Инфрачервено отопление с въглеродни влакна: Принципи и приложения

Вчера следобед изпратихме 15 отоплителни тръби от въглеродни влакна, всеки с дължина 1,8 м, със спецификация 380 V и 2000 W. Тази дължина е сравнително голяма. Днес ще продължа да представям принципа на нагряване на отоплителните тръби от въглеродни влакна и ще обсъждам отраслите, в които те се използват основно. Ще споделя няколко казуса от различни индустрии, от които всеки може да се поучи.

Основни познания за инфрачервеното излъчване

Първо, нека започнем с някои основни познания за инфрачервеното излъчване. Това е кратък преглед; подробното обяснение може лесно да запълни цяла лекция по физика, така че нека заедно да научим повече.

Процес на нагряване на тръби за отопление с въглеродни влакна

Когато отоплителна тръба от въглеродни влакна е под напрежение, той излъчва оранжево-червена светлина и едновременно с това произвежда инфрачервено излъчване, което нагрява околните обекти. Температурата на повърхността на нагревателната тръба може да надхвърли 500°C. Процесът на нагряване обединява трите обичайни начина на пренос на топлина: топлинна проводимост, топлинна конвекция и топлинно излъчване, като топлинното излъчване е основният начин. По-долу ще представя тези три режима на пренос на топлина.

Топлинна проводимост

Топлинна проводимост се отнася до процеса, при който топлината се пренася от по-високотемпературната част на даден обект към по-нискотемпературната част на обекта. Топлопроводността се проявява в твърди тела, течности и газове, но строго погледнато, тя е чиста топлопроводност само в твърди тела. Дори в неподвижни течности се появява естествена конвекция поради разликата в плътността, причинена от температурния градиент, което означава, че в течностите едновременно протичат топлинна конвекция и топлинна проводимост. Често срещан пример в ежедневието е нагряването на единия край на железен прът над огън и усещането, че другият край става горещ - това е топлинна проводимост. Друг пример е дръжката на шпатула, която се нагрява по време на готвене, което също е форма на топлинна проводимост.

Термична конвекция

Термична конвекция, известен също като конвективен топлообмен, е процес на пренос на топлина, причинен от относителното движение на частици в течност. Този начин на пренос на топлина може да се осъществи само във флуиди (газове и течности) и винаги е придружен от проводимост, причинена от движението на молекулите на флуида.

Топлинната конвекция може да бъде разделена на два вида:

• От Medium: Газова конвекция и течна конвекция, като газовата конвекция е по-видима от течната.
• По причина: Естествената конвекция, причинена единствено от разликите в плътността на горещата и студената част на флуида, обикновено е с ниска скорост на потока. Принудителната конвекция, причинена от натиска на различни помпи, вентилатори или други външни сили, често има висок дебит.

Най-често срещаният пример за топлинна конвекция в ежедневието е кипенето на водата.

Топлинно излъчване

Топлинно излъчване се отнася до явлението, при което даден обект излъчва електромагнитни вълни в зависимост от температурата си. Всеки обект с температура над абсолютната нула може да излъчва топлинно излъчване и колкото по-висока е температурата, толкова по-голяма е общата излъчена енергия. Спектърът на топлинното излъчване е непрекъснат и теоретично обхваща дължини на вълните от 0 до ∞. По-голямата част от топлинното излъчване се излъчва чрез по-дългите вълни във видимата светлина и инфрачервения спектър.

При по-ниски температури излъчването се проявява главно в невидимата инфрачервена област. Когато температурата достигне 300°C, най-силната дължина на вълната в топлинното излъчване попада в инфрачервената област. Когато температурата е между 500°C и 800°C, най-силният компонент с дължина на вълната се измества към областта на видимата светлина.

Енергията, излъчвана (или поглъщана) от дадена повърхност за единица време и за единица площ, е свързана с характера и температурата на повърхността. Колкото по-тъмна и по-груба е повърхността, толкова по-голяма е нейната способност да излъчва (или поглъща) енергия. Всички обекти излъчват енергия към заобикалящата ги среда под формата на електромагнитни вълни. Когато тези вълни се сблъскат с обект по пътя на разпространението си, те възбуждат микроскопичните частици в обекта, което води до нагряването му.

Дори на разстояние от пламъка усещаме топлина - това се дължи на инфрачервеното излъчване, което ни кара да се чувстваме топли. Най-честата употреба на топлинното излъчване е седенето до огъня, докато нагревателят за ръце например използва различен начин на пренос на топлина и не бива да се бърка. Инфрачервеното лъчение, излъчвано от отоплителните тръби от въглеродни влакна, е в същия диапазон на дължината на вълната като това, което се произвежда от горящи пламъци, вариращ от 2,0 до 15 микрона.

Материали като храни, текстил, бои и култури абсорбират най-лесно този диапазон от дължини на вълните. Следователно, когато тези материали са изложени на инфрачервеното лъчение, излъчвано от нагревателните тръби от въглеродни влакна, те поглъщат лъчението и го превръщат в топлина, като повишават температурата на материала, за да постигнат ефект на сушене, нагряване или втвърдяване. При нагряване с инфрачервено лъчение нагряваното вещество поглъща лъчението по-ефективно поради резонанса между абсорбционната лента на материала и дължината на вълната на инфрачервения спектър. По този начин се максимизира абсорбирането на инфрачервената топлина, бързо се повишава температурата и се подобрява ефективността на нагряването, което от своя страна повишава ефективността на производството.

Приложение в автомобилната индустрия

В процеса на производство на автомобили, отоплителни тръби от въглеродни влакна се използват най-често в бояджийски кабини, както беше споменато в предишни статии. Поради това тук няма да се спирам по-подробно на приложението на инфрачервените нагревателни тръби от въглеродни влакна в кабини за боядисване.

Приложение в индустрията за печатане и багрене на текстил

В производството на текстилни изделия за печат и боядисване типични примери за инфрачервено нагряване са оборудване като машини с плочи, тунелни сушилни и мобилни сушилни машини. Когато нагревателната тръба от въглеродни влакна е под напрежение, тя излъчва оранжево-жълта светлина и инфрачервено лъчение с дължина на вълната от 2,0 до 15 микрона. Този диапазон на дължината на вълната съвпада с диапазона на поглъщане на много текстилни материали и водоразтворими багрила. Когато се нагрява с инфрачервено лъчение, текстилът или багрилото абсорбират бързо инфрачервената топлина поради съвпадащата дължина на вълната, като бързо повишават температурата, подобряват ефективността на нагряване и повишават ефективността на производството.

GlobalQT е водещ производител, специализиран във висококачествени кварцови нагревателни тръби и решения. За повече информация посетете нашите уебсайт или се свържете с нас на contact@globalquartztube.com.