Koolstofvezel-infraroodverwarming: Principes en toepassingen

Gistermiddag hebben we 15 koolstofvezel verwarmingsbuizenelk 1,8 meter lang, met een specificatie van 380V en 2000W. Deze lengte is relatief lang. Vandaag ga ik verder met het introduceren van het verwarmingsprincipe van koolstofvezel verwarmingsbuizen en het bespreken van de industrieën waarin ze voornamelijk worden gebruikt. Ik zal enkele casestudy's uit verschillende industrieën met jullie delen, zodat iedereen ervan kan leren.

Basiskennis infraroodstraling

Laten we eerst beginnen met wat basiskennis over infraroodstraling. Dit is een kort overzicht; een gedetailleerde uitleg zou gemakkelijk een heel natuurkundecollege kunnen vullen, dus laten we samenwerken om meer te leren.

Verwarmingsproces van Koolstofvezel Verwarmingsbuizen

Wanneer de koolstofvezel verwarmingsbuis onder stroom staat, zendt het een oranjerood licht uit en produceert het tegelijkertijd infraroodstraling die de omringende objecten verwarmt. De oppervlaktetemperatuur van de verwarmingsbuis kan 500°C overschrijden. Het verwarmingsproces integreert de drie gebruikelijke modi voor warmteoverdracht: thermische geleiding, thermische convectie en thermische straling, waarbij thermische straling de primaire modus is. Hieronder introduceer ik deze drie manieren van warmteoverdracht.

Thermische geleiding

Thermische geleiding verwijst naar het proces waarbij warmte wordt overgedragen van het deel met een hogere temperatuur van een voorwerp naar het deel met een lagere temperatuur langs het voorwerp. Warmtegeleiding komt voor in vaste stoffen, vloeistoffen en gassen, maar strikt genomen is het alleen in vaste stoffen pure warmtegeleiding. Zelfs in stilstaande vloeistoffen treedt natuurlijke convectie op door het dichtheidsverschil veroorzaakt door de temperatuurgradiënt, wat betekent dat thermische convectie en thermische geleiding tegelijkertijd voorkomen in vloeistoffen. Een veelvoorkomend voorbeeld in het dagelijks leven is het verhitten van het ene uiteinde van een ijzeren staaf boven een vuur en het gevoel hebben dat het andere uiteinde heet wordt - dit is warmtegeleiding. Een ander voorbeeld is dat het handvat van een spatel heet wordt tijdens het koken, wat ook een vorm van warmtegeleiding is.

Thermische convectie

Thermische convectieook wel convectieve warmteoverdracht genoemd, is het proces van warmteoverdracht dat wordt veroorzaakt door de relatieve beweging van deeltjes in een vloeistof. Deze manier van warmteoverdracht kan alleen plaatsvinden in vloeistoffen (gassen en vloeistoffen) en gaat altijd gepaard met geleiding door de beweging van vloeistofmoleculen.

Thermische convectie kan grofweg in twee soorten worden ingedeeld:

• Medium: Gasconvectie en vloeistofconvectie, waarbij gasconvectie duidelijker is dan vloeistofconvectie.
• Door Oorzaak: Natuurlijke convectie, puur veroorzaakt door de dichtheidsverschillen tussen de warme en koude delen van de vloeistof, heeft over het algemeen een laag debiet. Gedwongen convectie, veroorzaakt door de druk van verschillende pompen, ventilatoren of andere externe krachten, heeft vaak een hoog debiet.

Het meest voorkomende voorbeeld van thermische convectie in het dagelijks leven is wanneer water kookt.

Thermische straling

Thermische straling verwijst naar het fenomeen waarbij een object elektromagnetische golven uitzendt als gevolg van zijn temperatuur. Elk voorwerp met een temperatuur boven het absolute nulpunt kan thermische straling uitzenden en hoe hoger de temperatuur, hoe groter de totale uitgezonden energie. Het spectrum van thermische straling is continu en omvat theoretisch golflengten van 0 tot ∞. De meeste thermische straling wordt uitgezonden via langere golflengten in het zichtbare licht- en infraroodspectrum.

Bij lagere temperaturen vindt de straling voornamelijk plaats in het onzichtbare infraroodgebied. Wanneer de temperatuur 300°C bereikt, valt de sterkste golflengte in de thermische straling in het infraroodgebied. Bij temperaturen tussen 500°C en 800°C verschuift de sterkste golflengtecomponent naar het zichtbare lichtgebied.

De energie die een oppervlak per tijdseenheid en per oppervlakte-eenheid uitzendt (of absorbeert) is gerelateerd aan de aard van het oppervlak en de temperatuur. Hoe donkerder en ruwer het oppervlak, hoe groter het vermogen om energie uit te zenden (of te absorberen). Alle objecten stralen energie uit naar hun omgeving in de vorm van elektromagnetische golven. Wanneer deze golven een object op hun voortplantingspad tegenkomen, prikkelen ze de microscopische deeltjes in het object, waardoor het opwarmt.

Zelfs op een afstand van een vlam kunnen we de warmte voelen - dit komt door infraroodstraling, waardoor we het warm krijgen. Het meest gebruikelijke gebruik van warmtestraling is zitten bij een vuur, terwijl bijvoorbeeld een handwarmer een andere manier van warmteoverdracht gebruikt en niet verward moet worden. De infrarode straling die wordt uitgezonden door koolstofvezel verwarmingsbuizen bevindt zich in dezelfde golflengteband als die van brandende vlammen, variërend van 2,0 tot 15 micron.

Materialen zoals voedsel, textiel, verf en gewassen absorberen dit golflengtebereik het gemakkelijkst. Daarom absorberen deze materialen, wanneer ze worden blootgesteld aan de infraroodstraling die wordt uitgezonden door koolstofvezel verwarmingsbuizen, de straling en zetten deze om in warmte, waardoor de temperatuur van het materiaal wordt verhoogd om een droog-, verwarmings- of uithardingseffect te bereiken. Bij verwarming met infraroodstraling absorbeert de verwarmde stof de straling efficiënter door de resonantie tussen de absorptieband van het materiaal en de infrarode golflengte. Dit maximaliseert de absorptie van infraroodwarmte, waardoor de temperatuur snel stijgt en de verwarmingsefficiëntie verbetert, wat op zijn beurt de productie-efficiëntie verbetert.

Toepassing in de auto-industrie

In het autoproductieproces, koolstofvezel verwarmingsbuizen worden het meest gebruikt in verfcabines, zoals vermeld in eerdere artikelen. Daarom zal ik hier niet verder ingaan op de toepassing van koolstofvezel infrarood verwarmingsbuizen in verfcabines.

Toepassing in de textieldruk- en verfindustrie

In de textieldruk- en verfindustrie zijn apparaten zoals platenmachines, tunneldrogers en mobiele droogmachines typische voorbeelden van infraroodverwarming. Wanneer de koolstofvezel verwarmingsbuis onder spanning staat, zendt deze een oranjegeel licht en infraroodstraling uit, met een golflengteband van 2,0 tot 15 micron. Dit golflengtebereik komt overeen met de absorptieband van veel textiel en in water oplosbare kleurstoffen. Bij verwarming met infraroodstraling absorbeert het textiel of de kleurstof de infraroodwarmte snel dankzij de overeenkomende golflengte, waardoor de temperatuur snel stijgt, de verwarmingsefficiëntie verbetert en de productie-efficiëntie toeneemt.

GlobalQT is een toonaangevende fabrikant gespecialiseerd in hoogwaardige kwarts verwarmingsbuizen en oplossingen. Bezoek voor meer informatie onze website of neem contact met ons op via contact@globalquartztube.com.