탄소 섬유 적외선 가열: 원리 및 응용 분야

어제 오후, 15 탄소 섬유 히팅 튜브길이가 각각 1.8미터이고 사양은 380V 및 2000W입니다. 이 길이는 비교적 긴 편입니다. 오늘은 계속해서 탄소섬유 히팅 튜브의 가열 원리를 소개하고 주로 사용되는 산업에 대해 알아보겠습니다. 모두가 배울 수 있도록 다양한 산업 분야의 사례 연구를 공유하겠습니다.

적외선에 대한 기본 지식

먼저 적외선에 대한 기본 지식부터 알아봅시다. 이것은 간략한 개요이며, 자세한 설명은 물리학 강의 전체를 채울 수 있으므로 함께 협력하여 자세히 알아봅시다.

탄소 섬유 히팅 튜브의 가열 공정

언제 탄소 섬유 가열 튜브 에 전원이 공급되면 주황색-적색 빛을 내면서 동시에 적외선을 방출하여 주변 물체를 가열합니다. 가열 튜브의 표면 온도는 500°C를 초과할 수 있습니다. 가열 공정은 열 전도, 열 대류, 열 복사의 세 가지 일반적인 열 전달 모드를 통합하며, 열 복사가 주요 모드입니다. 아래에서 이 세 가지 열 전달 모드를 소개합니다.

열 전도

열 전도 열전도는 물체의 온도가 높은 부분에서 온도가 낮은 부분으로 열이 전달되는 과정을 말합니다. 열전도는 고체, 액체, 기체에서 모두 발생하지만 엄밀히 말하면 고체에서만 순수한 열전도가 일어납니다. 정지된 유체에서도 온도 구배에 따른 밀도 차이로 인해 자연 대류가 발생하므로 유체에서는 열 대류와 열 전도가 동시에 일어납니다. 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 예로 철봉의 한쪽 끝을 불로 가열하면 다른 쪽 끝이 뜨거워지는 것을 느낄 수 있는데, 이것이 바로 열전도입니다. 또 다른 예로 요리하는 동안 주걱의 손잡이가 뜨거워지는 것도 열전도의 한 형태입니다.

열 대류

열 대류대류 열전달이라고도 하는 열전달은 유체 내에서 입자의 상대적인 움직임에 의해 발생하는 열전달 과정입니다. 이 열 전달 방식은 유체(기체 및 액체)에서만 발생할 수 있으며 항상 유체 분자의 움직임으로 인한 전도를 동반합니다.

열 대류는 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:

• 매체별: 기체 대류와 액체 대류, 기체 대류가 액체 대류보다 더 뚜렷합니다.
• 원인별: 자연 대류는 순전히 유체의 뜨거운 부분과 차가운 부분 사이의 밀도 차이로 인해 발생하며 일반적으로 유속이 낮습니다. 다양한 펌프, 팬 또는 기타 외부의 힘에 의해 발생하는 강제 대류는 유속이 높은 경우가 많습니다.

일상 생활에서 열 대류의 가장 일반적인 예는 물이 끓을 때입니다.

열 복사

열 복사 는 물체가 온도에 따라 전자파를 방출하는 현상을 말합니다. 절대 영도 이상의 온도를 가진 물체는 모두 열 복사를 방출할 수 있으며, 온도가 높을수록 방출되는 총 에너지가 커집니다. 열 복사의 스펙트럼은 연속적이며 이론적으로 0에서 ∞까지의 파장을 포괄합니다. 대부분의 열 복사는 가시광선 및 적외선 스펙트럼에서 더 긴 파장을 통해 전달됩니다.

낮은 온도에서는 주로 눈에 보이지 않는 적외선 영역에서 방사선이 발생합니다. 온도가 300°C에 도달하면 열 복사의 가장 강한 파장은 적외선 영역에 속합니다. 온도가 500°C에서 800°C 사이가 되면 가장 강한 파장 성분이 가시광선 영역으로 이동합니다.

단위 시간 및 단위 면적당 표면이 방출(또는 흡수)하는 에너지는 표면의 특성 및 온도와 관련이 있습니다. 표면이 어둡고 거칠수록 에너지를 방출(또는 흡수)하는 능력이 커집니다. 모든 물체는 전자기파의 형태로 주변 환경에 에너지를 방출합니다. 이 전자파가 전파 경로를 따라 물체를 만나면 물체 내의 미세한 입자를 여기시켜 물체를 가열합니다.

불꽃에서 멀리 떨어져 있어도 우리는 열을 느낄 수 있는데, 이는 적외선으로 인해 따뜻함을 느낄 수 있기 때문입니다. 열 복사의 가장 일반적인 사용은 불 옆에 앉아 있을 때이지만, 예를 들어 손난로는 다른 열 전달 방식을 사용하므로 혼동해서는 안 됩니다. 탄소섬유 발열 튜브에서 방출되는 적외선은 2.0~15미크론 범위의 불꽃에서 발생하는 적외선과 동일한 파장 대역에 속합니다.

식품, 섬유, 페인트, 농작물 등의 재료는 이 파장대를 가장 쉽게 흡수합니다. 따라서 이러한 물질이 탄소섬유 발열 튜브에서 방출되는 적외선에 노출되면 적외선을 흡수하여 열로 변환하여 물질의 온도를 높여 건조, 가열 또는 경화 효과를 얻을 수 있습니다. 적외선으로 가열하면 재료의 흡수 대역과 적외선 파장 사이의 공진으로 인해 가열되는 물질이 방사선을 더 효율적으로 흡수합니다. 이렇게 하면 적외선 열 흡수가 극대화되어 온도가 빠르게 상승하고 가열 효율이 향상되어 생산 효율이 향상됩니다.

자동차 산업에서의 애플리케이션

자동차 제조 공정에서, 탄소 섬유 히팅 튜브 는 이전 글에서 언급했듯이 페인트 부스에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 따라서 여기서는 도장 부스에서 탄소 섬유 적외선 가열 튜브의 적용에 대해 더 자세히 설명하지 않겠습니다.

섬유 인쇄 및 염색 산업에서의 애플리케이션

섬유 인쇄 및 염색 산업에서 플래튼 기계, 터널 건조기, 이동식 건조기와 같은 장비는 적외선 가열의 대표적인 예입니다. 탄소 섬유 가열 튜브에 전원이 공급되면 2.0~15미크론의 파장 대역을 가진 주황색 노란색 빛과 적외선을 방출합니다. 이 파장 범위는 많은 직물과 수용성 염료의 흡수 대역과 일치합니다. 적외선으로 가열하면 파장이 일치하기 때문에 섬유나 염료가 적외선 열을 빠르게 흡수하여 온도를 빠르게 높이고 난방 효율을 개선하며 생산 효율을 향상시킵니다.

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