Ogrzewanie podczerwienią z włókna węglowego: Zasady i zastosowania

Wczoraj po południu wysłaliśmy 15 Rury grzewcze z włókna węglowego, każdy o długości 1,8 metra, ze specyfikacją 380V i 2000W. Długość ta jest stosunkowo duża. Dzisiaj będę kontynuował wprowadzanie zasady ogrzewania rur grzewczych z włókna węglowego i omówię branże, w których są one głównie używane. Podzielę się kilkoma studiami przypadków z różnych branż, z których każdy może się uczyć.

Podstawowa wiedza na temat promieniowania podczerwonego

Najpierw zacznijmy od podstawowej wiedzy na temat promieniowania podczerwonego. Jest to krótki przegląd; szczegółowe wyjaśnienie mogłoby z łatwością wypełnić cały wykład z fizyki, więc pracujmy razem, aby dowiedzieć się więcej.

Proces ogrzewania rur grzewczych z włókna węglowego

Kiedy Rura grzewcza z włókna węglowego jest pod napięciem, emituje pomarańczowo-czerwone światło i jednocześnie wytwarza promieniowanie podczerwone, które ogrzewa otaczające obiekty. Temperatura powierzchni rury grzewczej może przekraczać 500°C. Proces ogrzewania obejmuje trzy popularne tryby wymiany ciepła: przewodnictwo cieplne, konwekcję cieplną i promieniowanie cieplne, przy czym promieniowanie cieplne jest trybem podstawowym. Poniżej przedstawię te trzy tryby wymiany ciepła.

Przewodnictwo cieplne

Przewodnictwo cieplne odnosi się do procesu, w którym ciepło jest przenoszone z części obiektu o wyższej temperaturze do części o niższej temperaturze wzdłuż obiektu. Przewodnictwo cieplne występuje w ciałach stałych, cieczach i gazach, ale ściśle rzecz biorąc, jest to czyste przewodnictwo cieplne tylko w ciałach stałych. Nawet w nieruchomych płynach występuje naturalna konwekcja ze względu na różnicę gęstości spowodowaną gradientem temperatury, co oznacza, że konwekcja termiczna i przewodnictwo cieplne występują jednocześnie w płynach. Powszechnym przykładem w codziennym życiu jest podgrzewanie jednego końca żelaznego pręta nad ogniem i odczuwanie, że drugi koniec staje się gorący - jest to przewodnictwo cieplne. Innym przykładem jest nagrzewanie się rączki łopatki podczas gotowania, co również jest formą przewodzenia ciepła.

Konwekcja termiczna

Konwekcja termicznaKonwekcyjne przenoszenie ciepła, znane również jako konwekcyjne przenoszenie ciepła, to proces przenoszenia ciepła spowodowany względnym ruchem cząstek w płynie. Ten sposób przenoszenia ciepła może występować tylko w płynach (gazach i cieczach) i zawsze towarzyszy mu przewodzenie spowodowane ruchem cząsteczek płynu.

Konwekcję termiczną można ogólnie podzielić na dwa rodzaje:

• Medium: Konwekcja gazu i konwekcja cieczy, przy czym konwekcja gazu jest bardziej widoczna niż konwekcja cieczy.
• Przyczyna: Konwekcja naturalna, spowodowana wyłącznie różnicami gęstości między gorącymi i zimnymi częściami płynu, generalnie charakteryzuje się niskim natężeniem przepływu. Konwekcja wymuszona, spowodowana działaniem różnych pomp, wentylatorów lub innych sił zewnętrznych, często charakteryzuje się wysokim natężeniem przepływu.

Najczęstszym przykładem konwekcji termicznej w codziennym życiu jest wrzenie wody.

Promieniowanie cieplne

Promieniowanie cieplne odnosi się do zjawiska, w którym obiekt emituje fale elektromagnetyczne ze względu na swoją temperaturę. Każdy obiekt o temperaturze powyżej zera bezwzględnego może emitować promieniowanie cieplne, a im wyższa temperatura, tym większa całkowita emitowana energia. Widmo promieniowania cieplnego jest ciągłe i teoretycznie obejmuje fale o długości od 0 do ∞. Większość promieniowania cieplnego jest transmitowana przez dłuższe fale w zakresie światła widzialnego i podczerwieni.

