红外线干燥技术.pdf

红外线干燥技术红外线干燥技术 一 原理 一 原理 红外线亦称 红外光 在电磁波谱中 波长介于红光和微波间的电磁辐射 在可见光的范围以外 波长比红光要长 有显著的热效应 红外线干燥技术正是利用其特有的热效应 红外线容易被物体吸收 并且其有辐射 穿透力与电磁波对极性物质 如水分子有特别的亲和力的特点 深入物料内部 转化为物 体的内能 使物体在极短的时间内获得干燥所需的热能 内外同时作用 更为有效 彻底地除去物料中 的结合水 从而达到更为理想的干燥效果 从而避免加热热传媒体导致的能量损失 有益能源节约 与 此同时红外线产生容易 可控性良妤 加热迅速 干燥时间短 红外线 红外线的波长区间大致为 0 75 至 1000 m 因其波长位于红色光波长 0 6 m 至 0 75 m 左右 外而得名 在低于 2000 C 的常 规工业热工范围内 红外线是最主要的热射线 人们有时将红外线又划分为 近红外 中红外 远红外 等若干小区间 所谓的远 中 近 是指其在电磁波谱中距红色光的相对距离远近而言 红 外辐射属于热辐射 热辐射的若干基本概念均适用于红外辐射传热过程 二 红外线用途 工业产品 生产目的 二 红外线用途 工业产品 生产目的 金属涂装工业 涂装干燥 汽机车 自行车 玩具 计算机 冰箱 烤箱 微波炉 办公桌椅 运动器材 船舶 农工业机械等 金属加工工业 预热 金属零件焊接 成型 铸模预热 加热 铝 钛合金超塑性成型与热处理 零件焊接后热应力消除 退火 工业油污清除 表而黏着技术锡 焊 金属管接头接合等 电子工业 干燥 印刷电路板 电阻 电容等 电线电缆工业 干燥 绝缘凡立水 绝缘橡胶加硫 电镀工业 干燥 铝合金阳极处理铝门窗 汽车零件等之干燥 电子零件电瓶等之水分去除 塑料工业 加热 胶布软化 胶布压花 胶布发泡等 涂装干燥 电视机 收录音机 计算机监视器外壳之低温涂装 造纸工业 干燥 纸浆 纸张 纸器折边黏着 壁纸发泡等 印刷工业 干燥 印刷油墨快干 木器工业 干燥 家具 合板 钢琴 吉他 古筝等之涂装 纺织工业 干燥 不织布 印花布之定型 地毯背胶 布匹染整定型 玻璃工业 干燥 映像管之表面涂装 玻璃淬火 民生工业 加热 暖房 三温暖 食品杀菌 食品调理 药品消毒 干燥 胶 皮鞋等之胶水烘干 皮羊 茶叶 食品等干燥 三 特点 三 特点 1 1 具有穿透力 能内外同时加热 一般的加热方式 热量是从被加热物体的一端传导到其另一端或从 被加热物体的表面往其内部逐渐传导 因此被加热物体会出现受热不匀 加热过程缓慢 效率不高 效 果不理想 红外线能内外同时加热 因而被加热物能均匀受热 故在达到预期干燥要求的同时 可保障 和增进所需干燥对象的质量 由内部加热 因没有表面结膜之现象 故可提高 2 3 倍以上效率 从而可节省 2 3 倍之能源 2 生产线较短 因加热干燥效率高 常规干燥需花几小时 而本技术则仅用十到几十分钟即可完成 因而可节省空 间 缩短生产流程 加热时间的缩短 加热程序的简化 意味着能源的节约 因为各种热损失大多是随 时间而成正比 在满足受热物加热要求的前提下强化加热系统增加被加热物的传热速度 以缩短加热时 间是节能的有效途径 3 3 同步控制 减少不良率 照明技術培訓教材 照明產品工程培訓教材 加热设备可与生产线同步控制 减少因停线而炉内产品一直在加热情况而使产品变形或起泡 加热设 备可在 1 2 秒内送出热辐射达到加热效果 