Pemanasan Inframerah Serat Karbon: Prinsip & Aplikasi

Kemarin sore, kami mengirimkan 15 tabung pemanas serat karbonmasing-masing sepanjang 1,8 meter, dengan spesifikasi 380V dan 2000W. Panjang ini relatif panjang. Hari ini, saya akan terus memperkenalkan prinsip pemanasan tabung pemanas serat karbon dan membahas industri di mana mereka terutama digunakan. Saya akan membagikan beberapa studi kasus dari berbagai industri agar semua orang dapat belajar darinya.

Pengetahuan Dasar tentang Radiasi Inframerah

Pertama, mari kita mulai dengan beberapa pengetahuan dasar tentang radiasi inframerah. Ini adalah tinjauan singkat; penjelasan yang mendetail dapat dengan mudah memenuhi seluruh kuliah fisika, jadi mari kita bekerja sama untuk mempelajari lebih lanjut.

Proses Pemanasan Tabung Pemanas Serat Karbon

Ketika tabung pemanas serat karbon diberi energi, ia memancarkan cahaya oranye-merah dan secara bersamaan menghasilkan radiasi inframerah yang memanaskan benda-benda di sekelilingnya. Suhu permukaan tabung pemanas bisa melebihi 500°C. Proses pemanasan mengintegrasikan tiga mode perpindahan panas yang umum: konduksi termal, konveksi termal, dan radiasi termal, dengan radiasi termal sebagai mode utama. Di bawah ini, saya akan memperkenalkan ketiga mode perpindahan panas ini.

Konduksi Termal

Konduksi termal mengacu pada proses di mana panas ditransfer dari bagian suhu yang lebih tinggi dari suatu objek ke bagian suhu yang lebih rendah di sepanjang objek. Konduksi termal terjadi pada zat padat, cairan, dan gas, tetapi sebenarnya, ini adalah konduksi termal murni hanya pada zat padat. Bahkan dalam fluida yang tidak bergerak, konveksi alami terjadi karena perbedaan densitas yang disebabkan oleh gradien suhu, yang berarti bahwa konveksi termal dan konduksi termal terjadi secara bersamaan dalam fluida. Contoh umum dalam kehidupan sehari-hari adalah memanaskan salah satu ujung batang besi di atas api dan merasakan ujung yang lain menjadi panas-ini adalah konduksi termal. Contoh lainnya adalah gagang spatula yang menjadi panas ketika memasak, yang juga merupakan bentuk konduksi termal.

Konveksi Termal

Konveksi termaljuga dikenal sebagai perpindahan panas konvektif, adalah proses perpindahan panas yang disebabkan oleh pergerakan relatif partikel di dalam fluida. Cara perpindahan panas ini hanya dapat terjadi pada fluida (gas dan cairan) dan selalu disertai dengan konduksi yang disebabkan oleh pergerakan molekul fluida.

Konveksi termal dapat diklasifikasikan secara luas menjadi dua jenis:

• Oleh Medium: Konveksi gas dan konveksi cair, dengan konveksi gas lebih jelas daripada konveksi cair.
• Oleh Penyebab: Konveksi alami, yang murni disebabkan oleh perbedaan densitas antara bagian fluida yang panas dan dingin, umumnya memiliki laju aliran yang rendah. Konveksi paksa, yang disebabkan oleh dorongan berbagai pompa, kipas angin, atau kekuatan eksternal lainnya, sering kali memiliki laju aliran yang tinggi.

Contoh konveksi termal yang paling umum dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika air mendidih.

Radiasi Termal

Radiasi termal mengacu ke fenomena di mana suatu objek memancarkan gelombang elektromagnetik karena suhunya. Benda apa pun dengan suhu di atas nol mutlak, bisa memancarkan radiasi termal, dan semakin tinggi suhunya, semakin besar total energi yang dipancarkan. Spektrum radiasi termal bersifat kontinu, secara teoretis mencakup panjang gelombang dari 0 hingga ∞. Sebagian besar radiasi termal ditransmisikan melalui panjang gelombang yang lebih panjang dalam spektrum cahaya tampak dan inframerah.