W niższych temperaturach promieniowanie występuje głównie w niewidzialnym obszarze podczerwieni. Gdy temperatura osiągnie 300°C, najsilniejsza długość fali promieniowania cieplnego przypada na obszar podczerwieni. Gdy temperatura wynosi od 500°C do 800°C, najsilniejszy składnik długości fali przesuwa się do obszaru światła widzialnego.

Energia emitowana (lub pochłaniana) przez powierzchnię w jednostce czasu i na jednostkę powierzchni jest związana z charakterem i temperaturą powierzchni. Im ciemniejsza i bardziej chropowata powierzchnia, tym większa jej zdolność do emitowania (lub pochłaniania) energii. Wszystkie obiekty emitują energię do otoczenia w postaci fal elektromagnetycznych. Kiedy fale te napotykają obiekt na swojej drodze propagacji, wzbudzają mikroskopijne cząsteczki wewnątrz obiektu, powodując jego nagrzewanie.

Nawet w pewnej odległości od płomienia możemy odczuwać ciepło - jest to spowodowane promieniowaniem podczerwonym, które sprawia, że czujemy ciepło. Najczęstszym zastosowaniem promieniowania cieplnego jest siedzenie przy ogniu, podczas gdy na przykład ogrzewacz do rąk wykorzystuje inny sposób przenoszenia ciepła i nie należy go mylić. Promieniowanie podczerwone emitowane przez rury grzewcze z włókna węglowego jest w tym samym paśmie długości fal, co promieniowanie wytwarzane przez płonące płomienie, w zakresie od 2,0 do 15 mikronów.

Materiały takie jak żywność, tekstylia, farby i uprawy najłatwiej absorbują ten zakres długości fal. Dlatego też, gdy materiały te są wystawione na działanie promieniowania podczerwonego emitowanego przez rury grzewcze z włókna węglowego, pochłaniają promieniowanie i przekształcają je w ciepło, podnosząc temperaturę materiału w celu uzyskania efektów suszenia, ogrzewania lub utwardzania. Podczas ogrzewania za pomocą promieniowania podczerwonego, ogrzewana substancja pochłania promieniowanie bardziej efektywnie ze względu na rezonans między pasmem absorpcji materiału a długością fali podczerwieni. Maksymalizuje to absorpcję ciepła podczerwonego, szybko zwiększając temperaturę i poprawiając wydajność ogrzewania, co z kolei zwiększa wydajność produkcji.

Zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym

W procesie produkcji samochodów, Rury grzewcze z włókna węglowego są najczęściej stosowane w kabinach lakierniczych, jak wspomniano w poprzednich artykułach. W związku z tym nie będę tutaj szerzej omawiał zastosowania rur grzewczych na podczerwień z włókna węglowego w kabinach lakierniczych.

Zastosowanie w przemyśle drukowania i barwienia tekstyliów

W przemyśle drukowania i farbowania tekstyliów, urządzenia takie jak maszyny płytowe, suszarki tunelowe i mobilne suszarki są typowymi przykładami ogrzewania podczerwienią. Gdy rura grzewcza z włókna węglowego jest zasilana, emituje pomarańczowo-żółte światło i promieniowanie podczerwone o długości fali od 2,0 do 15 mikronów. Ten zakres długości fal odpowiada pasmu absorpcji wielu tkanin i barwników rozpuszczalnych w wodzie. Po podgrzaniu promieniowaniem podczerwonym tkanina lub barwnik szybko pochłania ciepło podczerwone dzięki dopasowanej długości fali, szybko podnosząc temperaturę, poprawiając wydajność ogrzewania i zwiększając wydajność produkcji.

GlobalQT jest wiodącym producentem specjalizującym się w wysokiej jakości kwarcowe rury grzewcze i rozwiązania. Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź naszą stronę strona internetowa lub skontaktuj się z nami pod adresem kontakt@globalquartztube.com.