Взема ли се предвид инфрачервеното разсейване при използването на нагревателни тръби от въглеродни влакна за изсушаване на мокри материали в промишленото производство?

В промишленото производство електрическото нагряване обикновено се използва за нагряване и изсушаване на мокри материали. Основните принципи на сушене включват следното: първият включва нагряване на материалите чрез висока температура на околната среда за постигане на сушене; вторият използва микровълни за нагряване и сушене на материалите; третият използва нагряване с инфрачервено лъчение; четвъртият включва нискотемпературно дехидратационно сушене. Тези процеси се различават по техника, но имат една и съща цел: да се изхвърли влагата от мокрите материали, в резултат на което да се получи сух продукт, за да се намалят разходите за съхранение и транспортиране и продължителността на съхранение.

Днес ще обсъдим накратко дали е необходимо да вземем под внимание микроскопичната структура на материалите и тяхното въздействие върху отразяването и разсейването на инфрачервеното лъчение, когато използваме нагревателни тръби от въглеродни влакна за сушене.

Интензитетът на разсейване на лъчението от течности и твърди тела е правопропорционален на тяхната термодинамична температура и се влияе от плътността на материала, като обикновено се увеличава при по-голяма плътност. Освен това тя е свързана с повърхностното напрежение на течността, като се увеличава с намаляване на повърхностното напрежение. Водата е с най-висок коефициент на повърхностно напрежение, поради което показва по-ниско разсейване на радиацията в сравнение с други течности.

Когато инфрачервеното лъчение със средни и дълги вълни взаимодейства с гранулите на нишестето или растителните клетки, то възбужда сложни вибрации. Следователно вибрациите на частицата не са постоянни и разсейването на лъчението от частицата включва комбинираните ефекти на отражение, пречупване и вторично излъчване.

Явленията на разсейване на молекулярно ниво обикновено се проявяват там, където материалът е хетерогенен, например в области с градиенти на плътността, градиенти на влажността, температурни градиенти, анизотропия и структурни нееднородности. Неправилните пори и капиляри в материала, както и ръбовете на капилярните повърхности на течностите, могат да предизвикат разсейване на лъчението и промени в посоката на излъчване. Следователно, когато се изследва ефектът от нагряването на инфрачервеното излъчване на нагревателни тръби от въглеродни влакна, е необходимо да се вземе предвид дали тези ефекти на разсейване могат да повлияят на излъчването.

Стените на порите и клетъчните мембрани на растителните материали се състоят от колоидни частици, които служат като центрове на разсейване в материала, което води до многократно разсейване. Дори в материали с дебелина под 1 μm могат да се появят повече от два случая на многократно разсейване, което поглъща енергията на лъчението. Следователно характеристиките на материала и радиационният топлообмен са тясно свързани.

Вещества като дървесина, чай и плодове имат порести колоидни структури, които се характеризират с високи абсорбционни ленти за инфрачервено излъчване с дължина на вълната около 20 μm. Това високо поглъщане се дължи на факта, че всички компоненти на порестата колоидна структура поглъщат инфрачервеното лъчение. Ето защо, когато се използват нагревателни тръби от въглеродни влакна за нагряване или сушене на тези материали, е важно да се съобразят пиковите дължини на вълните на поглъщане на материалите.

Материалите, съдържащи влага, особено в определени спектрални ленти, имат ниска отражателна способност за инфрачервеното излъчване. Това е особено забележимо в повърхностните слоеве на дървесината, съдържаща влага, което води до намалена отразяваща способност. С увеличаване на съдържанието на влага в тези спектрални ленти се увеличава и степента на поглъщане на енергията на инфрачервеното излъчване.