Figyelembe veszik-e az infravörös szórást, amikor szénszálas fűtőcsöveket használnak nedves anyagok szárítására az ipari termelésben?

Az ipari termelésben az elektromos fűtést általában nedves anyagok melegítésére és szárítására használják. A szárítás fő elvei a következők: az első az anyagok magas környezeti hőmérsékleten történő melegítését jelenti a szárítás elérése érdekében; a második mikrohullámokat használ az anyagok melegítésére és szárítására; a harmadik infravörös sugárzású fűtést alkalmaz; a negyedik pedig alacsony hőmérsékletű dehidratációs szárítást. Ezek az eljárások technikájukban különböznek egymástól, de a céljuk ugyanaz: a nedvesség kiszorítása a nedves anyagokból, ami száraz terméket eredményez a tárolási és szállítási költségek és a tárolási idő csökkentése érdekében.

Ma röviden tárgyaljuk meg, hogy figyelembe kell-e vennünk az anyagok mikroszkopikus szerkezetét és annak hatását az infravörös sugárzás visszaverésére és szórására, amikor szénszálas fűtőcsöveket használunk szárításra.

A sugárzás szórásának intenzitása folyadékok és szilárd anyagok esetében egyenesen arányos a termodinamikai hőmérsékletükkel, és befolyásolja az anyag sűrűsége, jellemzően a nagyobb sűrűséggel nő. Emellett összefügg a folyadék felületi feszültségével, és a felületi feszültség csökkenésével nő. A víznek van a legnagyobb felületi feszültségi együtthatója, ezért a többi folyadékhoz képest kisebb a sugárzás szórása.

Amikor a közép- és hosszúhullámú infravörös sugárzás kölcsönhatásba lép a keményítőszemcsékkel vagy a növényi sejtekkel, összetett rezgéseket gerjeszt. Ezért a részecske rezgései nem állandóak, és a részecske sugárzásának szórása magában foglalja a visszaverődés, a fénytörés és a másodlagos sugárzás együttes hatását.

A molekuláris szintű szórási jelenségek általában ott jelentkeznek, ahol az anyag heterogén, például sűrűséggradiens, nedvességgradiens, hőmérsékletgradiens, anizotrópia és szerkezeti inhomogenitások jellemzik. Az anyagon belüli szabálytalan pórusok és kapillárisok, valamint a kapilláris folyadékfelületek szélei sugárzási szóródást és a sugárzás irányának változását okozhatják. Ezért a szénszálas fűtőcsövek infravörös sugárzásának fűtési hatásainak vizsgálatakor figyelembe kell venni, hogy ezek a szórási hatások befolyásolhatják-e a sugárzást.

A növényi anyagok pórusfalai és sejtmembránjai kolloid részecskékből állnak, amelyek szóródási központként szolgálnak az anyagban, ami többszörös szóródáshoz vezet. Még az 1μm-nél kisebb vastagságú anyagokban is előfordulhat több mint két példányban többszörös szóródás, amely elnyeli a sugárzási energiát. Következésképpen az anyag jellemzői és a sugárzó hőátadás szorosan összefüggnek.

Az olyan anyagok, mint a fa, a tea és a gyümölcsök porózus kolloidális struktúrákkal rendelkeznek, amelyek 20μm hullámhossz körül magas abszorpciós sávokat mutatnak az infravörös sugárzás számára. Ez a magas abszorpció annak köszönhető, hogy a porózus kolloid szerkezet minden összetevője elnyeli az infravörös sugárzást. Ezért amikor szénszálas fűtőcsöveket használunk ezen anyagok fűtésére vagy szárítására, elengedhetetlen, hogy az anyagok abszorpciós csúcshullámhosszának megfelelő legyen.

A nedvességet tartalmazó anyagok, különösen bizonyos spektrális sávokon belül, alacsony infravörös sugárzási reflexiót mutatnak. Ez különösen a nedvességet tartalmazó fa felszíni rétegeiben figyelhető meg, ami csökkent fényvisszaverő képességet eredményez. A nedvességtartalom növekedésével ezekben a spektrális sávokban az infravörös sugárzási energia elnyelési aránya is növekszik.