紅外加熱管應(yīng)用在許多工業(yè)加熱過(guò)程中,包括涂料干燥和固化、成型、壓花、層壓、連接、焊接、褐變、加熱、預(yù)熱和微生物還原。所有材料吸收紅外光譜的一部分,在表面反射一部分,并允許一部分輻射通過(guò)材料。通過(guò)選擇合適光譜的加熱管,讓材料地吸收紅外輻射并且轉(zhuǎn)化為熱量。
石英玻璃紅外加熱管經(jīng)常被證明優(yōu)于傳統(tǒng)熱源,如暖空氣、蒸汽、陶瓷、氣體或金屬發(fā)射器。因?yàn)榧t外加熱管能夠傳遞大量的能量,并且精確地匹配到產(chǎn)品材料和形狀,是理想的加熱工具。其有以下優(yōu)點(diǎn):
- 紅外輻射不需要接觸產(chǎn)品,也不需要傳遞介質(zhì);
- 紅外加熱管能夠與被加熱的材料精確匹配,即有效被材料吸收;
- 快速的響應(yīng)時(shí)間,能夠控制輸出熱量;
- 能夠?qū)Σ牧暇植炕蛘呷考訜?,可控制加熱區(qū)域,可控制加熱時(shí)間。
與熱氣加熱相比,這意味著更少的能耗,更快的加熱速度和更好的加熱效果。為了實(shí)現(xiàn)成功的加熱過(guò)程,重要是選擇適合的紅外加熱管,其波長(zhǎng)、形狀和功率輸出要與被加熱的產(chǎn)品匹配。精確匹配才能保證紅外輻射在產(chǎn)品中迅速轉(zhuǎn)化為熱量,而不會(huì)將不必要的熱量轉(zhuǎn)移到周?chē)?,同時(shí)也節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)。在不同的加熱溫度下,紅外加熱管中的紅外發(fā)射器,在不同的波長(zhǎng)區(qū)間表現(xiàn)出不同的輻射特性。波長(zhǎng)對(duì)加熱過(guò)程有顯著影響。短波輻射(<2um)可以穿透到一些固體材料中,保證加熱均勻。中波輻射(2-4um)大部分被表面吸收,即主要加熱表面,經(jīng)常被用來(lái)加熱塑料、玻璃和水。表1,典型紅外發(fā)射器在不同溫度、不同波長(zhǎng)下的熱量分布
Ceramic/Metal Sheathed 陶瓷加熱器/金屬套電阻加熱器;
Standard Medium Wave 標(biāo)準(zhǔn)中波;
Carbon 碳纖維;
Fast Response Medium Wave 快中波;
Short Wave 短波;
Halogen/NIR 鹵素/近紅外;
High Powered Halogen/NIR 高功率鹵素/近紅外。
如果一個(gè)短波紅外加熱管溫度大大降低,那么其中波段紅外能量會(huì)大大增加。然而,這么做會(huì)導(dǎo)致短波加熱管輸出功率大大降低,損失了經(jīng)濟(jì)性。因此,對(duì)于中波的加熱應(yīng)用,只能使用中波紅外加熱管,其在相同溫度下輸出功率能夠增加五倍。圖1:不同的紅外發(fā)射器在不同波長(zhǎng)的功率輸出(相對(duì)比較)圖2:塑料如PE和PVC,對(duì)中波紅外能量吸收效果好圖3:用中波紅外,水蒸發(fā)更快,因?yàn)樵谶@個(gè)波段水吸收紅外效果好。典型的紅外加熱管構(gòu)成如下。外形上有單管、雙管和燈珠等形式。
加熱管內(nèi)的紅外發(fā)射器,根據(jù)應(yīng)用要求,可設(shè)計(jì)為碳纖維、短波、快中波、標(biāo)準(zhǔn)中波、鹵素短波/近紅外。試驗(yàn)對(duì)比表明, 碳纖維紅外對(duì)水基涂料干燥效率,明顯優(yōu)于短波紅外,且能夠節(jié)約大約70%的能量。同時(shí),碳纖維紅外也更適用于對(duì)玻璃和塑料的加熱過(guò)程。圖5 上圖從左到右,依次為 碳纖維、短波、快中波、標(biāo)準(zhǔn)中波紅外加熱管圖6 上圖從左到右,依次鹵素短波/近紅外、碳纖維紅外加熱管
碳纖維紅外加熱管,結(jié)合中波紅外的高能量密度和快速響應(yīng)速度的優(yōu)點(diǎn)。
短波紅外加熱管,光譜特性與鹵素紅外相類(lèi)似,但在壽命、強(qiáng)度和耐久性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
快中波紅外加熱管,光譜特性介于短波和中波紅外發(fā)射器之間。長(zhǎng)度可達(dá)6.5米。
中波紅外加熱管,具有經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和良好的使用壽命。適用于大多數(shù)材料的加熱過(guò)程。
鹵素短波/近紅外加熱管,光譜位于近紅外區(qū)域,功率密度為每平方米1兆瓦,響應(yīng)時(shí)間非??臁?/span>
紅外加熱管已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種形式,以解決對(duì)不同產(chǎn)品的局部區(qū)域精準(zhǔn)加熱的問(wèn)題。其優(yōu)勢(shì)如下:
這些紅外加熱管的形狀與被加熱產(chǎn)品的形狀相匹配。常被用來(lái)塑料焊接,以及去毛刺。紅外加熱管按照塑料件上有毛刺的輪廓造型,以無(wú)接觸方法加熱,在幾秒鐘內(nèi)將毛刺熔化掉。另外,紅外加熱管按照焊接筋輪廓造型,在十幾秒鐘內(nèi)熔化焊接區(qū)域。聚光紅外加熱管,能夠給很小的區(qū)域帶來(lái)高強(qiáng)度的熱量。該形式加熱管非常適合去毛刺、焊接或鉚接等工藝。采用短波紅外加熱管,能夠在幾秒內(nèi)開(kāi)啟和關(guān)閉,應(yīng)用靈活,也避免對(duì)周?chē)膿p害。光斑直徑2-5mm。能夠均勻加熱由塑料、玻璃或金屬制成的圓盤(pán)、棒和管材。其有短波和中波紅外加熱管可選。非常容易安裝在產(chǎn)品邊緣,在短時(shí)間內(nèi)向有限區(qū)域傳遞較高的能量。非常適合用于塑料焊接和鉚接,也是彎曲管子、拉伸塑料或玻璃纖維的理想工藝。在雙管的一側(cè)帶有槽,有點(diǎn)像加熱通道,適合對(duì)化學(xué)纖維和繩索進(jìn)行加熱。