生产线停止 亦可马上解除加热 以免造成产品不良 4 可分段控制 增加涂料适用性 用户使用之涂料一般分为溶剂性 水性和粉体等 而目前以溶剂性较多 溶剂性又有硝基型 二液型 单液烤漆型之分 以电木材质为例 以二液型 PU 单液烤漆型 压克力漆 较常用 涂料配方由供漆 厂视情况而定 所以加热设备应具有相当弹性 才能达到干燥目的 设备可分为三段控制 可依温度需 求设定 如 烤漆型涂料必须在一定温度 一定时间方可达到干燥目的 低 中 高温设计虽合理 但 较适用于 PU 涂料 再烤漆型涂料若加热时间不够 亦无效果 本烤炉设计可消除以上不足 且能达到更 隹效果 5 5 干净的加热过程 6 6 温度控制容易 且升温迅速 并较具安全性 7 7 热惯性小 不需要暖机 节省人力 四 灯管种类选择 四 灯管种类选择 二 合理选择红外辐射源 红外加热技术取得成效的必备条件是有一个良好的红外吸收体和一个与之能实现红外光谱匹配的辐射 源 这样才能形成完整的红外加热技术 取得高效率传热 达到节约能源的效果 红外辐射源可分为两 类 1 追求波段型光谱匹配的覆盖性红外辐射源 2 追求波长型光谱匹配的选择性红外辐射源 由于配制技术上的难度和考虑使用时具备一定的宽容度以适应多种加热干燥对象 故现在极少生产和使 用选择性红外辐射源 大量推广应用的几乎都是波段型匹配的覆盖性红外辐射源 市售的红外辐射源现有红外辐射器和红外涂料两种 前者是整体的红外辐射组件 后者仅是将红外涂料 涂覆在一般热源表面改造成红外辐射源 究竟选用整体的红外辐射器还是选用红外涂料 应视具体需要 和条件而定 一般建造新的加热炉时多购置现成的红外辐射器产品来组装使用 改造旧有加热设备时常 选用红外涂料涂覆到原有发热体表面藉以改变其辐射特性 形成红外辐射源 此外 红外组件辐射性能 随着时间而衰减到一定程度时 也往往利用在其表面重新涂覆一层红外涂料的办法来恢复其强红外辐射 特性 红外辐射器的种类很多 有灯式 管式 板式 带式 圈式以及其它特殊型式 不同热源的红外 辐射源的结构也不同 目前最多的是电热式红外辐射器 也有以煤气 天然气 液化石油气和蒸汽为热 源的红外辐射器 1 电气式红外线加热器 电气红外线加热器是利用电流通过电阻而发热 焦耳效应 高温的电阻器以辐射电磁波方式将能量传出 最常用的电阻器有钨丝与镍铬线 钨丝流通电流后温度可升高到约 2200 2500 C 辐射的电磁波穿透石 英玻璃外壳后传至被加热物 由于钨丝升温迅速 藉由电力电子组件如硅半导体控制整流器的控制 电 气放射器可快速 准确地达到预定的温度 产生所需波段的红外线 更由于钨丝可达高温 易产生高强 度红外线 适合用于需要高能量密度 温度控制精确 而又响应迅速的红外线应用场合 主要有下列几 种型式 1 红外线灯泡 椭圆球面内部侧面镀有反射材料 内部为钨丝 通电产生近红外线与可视光由抛物线锥面反射出来 加 热效果略逊 早期汽车板金烤漆之红外线加热炉常被采用 2 卤素红外线加热灯管 T3 灯管 管状石英玻璃管内封入灯丝抽掉空气充填卤素气体 通电灯丝色温高达 2500 2 波长较短 属于近红 外线区 投入电力约 85 转换成红外线 本型加热灯管之灯丝热容量小 在电源 ON OFF 的瞬间随温度上 升 100 下降到室温 升温快 瞬间达到 1800 C 之高温 在额定电压下之操作寿命为 5000 小时 灯 管两端引线固定座需加以冷却 通常用空气或水套冷却 使它保持在 300 