Сушка инфракрасным излучением.

По конструкции инфракрасный нагреватель представляет металлический корпус (отражатель), в который помещен нагревательный элемент (рис.3.1).

Рис.6.1. Нагревательный элемент инфракрасного нагревателя: 1- металлическая (керамическая) трубка, 2 – диэлектрик (кварцевый песок или окись магния), 3 – спираль (из нихрома).

Нагревательный элемент – металлическая или керамическая трубка (1), внутри которой расположена спираль (3) из нихрома. Для предотвращения короткого замыкания витков спирали, внутреннюю полость трубки (1) заполняют диэлектриком (изолятором), поскольку он не проводит электрический ток (либо совсем плохо проводит). Наиболее часто используют кварцевый песок или окись магния. Под действием электрического тока спираль (в зависимости от материала, из которого она изготовлена) разогревается до температур 450-600ºС. Инфракрасное излучение поглощается поверхностями, встречающимися на его пути превращаясь в тепловую энергию, и от этих поверхностей нагревается воздух.

Длина волны инфракрасного диапазона излучения зависит от температуры нагрева излучателя. Она находиться в интервале от 780 нм. до 1 мм. Зависимость длин волны излучения от температуры, выражает закон Вина. Графическое представление этого закона показано на рис.3.2.

Рис.6.2. График зависимости длины волны от температуры.

Из графика видно, что площадь поверхности под кривой, относящейся к определенной температуре пропорциональна количеству лучистой энергии, и она сильно увеличивается при повышении температуры. Кроме того можно сделать вывод, что длина волны λ при которой определяется максимальное значение кривой смещается при увеличивающей температуре на меньшее величины.

Нагреватели инфракрасные подразделяются на две основные группы: коротковолновые и длинноволновые. Границей раздела между этими двумя группами является поверхностная температура нагрева равная 700⁰С. Определить эту границу можно визуально. Если нагреватель, работающий в темноте дает видимое газом излучение, то он принадлежит к коротковолновой группе, если видимое излучение отсутствует, то это длинноволновая группа.

В инфракрасных коротковолновых нагревателях в качестве нагревающего элемента, как правило, применяется вольфрамовая проволока. Этот металл обладает очень высокой температурой плавления, которая составляет приблизительно 3400⁰С. Таким образом, греющий элемент из этого металла благодаря своему большому сопротивлению к нагреванию устойчиво переносит температуру до 2700⁰С. Коротковолновые нагреватели обычно работают в интервале температур от 2000 до 700⁰С. При такой температуре они становятся источником жесткого инфракрасного излучения. КПД лежит в пределах 60-70 %.

Инфракрасные длинноволновые нагреватели более практичны, чем коротковолновые нагреватели. В них источником излучения тепла является материал окружающий спираль. Температура нагрева для них составляет порядка 700-400⁰С. При такой температуре нагрева они являются источником “мягкого” инфракрасного излучения. КПД составляет порядка 90 %.

Принцип работы инфракрасного нагревателя существенно отличается от любых других видов нагревателей. Его функционирование связано с образованием тепловой энергии в широком спектре инфракрасного излучения. Причем максимальное значение интенсивности излучения в этом спектре приходиться на длину волны пропорциональной температуре нагрева излучающего тела. Тепловая энергия доставляется на необходимое место электромагнитными волнами со скоростью порядка 300000 км./cек. В этом отношении инфракрасная сушка отличается от других видов тем, что доставка тепла происходит практически сразу после включения установки. И, наоборот, действие тепловых лучей прекращается при выключении установки.

Принцип работы инфракрасной сушилки основан на том, что инфракрасное излучение осуществляет нагрев в первую очередь предметов, которые находятся на его пути. Воздух напрямую практически не получает тепла от инфракрасного луча он его пропускает через себя. Предметы, постепенно нагреваясь путем конвекции, передают тепло воздуху. При данном способе сушки изделия, находящегося в зоне действия инфракрасного излучения будут всегда на 2-3⁰С теплее, чем воздух

Заключение

Применение электрической энергии для генерации тепла способно обеспечить следующие особенности и характеристики:

· Благодаря электротермии возможно сконцентрировать относительно большую энергию в относительно малых объемах, в результате чего можно добиться высоких температур, достижение которых невыполнимо или трудновыполнимо при других способах генерации тепла.

· Электротермия позволяет достичь больших скоростей нагрева и компактности электротермических установок.

· Присутствует возможность регулировать величину и распределение температуры в рабочем пространстве электропечи, благодаря чему возможно осуществить равномерный или избирательный нагрев и создать необходимые условия для эффективной автоматизации теплового и технологического процессов.

· В рабочем пространстве электротермических установок можно создать вакуум, благодаря чему можно использовать давление как фактор регулирования технологического процесса для вакуумных или компрессионных электрических печей. Также благодаря этому можно применять контролируемые атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха.

· В электротермических установках отсутствуют дымовые газы, которые возникают вследствие сгорания топлива. Отсутствие дыма позволяет увеличить коэффициент использования тепла, то есть увеличить коэффициент полезного действия электротермических установок. Также этот фактор обеспечивает чистоту рабочего пространства электропечей от выхлопных газов нагара.

Список использованной литературы.

1. Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1998. – 408 с.

2. Щедрин Н.В., Токи высокой частоты и их применение в промышленности. Труды Горьковской областной научно-технической конференции по обмену опытом работы и внедрению новой техники. Горький, 1950.

3. Лебедев П. Д., Сушка инфракрасными лучами, М.—Л., 1955.

Дата добавления: 2015-07-19