Süsinikkiust infrapunaküte: Põhimõtted ja rakendused

Eile pärastlõunal saatsime 15 süsinikkiust küttetorud, igaüks 1,8 meetri pikkune, spetsifikatsiooniga 380V ja 2000W. See pikkus on suhteliselt pikk. Täna jätkan süsinikkiust küttetorude küttepõhimõtte tutvustamist ja arutan tööstusharusid, kus neid peamiselt kasutatakse. Jagan mõned juhtumiuuringud erinevatest tööstusharudest, et kõik saaksid sellest õppida.

Põhiteadmised infrapunakiirguse kohta

Alustame kõigepealt mõningate põhiteadmistega infrapunakiirguse kohta. See on lühike ülevaade; üksikasjalik selgitus võiks kergesti täita terve füüsika loengu, nii et töötame koos, et rohkem teada saada.

Süsinikkiust küttetorude kuumutamisprotsess

Kui süsinikkiust küttetoru on ergastatud, kiirgab see oranžipunast valgust ja tekitab samal ajal infrapunakiirgust, mis soojendab ümbritsevaid objekte. Küttetoru pinnatemperatuur võib ületada 500 °C. Soojendusprotsessis on ühendatud kolm tavalist soojusülekande viisi: soojusjuhtivus, soojuskonvektsioon ja soojuskiirgus, kusjuures soojuskiirgus on peamine viis. Järgnevalt tutvustan neid kolme soojusülekandeviisi.

Soojusjuhtivus

Soojusjuhtivus viitab protsessile, mille käigus soojus kantakse üle objekti kõrgema temperatuuriga osast objekti madalama temperatuuriga osasse. Soojusjuhtivus esineb tahketes, vedelikes ja gaasides, kuid rangelt võttes on tegemist puhta soojusjuhtivusega ainult tahketes kehades. Isegi statsionaarsetes vedelikes toimub loomulik konvektsioon tänu temperatuurigradiendist põhjustatud tiheduse erinevusele, mis tähendab, et vedelikes toimuvad samaaegselt nii soojuskonvektsioon kui ka soojusjuhtivus. Igapäevaelus on tavaline näide, kui kuumutame rauast varda ühte otsa tule kohal ja tunneme, kuidas teine ots kuumeneb - see on soojusjuhtivus. Teine näide on spaatli käepide, mis muutub kuumaks toiduvalmistamise ajal, mis on samuti soojusjuhtivuse vorm.

Termiline konvektsioon

Termiline konvektsioon, tuntud ka kui konvektiivne soojusülekanne, on soojusülekande protsess, mis on põhjustatud osakeste suhtelisest liikumisest vedelikus. See soojusülekande viis võib toimuda ainult vedelikes (gaasides ja vedelikes) ja sellega kaasneb alati vedeliku molekulide liikumisest põhjustatud soojusjuhtivus.

Soojuskonvektsiooni võib laias laastus jagada kahte liiki:

• Mediumi poolt: Gaasikonvektsioon ja vedelikukonvektsioon, kusjuures gaasikonvektsioon on ilmsem kui vedelikukonvektsioon.
• Põhjuse järgi: Looduslik konvektsioon, mis on põhjustatud puhtalt tiheduse erinevusest vedeliku kuuma ja külma osa vahel, on üldiselt väikese voolukiirusega. Sundkonvektsioonil, mis on põhjustatud erinevate pumpade, ventilaatorite või muude väliste jõudude survestamisest, on sageli suur voolukiirus.

Kõige tavalisem näide soojuskonvektsiooni kohta igapäevaelus on vee keetmine.

Soojuskiirgus

Soojuskiirgus viitab nähtusele, mille puhul objekt kiirgab oma temperatuuri tõttu elektromagnetlaineid. Iga objekt, mille temperatuur ületab absoluutset nulli, võib kiirata soojuskiirgust, ja mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on kogu kiiratav energia. Soojuskiirguse spekter on pidev, hõlmates teoreetiliselt lainepikkusi 0 kuni ∞. Suurem osa soojuskiirgusest kiirgab pikema lainepikkuse kaudu nähtava valguse ja infrapuna spektris.

