)

        公司最新推出的紅外模具加熱設備,該設備使用一段光波來刺激模具的金屬分子,就好像用微波爐加熱食物一般,不使用空氣來傳遞熱能。型材加工及其它企業很好的一種提高生產效率的節能降耗設備。溫度控制精準,模具加熱到設定溫度后,可自動退出加熱控制系統,使得生產過程中安全系數大大提高。設備使用壽命更長。

        由于模具加熱可自動操作,加熱時間短,可做到快速換模,減少作業時間,提高生產效率。改善了模具分類加熱的協同操作,達到更換擠壓模具的快速性和準確性。

        擠壓模具新舊加熱方式對比表(模徑200mm

        比較項目

        原加熱

        現用加熱

        加熱方式

        電阻絲、油、煤氣發熱箱

        紅外線

        操作方式

        人工

        自動

        溫升均勻度

        表面過熱或長時間氧化

        內外同時加熱、時間短減少模具氧化

        溫度控制精度

        +5\-5

        加熱保溫時間

        150分鐘以上

        45分鐘以上

        耗    能

        能耗大

        小且加熱時間少

        環境影

        有煙塵、環境溫度高

        無任何有害氣體且外表溫度幾乎為常溫

        設備裝置體積

        很大

        輕盈、便捷


        擠壓模具加熱爐技術參數Parameters:
        1) 用途:與擠壓機配置使用,用于模具在使用前的加熱。
        2) 適用于各類模具(根據要求定制)
        3) 加熱方式:紅外線刺激加熱
        4) 最大輸入功率:定制功率  常規為11KW
        5) 輸入電壓:三相 380V
        6) 振蕩頻率:50 / 60HZ
        7) 冷卻要求:風冷
        8) 負載持續率:95%
        9) 溫度控制方式:PID,PLC,SSR自動溫控
        10) 操作方式:PLC自動控制
        高品、高效、節能、安全、環保、延長模具使用壽命、工作時即用即開,無須提前開機預熱。
        采用紅外線刺激加熱方式的加熱設備后,加熱電效率98%,節能效果非常明顯,加熱均勻,加熱速度快,溫度閉環控制,內及表透熱穩定,表面氧化極小,擠壓型材表面質量高,成品率高。


        隱含效益
        1)、同等條件下,預熱時間縮短,提高了勞動生產率;
        2)、24個月不用產生維護費用;
        備注:(以200mm模具,每天10個,30KW電烘箱計)
        電烘箱年平均用電=300/X300生產日/=90000/
        紅外線加熱爐年平均用電=50/X300生產日/=15000/
        年平均節電=90000-15000=75000/
        年投入能效比=90000-15000/90000=83%