C 以下 以确保使用寿命 超 照明技術培訓教材 照明產品工程培訓教材 过 300 C 以上引线固定座之扁平状钼线易起氧化 在封口处之玻璃与引线之间逐渐产生空隙 使空气进 入玻璃管内 最后使高温炽热之钨丝烧断 这点是在装设灯管时必须留意的事项 3 板式远红外线加热器 板式加热器是在板式的远红外线辐射体 金属板表面有远红外线涂料或陶瓷化处理两种 之内面装有电阻 丝 从电阻发热体经传热以加热辐射体 再从辐射体辐射出远红外线 本型加热器之特征为能量密度较 高 不需使用反射板 均温性良妤 适用于薄且面积大的工作件 各区段温度控制容易 4 管棒状红外线加热器 管 棒状加热器之管子可为不锈钢无缝管外皮以电浆处理成红外线辐射率很高的辐射面 而内部则穿入 镍铬丝 并将空隙填充入绝缘物如氧化镁之类 以增加温度之均匀性 两端通电即发出远红外线 另外 管子也有采用石英管 中波红外线 及陶磁管 管内放置镍铬线 通电后发出红外线来加热工件 各种加热器选择依工件之吸收特性 操作条件来选定 2 燃气式红外线加热器 1 多孔性陶瓷板燃烧器 Schwank Burner 多孔性陶瓷板燃烧器最早由德国希班克公司发展出来 陶瓷板其上有许多小的火孔 燃烧器工作时 燃 气 空气混合物以很小的速度 0 1 0 14 米 秒 由火孔逸出进行无焰燃烧 点火后 约 40 50 秒后陶磁板表 面温度便可达到 800 900C 暗红的陶瓷表面即产生近红外线 有约 45 能量会转变成红外线 此种 红外线波长 2 6m 最易被物质分子 高分子吸收 吸水性特强 最能节省能源 适用于食品如烤猪 鸡 鱼肉等 本型燃烧器国内已有数家在生产 每只容量在数百 5700kcal h 之间 强度约 80kW m2 2 强力瓦斯红外线加热器 类似多孔性陶瓷板燃烧器但面积较大 燃料与空气预先混合后再供给燃烧器 这一点与多孔性陶瓷扳燃 烧器不同 混合气之均匀性较妤 燃烧器为耐高温多孔陶瓷板 发射波长较多孔性陶瓷板燃烧器更短之 红外线 由工件之温度测定 经温度控制器 混合气流量控制阀 以达到温度控制之目的 本型加热器 单位面积上的发出辐射线强度可达 140kW m2 几乎为多孔性陶瓷板燃烧器之 2 倍 适用于粉体涂装干 燥 3 远红外线管式加热器 加热器形状为长立方体 内排列辐射管其后面为反射板 辐射管采用耐热钢管 钢管外层表面为经陶质 化处理过之高辐射率材料 各辐射管前面通气口设有燃烧器及点火系统 尾端连接排气出口至排风机 4 远红外线板式加热器 加热器形状为长立方体 辐射板采用耐热钢板 板之表面经陶质化处理之高辐射率材料 有平面及波浪 形 厚度 0 3 3mm 宽 1 米 长 3 米 通常辐射板之热气信道 30mm 信道中间以 Z 型不锈钢补强并区 隔两面之钢板 以确保通道尺寸之正确性与防止受热引起之变形 热板通道内之风速维持在 10 15m sec 以 15m sec 为优可减少热板表面温度梯度 目前热板表面温度在 450C 以内 使用热风由共通之热风产 生器供应数组之加热器用 本型加热器可用于木器 电着涂装品 食品等对水及高分子物质之加热加工 极为适用 各种电热 红外线热源之特征 种类特性 钨丝 镍铬线 低温型面版加热器 灯泡 T3 石英管 石英管 金属管 热源温度范围 3000 4000 F 3000 4000 F 1400 1800 F 1000 1400 F 400 1100 F 亮度 透白 透白 樱桃红 暗红 看不到可