Este luată în considerare împrăștierea în infraroșu atunci când se utilizează tuburi de încălzire din fibră de carbon pentru uscarea materialelor umede în producția industrială?

În producția industrială, încălzirea electrică este frecvent utilizată pentru încălzirea și uscarea materialelor umede. Principalele principii de uscare includ următoarele: primul implică încălzirea materialelor la o temperatură ambientală ridicată pentru a obține uscarea; al doilea utilizează microundele pentru a încălzi și usca materialele; al treilea utilizează încălzirea prin radiații infraroșii; iar al patrulea implică uscarea prin deshidratare la temperatură scăzută. Aceste procese variază ca tehnică, dar au același scop: expulzarea umidității din materialele umede, rezultând un produs uscat pentru a reduce costurile de depozitare și transport și durata de depozitare.

Astăzi, să discutăm pe scurt dacă trebuie să luăm în considerare structura microscopică a materialelor și efectul acestora asupra reflectării și împrăștierii radiațiilor infraroșii atunci când folosim tuburi de încălzire din fibră de carbon pentru uscare.

Intensitatea de împrăștiere a radiațiilor de către lichide și solide este direct proporțională cu temperatura termodinamică a acestora și este afectată de densitatea materialului, crescând de obicei cu o densitate mai mare. În plus, ea este legată de tensiunea superficială a lichidului, crescând pe măsură ce tensiunea superficială scade. Apa are cel mai mare coeficient de tensiune superficială, prezentând astfel o împrăștiere mai redusă a radiațiilor în comparație cu alte lichide.

Atunci când radiațiile infraroșii cu unde medii și lungi interacționează cu granulele de amidon sau cu celulele plantelor, acestea excită vibrații complexe. Prin urmare, vibrațiile unei particule nu sunt constante, iar împrăștierea radiației de către particulă include efectele combinate ale reflexiei, refracției și radiației secundare.

Fenomenele de împrăștiere la nivel molecular apar, în general, acolo unde materialul este eterogen, cum ar fi zonele cu gradienți de densitate, gradienți de umiditate, gradienți de temperatură, anizotropie și neomogenități structurale. Porii și capilarele neregulate din material, împreună cu marginile suprafețelor capilare ale lichidului, pot provoca împrăștierea radiațiilor și schimbări în direcția radiațiilor. Astfel, atunci când se studiază efectele de încălzire ale radiațiilor infraroșii ale tuburilor de încălzire din fibră de carbon, este necesar să se ia în considerare dacă aceste efecte de împrăștiere ar putea afecta radiațiile.

Pereții porilor și membranele celulare ale materialelor vegetale constau în particule coloidale, care servesc drept centre de împrăștiere în material, ducând la împrăștieri multiple. Chiar și în materialele cu o grosime mai mică de 1μm, pot apărea mai mult de două cazuri de împrăștieri multiple, absorbind energia radiațiilor. În consecință, caracteristicile materialului și transferul de căldură prin radiație sunt strâns legate.

Substanțe precum lemnul, ceaiul și fructele au structuri coloidale poroase care prezintă benzi de absorbție ridicate pentru radiațiile infraroșii în jurul unei lungimi de undă de 20μm. Această absorbție ridicată se datorează faptului că toate componentele structurii coloidale poroase absorb radiațiile infraroșii. Prin urmare, atunci când se utilizează tuburi de încălzire din fibră de carbon pentru a încălzi sau usca aceste materiale, este esențial să se potrivească lungimile de undă de absorbție de vârf ale materialelor.

Materialele care conțin umiditate, în special în anumite benzi spectrale, prezintă o reflectivitate scăzută a radiațiilor infraroșii. Acest lucru este vizibil în special în straturile de suprafață ale lemnului care conține umiditate, ceea ce duce la o reflectivitate redusă. Pe măsură ce conținutul de umiditate crește în aceste benzi spectrale, crește și rata de absorbție a energiei radiațiilor infraroșii.