Încălzirea cu infraroșu a fibrei de carbon: Principii și aplicații

Ieri după-amiază, am expediat 15 tuburi de încălzire din fibră de carbon, fiecare cu o lungime de 1,8 metri, cu o specificație de 380V și 2000W. Această lungime este relativ mare. Astăzi, voi continua să prezint principiul de încălzire al tuburilor de încălzire din fibră de carbon și să discut despre industriile în care acestea sunt utilizate în principal. Voi împărtăși câteva studii de caz din diferite industrii pentru ca toată lumea să învețe din ele.

Cunoștințe de bază despre radiația infraroșie

În primul rând, să începem cu câteva cunoștințe de bază despre radiațiile infraroșii. Aceasta este o scurtă prezentare generală; o explicație detaliată ar putea ocupa cu ușurință o întreagă prelegere de fizică, așa că haideți să lucrăm împreună pentru a afla mai multe.

Procesul de încălzire a tuburilor de încălzire din fibră de carbon

Atunci când tub de încălzire din fibră de carbon este energizat, emite o lumină roșie-portocalie și produce simultan radiații infraroșii care încălzesc obiectele din jur. Temperatura de suprafață a tubului de încălzire poate depăși 500°C. Procesul de încălzire integrează cele trei moduri comune de transfer de căldură: conducție termică, convecție termică și radiație termică, radiația termică fiind modul principal. În continuare, voi prezenta aceste trei moduri de transfer termic.

Conducerea termică

Conducție termică se referă la procesul prin care căldura este transferată de la partea cu temperatură mai ridicată a unui obiect la partea cu temperatură mai scăzută de-a lungul obiectului. Conducția termică are loc în solide, lichide și gaze, dar, strict vorbind, este vorba de conducție termică pură numai în solide. Chiar și în fluidele staționare, convecția naturală are loc datorită diferenței de densitate cauzate de gradientul de temperatură, ceea ce înseamnă că convecția termică și conducția termică au loc simultan în fluide. Un exemplu comun în viața de zi cu zi este încălzirea unui capăt al unei bare de fier pe foc și senzația că celălalt capăt devine fierbinte - aceasta este conducție termică. Un alt exemplu este mânerul unei spatule care se încălzește în timp ce gătim, ceea ce este, de asemenea, o formă de conducție termică.

Convecție termică

Convecție termică, cunoscut și sub denumirea de transfer convectiv de căldură, este procesul de transfer de căldură cauzat de mișcarea relativă a particulelor dintr-un fluid. Acest mod de transfer de căldură poate avea loc numai în fluide (gaze și lichide) și este întotdeauna însoțit de conducția cauzată de mișcarea moleculelor fluidului.

Convecția termică poate fi clasificată în general în două tipuri:

• De către Medium: Convecția gazului și convecția lichidului, convecția gazului fiind mai evidentă decât convecția lichidului.
• Din cauza: Convecția naturală, cauzată exclusiv de diferențele de densitate dintre părțile calde și reci ale fluidului, are în general un debit scăzut. Convecția forțată, cauzată de împingerea diferitelor pompe, ventilatoare sau alte forțe externe, are adesea un debit ridicat.

Cel mai comun exemplu de convecție termică în viața de zi cu zi este atunci când apa fierbe.

Radiația termică

Radiația termică se referă la fenomenul prin care un obiect emite unde electromagnetice datorită temperaturii sale. Orice obiect cu o temperatură peste zero absolut poate emite radiații termice, iar cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât energia totală emisă este mai mare. Spectrul radiațiilor termice este continuu, acoperind teoretic lungimi de undă de la 0 la ∞. Majoritatea radiațiilor termice sunt transmise prin lungimi de undă mai mari din spectrul luminii vizibile și infraroșii.

La temperaturi mai scăzute, radiația apare în principal în regiunea infraroșie invizibilă. Când temperatura atinge 300°C, cea mai puternică lungime de undă din radiația termică se încadrează în regiunea infraroșie. Când temperatura este cuprinsă între 500°C și 800°C, cea mai puternică componentă a lungimii de undă trece în regiunea luminii vizibile.

Energia emisă (sau absorbită) de o suprafață pe unitate de timp și pe unitate de suprafață este legată de natura și temperatura suprafeței. Cu cât suprafața este mai întunecată și mai aspră, cu atât capacitatea sa de a emite (sau absorbi) energie este mai mare. Toate obiectele radiază energie către mediul înconjurător sub formă de unde electromagnetice. Atunci când aceste unde întâlnesc un obiect de-a lungul căii lor de propagare, ele excită particulele microscopice din interiorul obiectului, provocând încălzirea acestuia.

Chiar și la distanță de o flacără, putem simți căldura - acest lucru se datorează radiației infraroșii, care ne face să ne simțim calzi. Cea mai comună utilizare a radiației termice este statul lângă foc, în timp ce un încălzitor de mâini, de exemplu, utilizează un mod diferit de transfer de căldură și nu trebuie confundat. Radiația infraroșie emisă de tuburile de încălzire din fibră de carbon se află în aceeași bandă de lungimi de undă ca și cea produsă de flăcările aprinse, cuprinsă între 2,0 și 15 microni.

Materiale precum alimentele, textilele, vopselele și culturile absorb cel mai ușor această gamă de lungimi de undă. Prin urmare, atunci când aceste materiale sunt expuse la radiațiile infraroșii emise de tuburile de încălzire din fibră de carbon, absorb radiațiile și le transformă în căldură, crescând temperatura materialului pentru a obține efecte de uscare, încălzire sau întărire. La încălzirea cu radiații infraroșii, substanța încălzită absoarbe radiațiile mai eficient datorită rezonanței dintre banda de absorbție a materialului și lungimea de undă infraroșie. Acest lucru maximizează absorbția căldurii infraroșii, crescând rapid temperatura și îmbunătățind eficiența încălzirii, ceea ce, la rândul său, sporește eficiența producției.

Aplicații în industria automobilelor

În procesul de fabricație a automobilelor, tuburi de încălzire din fibră de carbon sunt cel mai frecvent utilizate în cabinele de vopsire, după cum am menționat în articolele anterioare. Prin urmare, nu voi detalia aici aplicarea tuburilor de încălzire cu infraroșu din fibră de carbon în cabinele de vopsire.

Aplicații în industria imprimării și vopsitoriei textile

În industria de imprimare și vopsire a textilelor, echipamente precum mașinile cu platane, uscătoarele cu tunel și mașinile mobile de uscare sunt exemple tipice de încălzire cu infraroșu. Atunci când tubul de încălzire din fibră de carbon este alimentat, acesta emite o lumină galben-portocalie și radiații infraroșii, cu o bandă de lungimi de undă de la 2,0 la 15 microni. Această gamă de lungimi de undă corespunde benzii de absorbție a multor textile și coloranți solubili în apă. Atunci când este încălzit cu radiații infraroșii, materialul textil sau colorantul absoarbe rapid căldura infraroșie datorită lungimii de undă corespunzătoare, crescând rapid temperatura, îmbunătățind eficiența încălzirii și sporind eficiența producției.

GlobalQT este un producător de top specializat în tuburi de încălzire din cuarț și soluții. Pentru mai multe informații, vizitați site-ul nostru site-ul web sau contactați-ne la contact@globalquartztube.com.