紅外加熱管用于涂料干燥固化、成型、壓花、層壓、連接、焊接、褐變、加熱、預熱、微生物還原等多種工業加熱過程中。
所有材料吸收紅外光譜的一部分,在表面反射一部分,并允許一部分輻射通過材料。通過選擇合適的光譜加熱管,材料可以最大限度地吸收紅外輻射并轉化為熱量。
石英玻璃紅外加熱管常被證明優于傳統熱源,如暖空氣、蒸汽、陶瓷、氣體或金屬發射器。紅外加熱管是理想的加熱工具,因為它能傳遞大量的能量,并與產品材料和形狀準確匹配。它有以下優點:
紅外輻射不需要接觸產品或傳遞介質;紅外加熱管能準確匹配加熱材料,即有效吸收材料;響應時間快,能控制輸出熱;局部或全部加熱材料,控制加熱區域和加熱時間。與熱氣加熱相比,這意味著能耗更低,加熱速度更快,加熱效果更好。
為了實現成功的加熱過程,選擇合適的紅外加熱管,其波長、形狀和功率輸出應與加熱產品相匹配。準確的匹配可以確保紅外輻射在產品中迅速轉化為熱量,而不會將不必要的熱量轉移到周圍,節省時間和金錢。
1. 波長選擇紅外加熱管中的紅外發射器在不同的加熱溫度下,在不同的波長范圍內表現出不同的輻射特性。
波長對加熱過程有顯著影響。短波輻射(um)可穿透一些固體材料,保證加熱均勻。中波輻射(2-4um)大部分被表面吸收,即主要加熱表面,常用于加熱塑料、玻璃和水。
表1,典型的紅外發射器在不同溫度和波長下的熱分布
其中,
Ceramic/Metal Sheathed 陶瓷加熱器/金屬套電阻加熱器;Standard Medium Wave 標準中波;Carbon 碳纖維;Fast Response Medium Wave 快中波;Short Wave 短波;Halogen/NIR 鹵素/近紅外;High Powered Halogen/NIR 高功率鹵素/近紅外。2. 正確選擇加熱管如果一個短波紅外加熱管溫度大大降低,那么其中波段紅外能量會大大增加。然而,這么做會導致短波加熱管輸出功率大大降低,損失了經濟性。因此,對于中波的加熱應用,只能使用中波紅外加熱管,其在相同溫度下輸出功率能夠增加五倍。
圖1:不同波長的紅外發射器功率輸出(相對比較)
圖2:塑料如PE和PVC,吸收中波紅外能量效果好
圖3:用中波紅外,水蒸發更快,因為這個波段水吸收紅外效果好。
3. 由紅外加熱管組成典型的紅外加熱管組成如下。形狀有單管、雙管、燈珠等。
圖4 由紅外加熱管組成
根據應用要求,加熱管內的紅外發射器可設計為碳纖維、短波、快中波、標準中波、鹵素短波/近紅外。試驗對比表明, 碳纖維紅外對水基涂料的干燥效率明顯優于短波紅外,可節約70%左右的能量。同時,碳纖維紅外也更適合玻璃和塑料的加熱。
圖5 上圖從左到右,依次為 標準中波紅外加熱管碳纖維、短波、快中波
圖6 上圖為鹵素短波/近紅外和碳纖維紅外加熱管
結合中波紅外高能密度和快速響應速度的優點,碳纖維紅外加熱管。短波紅外加熱管具有類似鹵素紅外的光譜特性,但在壽命、強度和耐久性方面具有明顯的優勢。在短波和中波紅外發射器之間,快中波紅外加熱管具有光譜特性。長度可達6.5米。中波紅外加熱管經濟、穩定、使用壽命好。適用于大多數材料的加熱過程。鹵素短波/近紅外加熱管,光譜位于近紅外區域,最大功率密度為每平方米1兆瓦,響應時間非常快。4. 異型紅外加熱管紅外加熱管開發了多種形式,以解決不同產品局部區域的精確加熱問題。其優點如下:
準確加熱邊、角、圓、小面;小區域意味著高功率;響應時間快,1s內部開關;單元易于集成在自動化線中;局部加熱,節能。.1 紅外加熱管模仿產品輪廓這些紅外加熱管的形狀與加熱產品的形狀相匹配。它通常用于塑料焊接和去除毛刺。紅外加熱管根據塑料部件上毛刺的輪廓進行加熱,并在幾秒鐘內熔化。此外,紅外加熱管根據焊接筋的輪廓在十秒鐘內熔化焊接區域。
4.2 聚光紅外加熱管聚光紅外加熱管能給小區域帶來高強度熱量。這種加熱管非常適合去除毛刺、焊接或鉚接。短波紅外加熱管可在幾秒鐘內打開和關閉,應用靈活,避免損壞周圍部件。光斑直徑2-5mm。
4.3 螺旋紅外加熱管圓盤、棒和管道由塑料、玻璃或金屬制成,可均勻加熱。它有短波和中波紅外加熱管。
4.4 小表面短波紅外加熱管很容易安裝在產品邊緣,在短時間內將高能量傳遞到有限的區域。
4.5 Omega紅外加熱管非常適合塑料焊接和鉚接,也是彎管、拉伸塑料或玻璃纖維的理想工藝。
4.6 帶槽紅外加熱器雙管一側有槽,有點像加熱通道,適合加熱化纖和繩索。