Madalamatel temperatuuridel toimub kiirgus peamiselt nähtamatus infrapunapiirkonnas. Kui temperatuur saavutab 300 °C, langeb soojuskiirguse tugevaim lainepikkus infrapuna piirkonda. Kui temperatuur on vahemikus 500 °C kuni 800 °C, nihkub tugevaim lainepikkuskomponent nähtava valguse piirkonda.

Pinna poolt ajaühiku ja pindalaühiku kohta kiiratav (või neelduv) energia on seotud pinna olemuse ja temperatuuriga. Mida tumedam ja krobelisem on pind, seda suurem on selle võime energiat kiirata (või neelata). Kõik objektid kiirgavad energiat ümbritsevasse keskkonda elektromagnetiliste lainete kujul. Kui need lained kohtuvad oma levikuteel objektiga, ergastavad nad objekti sees olevaid mikroskoopilisi osakesi, põhjustades selle kuumenemise.

Isegi leegist eemal olles võime me tunda soojust - see on tingitud infrapunakiirgusest, mis tekitab meile soojatunnet. Kõige tavalisem soojuskiirguse kasutamine on tule ääres istumine, samas kui näiteks käesoojendaja kasutab teistsugust soojusülekande viisi ja seda ei tohiks segi ajada. Süsinikkiust soojendustorude poolt kiiratav infrapunakiirgus on samas lainepikkuse vahemikus kui põleva leegi poolt tekitatud kiirgus, mis ulatub 2,0 kuni 15 mikronini.

Sellised materjalid nagu toit, tekstiil, värv ja põllukultuurid neelavad seda lainepikkuse vahemikku kõige kergemini. Seetõttu, kui need materjalid puutuvad kokku süsinikkiust soojendustorude poolt kiirgava infrapunakiirgusega, neelavad nad kiirgust ja muudavad selle soojuseks, tõstes materjali temperatuuri, et saavutada kuivatamise, kuumutamise või kõvenemise mõju. Infrapunakiirgusega kuumutamisel neelab kuumutatav aine kiirgust tõhusamalt, kuna materjali neeldumisriba ja infrapuna lainepikkuse vahel on resonants. See maksimeerib infrapunasoojuse neeldumist, tõstes kiiresti temperatuuri ja parandades kuumutamise tõhusust, mis omakorda suurendab tootmise tõhusust.

Kohaldamine autotööstuses

Autotööstusprotsessis, süsinikkiust küttetorud kasutatakse kõige sagedamini värvikabiinides, nagu on mainitud eelmistes artiklites. Seetõttu ei räägi ma siinkohal lähemalt süsinikkiust infrapunaküttetorude kasutamisest värvikabiinides.

Kasutamine tekstiilitrükkimise ja -värvimise tööstuses

Tekstiilitööstuses on infrapunakiirguse tüüpilisteks näideteks sellised seadmed nagu plaadimasinad, tunnelkuivatid ja teisaldatavad kuivatusmasinad. Kui süsinikkiust kuumutustoru on pingestatud, kiirgab see oranžikollast valgust ja infrapunakiirgust, mille lainepikkuse vahemik on 2,0-15 mikronit. See lainepikkuse vahemik vastab paljude tekstiilide ja vees lahustuvate värvainete neeldumisribale. Infrapunakiirgusega kuumutamisel neelab tekstiil või värvaine sobiva lainepikkuse tõttu infrapunasoojuse kiiresti, tõstes kiiresti temperatuuri, parandades kuumutamise tõhusust ja suurendades tootmise tõhusust.

GlobalQT on juhtiv tootja, kes on spetsialiseerunud kvaliteetsetele kvartsküttetorud ja lahendused. Lisateabe saamiseks külastage meie veebisait või võtke meiega ühendust aadressil contact@globalquartztube.com.