Chauffage infrarouge par fibre de carbone : Principes et applications

Hier après-midi, nous avons expédié 15 tubes chauffants en fibre de carboneChaque appareil a une longueur de 1,8 mètre, avec une spécification de 380V et 2000W. Cette longueur est relativement importante. Aujourd'hui, je vais continuer à présenter le principe de chauffage des tubes chauffants en fibre de carbone et discuter des industries dans lesquelles ils sont principalement utilisés. Je partagerai quelques études de cas de différentes industries pour que tout le monde puisse en tirer des leçons.

Connaissances de base sur le rayonnement infrarouge

Commençons par quelques connaissances de base sur le rayonnement infrarouge. Il s'agit d'un bref aperçu ; une explication détaillée pourrait facilement occuper tout un cours de physique, alors travaillons ensemble pour en savoir plus.

Processus de chauffage des tubes chauffants en fibre de carbone

Lorsque le tube chauffant en fibre de carbone est alimenté, il émet une lumière rouge-orange et produit simultanément un rayonnement infrarouge qui réchauffe les objets environnants. La température de surface du tube chauffant peut dépasser 500°C. Le processus de chauffage intègre les trois modes de transfert de chaleur courants : la conduction thermique, la convection thermique et le rayonnement thermique, le rayonnement thermique étant le mode principal. Je présenterai ci-dessous ces trois modes de transfert de chaleur.

Conduction thermique

Conduction thermique désigne le processus par lequel la chaleur est transférée de la partie la plus chaude d'un objet à la partie la plus froide le long de l'objet. La conduction thermique se produit dans les solides, les liquides et les gaz, mais à proprement parler, elle n'est pure que dans les solides. Même dans les fluides stationnaires, la convection naturelle se produit en raison de la différence de densité causée par le gradient de température, ce qui signifie que la convection et la conduction thermiques se produisent simultanément dans les fluides. Un exemple courant dans la vie quotidienne consiste à chauffer une extrémité d'une barre de fer au-dessus d'un feu et à sentir l'autre extrémité devenir chaude : c'est la conduction thermique. Un autre exemple est le manche d'une spatule qui devient chaud pendant la cuisson, ce qui est également une forme de conduction thermique.

Convection thermique

Convection thermiqueLe transfert de chaleur par convection, également connu sous le nom de transfert de chaleur par convection, est le processus de transfert de chaleur causé par le mouvement relatif des particules à l'intérieur d'un fluide. Ce mode de transfert de chaleur ne peut se produire que dans les fluides (gaz et liquides) et est toujours accompagné de la conduction causée par le mouvement des molécules de fluide.

La convection thermique peut être classée en deux catégories :

• Par Medium: La convection gazeuse et la convection liquide, la convection gazeuse étant plus apparente que la convection liquide.
• Par cause: La convection naturelle, causée uniquement par les différences de densité entre les parties chaudes et froides du fluide, a généralement un faible débit. La convection forcée, causée par la poussée de diverses pompes, ventilateurs ou autres forces externes, a souvent un débit élevé.

L'exemple le plus courant de convection thermique dans la vie quotidienne est l'ébullition de l'eau.

Rayonnement thermique

Rayonnement thermique Le rayonnement thermique désigne le phénomène par lequel un objet émet des ondes électromagnétiques en raison de sa température. Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu peut émettre un rayonnement thermique, et plus la température est élevée, plus l'énergie totale émise est importante. Le spectre du rayonnement thermique est continu et couvre théoriquement les longueurs d'onde de 0 à ∞. La majeure partie du rayonnement thermique est transmise par les grandes longueurs d'onde du spectre de la lumière visible et de l'infrarouge.

À des températures plus basses, le rayonnement se produit principalement dans la région invisible de l'infrarouge. Lorsque la température atteint 300°C, la longueur d'onde la plus forte du rayonnement thermique se situe dans la région infrarouge. Lorsque la température se situe entre 500°C et 800°C, la longueur d'onde la plus forte se déplace vers la région de la lumière visible.

L'énergie émise (ou absorbée) par une surface par unité de temps et par unité de surface est liée à la nature et à la température de la surface. Plus la surface est sombre et rugueuse, plus sa capacité à émettre (ou à absorber) de l'énergie est grande. Tous les objets émettent de l'énergie vers leur environnement sous forme d'ondes électromagnétiques. Lorsque ces ondes rencontrent un objet sur leur chemin de propagation, elles excitent les particules microscopiques à l'intérieur de l'objet, ce qui provoque son échauffement.

Même à distance d'une flamme, nous pouvons sentir la chaleur, grâce au rayonnement infrarouge, qui nous donne une sensation de chaleur. L'utilisation la plus courante du rayonnement thermique est de s'asseoir près d'un feu, alors qu'un chauffe-mains, par exemple, utilise un mode de transfert de chaleur différent et ne doit pas être confondu. Le rayonnement infrarouge émis par les tubes chauffants en fibre de carbone se situe dans la même bande de longueur d'onde que celui produit par les flammes, entre 2,0 et 15 microns.

Les matériaux tels que les aliments, les textiles, les peintures et les cultures absorbent le plus facilement cette gamme de longueurs d'onde. Par conséquent, lorsque ces matériaux sont exposés au rayonnement infrarouge émis par les tubes chauffants en fibre de carbone, ils absorbent le rayonnement et le convertissent en chaleur, augmentant ainsi la température du matériau pour obtenir des effets de séchage, de chauffage ou de durcissement. Lors du chauffage par rayonnement infrarouge, la substance chauffée absorbe plus efficacement le rayonnement en raison de la résonance entre la bande d'absorption du matériau et la longueur d'onde infrarouge. Cela maximise l'absorption de la chaleur infrarouge, augmentant rapidement la température et améliorant l'efficacité du chauffage, ce qui à son tour améliore l'efficacité de la production.

Application dans l'industrie automobile

Dans le processus de fabrication automobile, tubes chauffants en fibre de carbone sont le plus souvent utilisés dans les cabines de peinture, comme indiqué dans les articles précédents. Par conséquent, je ne m'étendrai pas davantage sur l'application des tubes chauffants infrarouges en fibre de carbone dans les cabines de peinture.

Application dans l'industrie de l'impression et de la teinture des textiles

Dans l'industrie de l'impression et de la teinture des textiles, les équipements tels que les machines à platine, les sécheurs à tunnel et les machines de séchage mobiles sont des exemples typiques de chauffage infrarouge. Lorsque le tube chauffant en fibre de carbone est alimenté, il émet une lumière jaune-orange et un rayonnement infrarouge, avec une bande de longueur d'onde de 2,0 à 15 microns. Cette gamme de longueurs d'onde correspond à la bande d'absorption de nombreux textiles et colorants solubles dans l'eau. Lorsqu'il est chauffé par un rayonnement infrarouge, le textile ou le colorant absorbe rapidement la chaleur infrarouge en raison de la longueur d'onde correspondante, ce qui augmente rapidement la température, améliore l'efficacité du chauffage et augmente l'efficacité de la production.

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