Infraröd uppvärmning av kolfiber: Principer och tillämpningar

Igår eftermiddag skeppade vi 15 värmerör av kolfiber, vardera 1,8 meter långa, med en specifikation på 380V och 2000W. Denna längd är relativt lång. Idag kommer jag att fortsätta att introducera värmeprincipen för kolfibervärmerör och diskutera de branscher där de främst används. Jag kommer att dela några fallstudier från olika branscher för alla att lära av.

Grundläggande kunskaper om infraröd strålning

Låt oss först börja med lite grundläggande kunskaper om infraröd strålning. Detta är en kort översikt; en detaljerad förklaring skulle lätt kunna fylla en hel fysikföreläsning, så låt oss arbeta tillsammans för att lära oss mer.

Uppvärmningsprocess för kolfibervärmerör

När värmerör av kolfiber avger den ett orangerött ljus och producerar samtidigt infraröd strålning som värmer upp omgivande föremål. Värmerörets yttemperatur kan överstiga 500°C. Uppvärmningsprocessen integrerar de tre vanliga värmeöverföringsmetoderna: värmeledning, värmekonvektion och värmestrålning, där värmestrålning är den primära metoden. Nedan kommer jag att introducera dessa tre värmeöverföringslägen.

Termisk konduktion

Termisk ledning avser den process genom vilken värme överförs från den del av ett objekt som har högre temperatur till den del som har lägre temperatur längs objektet. Värmeledning förekommer i fasta ämnen, vätskor och gaser, men strängt taget är det bara i fasta ämnen som det förekommer ren värmeledning. Även i stillastående vätskor uppstår naturlig konvektion på grund av den densitetsskillnad som orsakas av temperaturgradienten, vilket innebär att termisk konvektion och termisk ledning sker samtidigt i vätskor. Ett vanligt exempel i det dagliga livet är att värma ena änden av en järnstång över en eld och känna hur den andra änden blir varm - detta är värmeledning. Ett annat exempel är att handtaget på en spatel blir varmt under matlagningen, vilket också är en form av värmeledning.

Termisk konvektion

Termisk konvektion, även känd som konvektiv värmeöverföring, är den process av värmeöverföring som orsakas av den relativa rörelsen av partiklar i en vätska. Denna typ av värmeöverföring kan endast ske i vätskor (gaser och vätskor) och åtföljs alltid av ledning som orsakas av vätskemolekylernas rörelse.

Termisk konvektion kan i stort sett delas in i två typer:

• Av Medium: Gaskonvektion och vätskekonvektion, där gaskonvektion är mer påtaglig än vätskekonvektion.
• Av orsak: Naturlig konvektion, som enbart orsakas av densitetsskillnaderna mellan de varma och kalla delarna av vätskan, har i allmänhet en låg flödeshastighet. Forcerad konvektion, som orsakas av olika pumpar, fläktar eller andra externa krafter, har ofta ett högt flöde.

Det vanligaste exemplet på termisk konvektion i det dagliga livet är när vatten kokar.

Termisk strålning

Termisk strålning är ett fenomen som innebär att ett föremål avger elektromagnetiska vågor på grund av sin temperatur. Alla föremål med en temperatur över den absoluta nollpunkten kan avge värmestrålning, och ju högre temperaturen är, desto större är den totala energin som avges. Spektrumet för värmestrålning är kontinuerligt och täcker teoretiskt våglängder från 0 till ∞. Den mesta värmestrålningen överförs genom längre våglängder i det synliga ljuset och det infraröda spektrumet.

Vid lägre temperaturer sker strålningen huvudsakligen i det osynliga infraröda området. När temperaturen når 300°C faller den starkaste våglängden i värmestrålningen inom det infraröda området. När temperaturen ligger mellan 500°C och 800°C flyttas den starkaste våglängdskomponenten till området för synligt ljus.

Den energi som avges (eller absorberas) av en yta per tidsenhet och per ytenhet är relaterad till ytans beskaffenhet och temperatur. Ju mörkare och grövre ytan är, desto större är dess förmåga att avge (eller absorbera) energi. Alla föremål utstrålar energi till sin omgivning i form av elektromagnetiska vågor. När dessa vågor träffar ett föremål längs sin spridningsväg exciterar de de mikroskopiska partiklarna i föremålet, vilket gör att det värms upp.

Även på avstånd från en låga kan vi känna värmen - det beror på den infraröda strålningen, som gör att vi känner oss varma. Den vanligaste användningen av värmestrålning är att sitta vid en brasa, medan t.ex. en handvärmare använder en annan typ av värmeöverföring och inte bör förväxlas. Den infraröda strålning som avges av kolfibervärmerör ligger i samma våglängdsband som den som produceras av brinnande lågor, från 2,0 till 15 mikron.

Material som livsmedel, textilier, färg och grödor absorberar detta våglängdsområde lättast. När dessa material utsätts för infraröd strålning från kolfibervärmerör absorberar de därför strålningen och omvandlar den till värme, vilket höjer materialets temperatur för att uppnå torknings-, uppvärmnings- eller härdningseffekter. Vid uppvärmning med infraröd strålning absorberar det ämne som värms upp strålningen mer effektivt på grund av resonansen mellan materialets absorptionsband och den infraröda våglängden. Detta maximerar absorptionen av infraröd värme, vilket snabbt ökar temperaturen och förbättrar uppvärmningseffektiviteten, vilket i sin tur förbättrar produktionseffektiviteten.

Tillämpning inom fordonsindustrin

I tillverkningsprocessen för fordon, värmerör av kolfiber används oftast i färgbås, som nämnts i tidigare artiklar. Därför kommer jag inte att utarbeta vidare om tillämpningen av infraröda värmerör av kolfiber i färgbås här.

Tillämpning inom textiltrycks- och färgningsindustrin

Inom textiltrycks- och färgningsindustrin är utrustning som plattmaskiner, tunneltorkar och mobila torkmaskiner typiska exempel på infraröd uppvärmning. När kolfibervärmeröret aktiveras avger det ett orangegult ljus och infraröd strålning med ett våglängdsband på 2,0 till 15 mikrometer. Detta våglängdsområde matchar absorptionsbandet hos många textilier och vattenlösliga färgämnen. Vid uppvärmning med infraröd strålning absorberar textilen eller färgämnet snabbt den infraröda värmen på grund av den matchande våglängden, vilket snabbt höjer temperaturen, förbättrar uppvärmningseffektiviteten och förbättrar produktionseffektiviteten.

GlobalQT är en ledande tillverkare som specialiserar sig på högkvalitativa Värmerör av kvarts och lösningar. För mer information, besök vår hemsida eller kontakta oss på contact@globalquartztube.com.