Reflexão eficiente com tubos de aquecimento de fibra de carbono com revestimento semi-branco

1. Visão geral dos elementos de aquecimento de fibra de carbono:

Elementos de aquecimento em fibra de carbono utilize transparent quartz tubes as protective enclosures within a vacuum environment. When the carbon fiber heating filament is electrified, it generates infrared and far-infrared radiation, which is uniformly emitted in all directions. However, in most applications, the heating tube is placed on one side of the product rather than having the product encircle the heating tube. This raises the question: Is the infrared radiation emitted from the other side of the heating tube wasted? How can we effectively utilize the energy carried by this portion of the infrared radiation?

Para resolver este problema, a indústria tentou alterar a direção da radiação infravermelha dos tubos de aquecimento de fibra de carbono utilizando reflectores. Embora este método tenha algum sucesso, a eficiência da reflexão é relativamente baixa, com apenas cerca de 40% da radiação infravermelha a ser reflectida. Além disso, o custo dos reflectores é elevado.

2. Solução económica para melhorar a reflexão dos infravermelhos:

Então, como é que podemos conseguir um melhor efeito de reflexão de infravermelhos a um custo mais baixo?

Aqui, apresentamos um método de tratamento de baixo custo para tubos de aquecimento que atinge uma eficiência de reflexão de até 70%. Este método envolve o revestimento do tubo de quartzo exterior do elemento de aquecimento com uma camada reflectora, transformando efetivamente um dos lados do tubo de quartzo num espelho. Este espelho reflecte a radiação infravermelha e infravermelha distante emitida pelo filamento de aquecimento de fibra de carbono para o lado oposto. Ao fazê-lo, a direção da radiação infravermelha do tubo de aquecimento pode ser parcialmente alterada, reduzindo as perdas por infravermelhos e melhorando assim a eficiência do aquecimento.

3. Como os tubos de aquecimento com revestimento semi-branco reflectem a radiação infravermelha:

Vamos explicar brevemente como os tubos de aquecimento com revestimento semi-branco reflectem a radiação infravermelha.

Em primeiro lugar, uma breve introdução ao princípio da reflexão em ótica física: A reflexão é um fenómeno ótico em que a luz, ao encontrar uma substância diferente, muda a sua direção de propagação na interface e regressa ao meio original. A luz pode ser reflectida em superfícies como a água, o vidro e muitos outros materiais. Quando a luz muda de direção na interface entre duas substâncias diferentes e regressa ao meio original, este fenómeno é conhecido como reflexão da luz. Na vida quotidiana, o exemplo mais comum de reflexão da luz é o ato de olhar para um espelho.

Um espelho é um componente ótico que utiliza uma superfície reflectora para refletir a luz. Existem normalmente três tipos de espelhos: espelhos planos, espelhos esféricos e espelhos asféricos. Dependendo do grau de reflexão, os espelhos podem ser classificados em dois tipos: reflexão total e reflexão parcial (muitas vezes referida como um divisor de feixe).

Os espelhos também podem ser classificados com base na sua forma em espelhos esféricos e espelhos planos. A superfície reflectora de um tubo de aquecimento de fibra de carbono é esférica, o que faz dele um espelho esférico. Se o centro de curvatura estiver do lado da superfície recetora de luz, é chamado de espelho esférico côncavo ou simplesmente espelho côncavo. Os espelhos côncavos são espelhos convergentes, o que significa que os feixes de luz paralelos reflectidos por eles convergem para um único ponto, conhecido como ponto focal real. Se uma fonte de luz pontual for colocada no ponto focal real, os feixes de luz reflectidos pelo espelho tornam-se feixes paralelos. No caso de um tubo de aquecimento de fibra de carbono, o filamento de aquecimento é posicionado no ponto focal, servindo como uma fonte de radiação infravermelha. Como resultado, a radiação infravermelha emitida pelo filamento é reflectida para formar uma fonte de luz infravermelha paralela, o que permite um controlo mais fácil da direção da radiação infravermelha.

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