Pada suhu yang lebih rendah, radiasi terutama terjadi di wilayah inframerah yang tidak terlihat. Apabila suhu mencapai 300°C, panjang gelombang terkuat dalam radiasi termal berada dalam wilayah inframerah. Apabila suhu antara 500°C dan 800°C, komponen panjang gelombang terkuat bergeser ke wilayah cahaya tampak.

Energi yang dipancarkan (atau diserap) oleh suatu permukaan per satuan waktu dan per satuan luas, terkait dengan sifat dan suhu permukaan. Semakin gelap dan kasar permukaannya, semakin besar kemampuannya untuk memancarkan (atau menyerap) energi. Semua benda memancarkan energi ke sekelilingnya dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang ini bertemu dengan suatu objek di sepanjang jalur perambatannya, gelombang ini akan menggairahkan partikel-partikel mikroskopis di dalam objek tersebut, sehingga menyebabkan objek tersebut menjadi panas.

Bahkan dari jarak jauh dari nyala api, kita bisa merasakan panasnya-ini disebabkan oleh radiasi inframerah, yang membuat kita merasa hangat. Penggunaan radiasi panas yang paling umum adalah duduk di dekat api, sedangkan penghangat tangan, misalnya, menggunakan mode perpindahan panas yang berbeda dan tidak perlu dikacaukan. Radiasi inframerah yang dipancarkan oleh tabung pemanas serat karbon berada pada pita panjang gelombang yang sama seperti yang dihasilkan oleh nyala api, berkisar antara 2,0 hingga 15 mikron.

Bahan-bahan seperti makanan, tekstil, cat, dan tanaman menyerap rentang panjang gelombang ini dengan sangat mudah. Oleh karena itu, apabila bahan-bahan ini terpapar radiasi inframerah yang dipancarkan oleh tabung pemanas serat karbon, bahan-bahan ini menyerap radiasi dan mengubahnya menjadi panas, meningkatkan suhu bahan untuk mencapai efek pengeringan, pemanasan, atau pengawetan. Saat memanaskan dengan radiasi infra merah, zat yang dipanaskan menyerap radiasi dengan lebih efisien karena adanya resonansi antara pita serapan material dan panjang gelombang infra merah. Hal ini memaksimalkan penyerapan panas inframerah, meningkatkan suhu secara cepat dan meningkatkan efisiensi pemanasan, yang pada gilirannya meningkatkan efisiensi produksi.

Aplikasi dalam Industri Otomotif

Dalam proses manufaktur otomotif, tabung pemanas serat karbon paling umum digunakan dalam bilik cat, seperti yang disebutkan dalam artikel terdahulu. Oleh karena itu, saya tidak akan menguraikan lebih jauh mengenai penerapan tabung pemanas inframerah serat karbon di bilik cat di sini.

Aplikasi dalam Industri Pencetakan dan Pencelupan Tekstil

Dalam industri pencetakan dan pencelupan tekstil, peralatan seperti mesin pelat, pengering terowongan, dan mesin pengering bergerak adalah contoh khas pemanasan inframerah. Apabila tabung pemanas serat karbon diberi energi, tabung ini memancarkan cahaya jingga-kuning dan radiasi inframerah, dengan pita panjang gelombang 2,0 hingga 15 mikron. Kisaran panjang gelombang ini cocok dengan pita penyerapan banyak tekstil dan pewarna yang larut dalam air. Apabila dipanaskan dengan radiasi inframerah, tekstil atau pewarna menyerap panas inframerah dengan cepat karena panjang gelombang yang cocok, dengan cepat menaikkan suhu, meningkatkan efisiensi pemanasan, dan meningkatkan efisiensi produksi.

GlobalQT adalah produsen terkemuka yang berspesialisasi dalam kualitas tinggi tabung pemanas kuarsa dan solusi. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi halaman situs web atau hubungi kami di hubungi@globalquartztube.com.