碳纖維加熱管加熱原理——紅外線加熱管原理

2020-12-05 悅鹿心韻雜記

昨天下午發了15隻1.8米長380V2000W的碳纖維加熱管,這個長度刷新了我們的生產記錄。不嘚瑟瀏覽,還是繼續與大家介紹一下碳纖維發熱管加熱原理及主要應用於哪些行業,各行業找幾個案例與大家分享學習。

圖片1:最長的是1.8米碳纖維加熱管

首先科普一些關於紅外線的基礎知識,大概闡述一下,講解詳細的話可以開一堂物理學專業課了,大家一起努力學習吧。

碳纖維發熱管加熱過程:碳纖維發熱管通電後呈現橙紅色光,同時產生紅外線輻射到周圍將周圍物體加熱,加熱管表面問題有500攝氏度以上。加熱過程綜合了熱傳導、熱對流、熱輻射三種常見的熱傳遞模式,主要還是以熱輻射加熱為主。下面與大家介紹一下這三種熱傳遞模式。

圖片2:常見的熱傳遞

熱傳導(thermal conduction):熱量從物體溫度較高的一部分沿著物體傳到溫度較低的部分的方式叫做熱傳導。熱傳導是介質內無宏觀運動時的傳熱現象,其在固體、液體和氣體中均可發生,但嚴格而言,只有在固體中才是純粹的熱傳導,而流體即使處於靜止狀態,其中也會由於溫度梯度所造成的密度差而產生自然對流。因此,在流體中熱對流與熱傳導是同時發生的。日常生活中用火燒鐵棒的一頭另外一頭也能感覺到熱,就是熱傳導,還有炒菜的時候鏟子的手柄會熱得燙手也是熱傳導的一種。

圖片3:炒菜是最常見的熱傳導方式

熱對流(thermal convection/heat convection):又稱對流傳熱,指流體中質點發生相對位移而引起的熱量傳遞過程,是傳熱的三種方式之一。只能發生在流體(氣體和液體)之中,且必然同時伴有流體本身分子運動所產生的導熱作用。

熱對流大體可分為兩種:

按流動介質分為:氣體對流和液體對流,氣體的對流現象比液體明顯。

按發生原因分為:自然對流,純粹因流體冷、熱各部分的密度不同所引起,流動速度一般較低;強制對流,由於各種泵、風機或其他外力的推動而造成,故流動速度往往很高。

生活中燒白開水沸騰的時候是最常見的一種熱對流。

圖片4:沸騰的水向四周擴散是熱對流

熱輻射(thermal radiation):物體由於具有溫度而輻射電磁波的現象,稱為熱輻射。一切溫度高於絕對零度的物體都能產生熱輻射,溫度愈高,輻射出的總能量就愈大。熱輻射的光譜是連續譜,波長覆蓋範圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。

圖片5:燃燒的火焰

溫度較低時,主要以不可見的紅外光進行輻射,當溫度為300℃時熱輻射中最強的波長在紅外區。當物體的溫度在500℃以上至800℃時,熱輻射中最強的波長成分在可見光區.

輻射源表面在單位時間內、單位面積上所發射(或吸收)的能量同該表面的性質及溫度有關 ,表面越黑暗越粗糙,發射(吸收)能量的能力就越強。任何物體都以電磁波的形式向周圍環境輻射能量。輻射電磁波在其傳播路上遇到物體時,將激勵組成該物體的微觀粒子的熱運動,使物體加熱升溫。

我們離火焰有一段距離仍能感覺到熱,就是紅外線輻射讓我們感覺到溫暖,烤火是我們最常見的熱輻射利用,但暖手寶是熱傳遞模式,不能混淆哦。碳纖維加熱管發出的紅外線與燃燒的火焰產生的紅外線是同一波段,波長範圍在2.0-15微米。

食物、紡織物、油漆、農作物等物質最容易吸收的波段恰好也在這個範圍,所以當這些物質約到碳纖維發熱管發出的紅外線時較易吸收,進而將紅外線能量轉換成熱量,使得物質溫度升高達到乾燥、風乾、加熱的效果。利用紅外線進行加熱時被加熱的物質由於吸收的波段與紅外線波段處於同一波段,因此能夠最大化的產生共振,使得物質能夠最快最大程度的吸收紅外線熱量,溫度也能最快的被提升,從而提高加熱效果,提升生產效率。

汽車行業:

汽車製造過程中碳纖維加熱管最多的就是烤漆房,前幾篇文章也有提到過。這裡就不多贅述了碳纖維紅外線加熱管在烤漆房中的應用

圖片6:汽車烘乾房

印染行業:

服裝印染行業的跑臺機、隧道烘乾機、移動烘乾機等都是紅外線加熱的典型案例。碳纖維加熱管通電後呈現橙黃色光,並發出紅外線,波段在2.0-15微米,這個波段與很多紡織物、水溶性顏料吸收的紅外波段相匹配。利用紅外線進行加熱時被加熱的紡織物或者顏料波段與紅外線波段處於同一範圍,因此能夠最大化的產生共振,使得物質能夠快速吸收紅外線熱量,溫度迅速被提升,從而提高加熱效果,提升生產效率。

圖片7:工業印花機

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