中短波红外辐射技术在工业加热中的应用.pdf

第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集 中短波红外辐射技术在工业加热中的应用 高 云 (泰州圣泰科红外科技有限公司，江苏泰州225300) ．‘．L—J一 月l】舌 点，我们将红外线中短波辐射加热技术成功应用到工业烘干领域。中短波加热是一项提供高能量、高强度、 全波段、高密度、高穿透性强力红外辐射的高效加热技术。 中短波红外加热技术起源于美国的航天工业，最早由美国宇航局用于模拟人造卫星接近太阳时，表面 温度快速上升到2000℃的升温过程。在20世纪90年代，中短波红外辐射技术被引进中国，后逐步应用于 工业加热的各个领域。其适用于几乎凡是需要加热的行业：涂装、印染、电子、食品、医药、纺织皮革、 木材、纸业、塑料、家具、金属、汽车、印刷等等。适用于各种不同的加热对象：金属、塑料、纸张、玻 璃、皮革、橡胶、玻璃、陶瓷等等。 1技术原理 1．1发热元件 中短波红外加热管(又称红外辐射加热管)，根据波长的不同分为中波红外加热管和短波红多l-／Jn热管。 系以耐高温稀有金属制成的丝状辐射体，经特殊工艺绕制于高纯度石英管中。可根据客户需要，在石英管 在能力传递过程中，以辐射能为主，占总能量的78％--90％，使用寿命可达20000h以上。利用这种发热 元件制成的加热设备，能大大地提高工作效率，缩短加热周期，节约加热能源，降低生产成本，并且无论 是对被加热工件还是对环境都没有污染。 1．2定向反射系统 平面板状反射元件其辐射率最大为50％，管状元件一般为34％，通过定向聚焦技术可使辐射能的利用 率提高到70--80％。即在石英管的背面喷镀半面的镀金反射层，使元件辐射波以最小的损失二次反射到工 件上并被吸收，一次反射到反射层，损失能量为8％，其余92％的能量则以二次辐射达到工件表层，完成 能量交换。 1．3无需预热 所有的电加热、热风、远红外加热，烘道都必须预热，预热时间一般在30-60min，有些甚至90min。 一经达到烘烤温度，不管生产线是否有工件运行加工，都需一直保持加热状态，这样，将浪费大量的热能。 而中短波红外烘道升温时间非常短。从常温(20℃)升至工作温度200C，一般只需5-7rain，且可随时 关闭和打开电源。 1．4温控系统 红外辐射加热技术的控温是以工件的温度作为控制目标参数，在工件的升温过程，全功率投入，升温 区的加热元件均为满负荷工作，将能量转换提高至最大，可再最短的时间内使工件升温。当工件达到设定 温度后进入保温区，加热元件进入保温控制程序。采用调功或调压来控制空气的温度，使空气温度与工件 温度相等，空气与工件彼此间热转换平衡，保持工件温度。采用红外辐射加热技术，工件升温时间比普通 加热炉升温时间缩短1／2～3／4，而保温段因工件带走热量很少，所以所需功率投入也很少，从而保证了炉 内的温度均匀，且不需提高装机功率的前提下，实现快速升温、快速固化的目的。 2应用实例 第十三届全国红#I-力H热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集 2．1 中短波红外加热技术对涂装工艺的改变 中短波红外技术在粉末涂装工业中是切实可行的新工艺，它具有节时、省电、占地面积小、升温速度 快的特点，提高的产品的生产效率和品质。 2．1．1缩短固化时间 采用中短波红外辐射加热技术来加热工件，只需70 S即可完成，而远红外加热是对流和传导加热，利 用空气的热量来加热工件，一般需要15rain。效率提高十几倍，炉体占地面积减少80％。 2．1．2 降低能耗 采用中短波红外加热元件在通电后1--3S即可辐射80％的有效辐射能，而远红外加热管需要15min 以上才能达到相似效果；中短波红#I,UP开即用，远红#l-：0n热需要至少提前0．5h预热，并且热惯性大，温 度控制不精确，在生产结束后降温时间久，能量利用率较低。 2．1．3 固化均匀，表面平整度高 中短波红外加热辐射具有均匀性和瞬间性，从而保证了工件涂膜固化均匀一致，避免了附着力不一致 和色差。粉末涂料中含有少量水分和小分子挥发物，如果涂层固化完全后这些小分子还没有挥发完，就会 在涂膜表面形成针孔。采用中短波红外加热辐射渗透的功能，工件温度在很短的时间内就能达到这些小分 子物质的沸点以上，很快挥发，不会在涂层表面形成挥发孔。 2．1