Endüstriyel Üretimde Islak Malzemeleri Kurutmak İçin Karbon Fiber Isıtma Tüpleri Kullanılırken Kızılötesi Saçılma Dikkate Alınıyor mu?

Endüstriyel üretimde, ıslak malzemeleri ısıtmak ve kurutmak için yaygın olarak elektrikli ısıtma kullanılır. Başlıca kurutma prensipleri şunlardır: Birincisi, kurutmayı sağlamak için malzemelerin yüksek bir ortam sıcaklığında ısıtılmasını içerir; ikincisi, malzemeleri ısıtmak ve kurutmak için mikrodalgaları kullanır; üçüncüsü kızılötesi radyasyon ısıtmasını kullanır; ve dördüncüsü düşük sıcaklıkta dehidrasyon kurutmasını içerir. Bu süreçler teknik açıdan farklılık gösterse de aynı amacı paylaşmaktadır: ıslak malzemelerdeki nemi dışarı atarak depolama ve nakliye maliyetlerini ve depolama süresini azaltmak için kuru bir ürün elde etmek.

Bugün, kurutma için karbon fiber ısıtma tüpleri kullanırken malzemelerin mikroskobik yapısını ve bunların kızılötesi radyasyonun yansıması ve saçılması üzerindeki etkisini dikkate almamız gerekip gerekmediğini kısaca tartışalım.

Radyasyonun sıvılar ve katılar tarafından saçılma yoğunluğu, termodinamik sıcaklıklarıyla doğru orantılıdır ve malzemenin yoğunluğundan etkilenir, tipik olarak daha yüksek yoğunlukla artar. Ayrıca, sıvının yüzey gerilimi ile de ilişkilidir ve yüzey gerilimi azaldıkça artar. Su en yüksek yüzey gerilimi katsayısına sahiptir, bu nedenle diğer sıvılara kıyasla daha düşük radyasyon saçılımı sergiler.

Orta ila uzun dalga kızılötesi radyasyon nişasta granülleri veya bitki hücreleri ile etkileşime girdiğinde, karmaşık titreşimleri uyarır. Bu nedenle, bir parçacığın titreşimleri sabit değildir ve parçacığın radyasyon saçılımı yansıma, kırılma ve ikincil radyasyonun birleşik etkilerini içerir.

Moleküler düzeyde saçılma olayları genellikle malzemenin heterojen olduğu yerlerde meydana gelir; örneğin yoğunluk gradyanları, nem gradyanları, sıcaklık gradyanları, anizotropi ve yapısal homojensizliklerin olduğu alanlar gibi. Malzeme içindeki düzensiz gözenekler ve kılcal damarlar ile kılcal sıvı yüzeylerinin kenarları radyasyon saçılmasına ve radyasyonun yönünde değişikliklere neden olabilir. Bu nedenle, karbon fiber ısıtma tüplerinin kızılötesi radyasyonunun ısıtma etkilerini incelerken, bu saçılma etkilerinin radyasyonu etkileyip etkilemeyeceğini dikkate almak gerekir.

Bitki materyallerinin gözenek duvarları ve hücre zarları, materyalde saçılma merkezleri olarak görev yapan ve çoklu saçılmalara yol açan kolloidal partiküllerden oluşur. Kalınlığı 1μm'den az olan malzemelerde bile, radyasyon enerjisini emen ikiden fazla çoklu saçılma örneği meydana gelebilir. Sonuç olarak, malzemenin özellikleri ve radyatif ısı transferi yakından bağlantılıdır.

Ahşap, çay ve meyve gibi maddeler, 20μm dalga boyu civarında kızılötesi radyasyon için yüksek soğurma bantları sergileyen gözenekli koloidal yapılara sahiptir. Bu yüksek emilim, gözenekli kolloidal yapının tüm bileşenlerinin kızılötesi radyasyonu emmesinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, bu malzemeleri ısıtmak veya kurutmak için karbon fiber ısıtma tüpleri kullanırken, malzemelerin tepe emilim dalga boylarını eşleştirmek çok önemlidir.

Nem içeren malzemeler, özellikle belirli spektral bantlarda, kızılötesi radyasyona karşı düşük yansıtma özelliği gösterir. Bu durum özellikle nem içeren ahşabın yüzey katmanlarında fark edilir ve yansıtıcılığın azalmasına neden olur. Bu spektral bantlarda nem içeriği arttıkça, kızılötesi radyasyon enerjisinin emilim oranı da artar.