紅外線的產(chǎn)生及相關(guān)介紹
紅外線名詞解釋
紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。
紅外線的波長為0．75μm-1000μm，介于電磁波和可見光之間，以輻射的形式向外傳播。工業(yè)上，把紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長為6.0～l000μm 之間。遠(yuǎn)紅外線同可見光、紫外線、X射線等都屬于電磁波，它們的傳播速度一樣，每秒鐘可達(dá)30萬公里。紅外線的主要作用是熱作用。
大多數(shù)有機(jī)物和水等的吸收光譜，在2．5μm~25μm范圍內(nèi)。當(dāng)輻射源的波長與被加熱物的吸收波長一致時，該物質(zhì)就易于吸收紅外線。遠(yuǎn)紅外線的波長正好在這個范圍內(nèi)。當(dāng)熱源溫度在200℃~727℃范圍時，有80%以上的總輻射能集中在2．5μm~15μm區(qū)間．超過15μm，能量還有15％ (200t)至4％(600℃)，而250℃以上的輻射能則更少了。由此可見，遠(yuǎn)紅外線的大部分能量易被物質(zhì)吸收。
圖一
物質(zhì)的分子在吸收紅外能后，可使光子的能量完全轉(zhuǎn)變成分子的振動即轉(zhuǎn)動能量；也可使分子的轉(zhuǎn)動能量發(fā)生改變。并且，振動光譜有一種加寬振動、轉(zhuǎn)動的作用，能擴(kuò)大以平衡位置為中心的振幅，加劇其內(nèi)部的振動。由于電子的運(yùn)動和分子的振動是處在極高的速度下，這種運(yùn)動不斷地使晶格、鍵團(tuán)的振動在其相互間產(chǎn)生碰撞。這種運(yùn)動狀況的變化，猶如兩種快速運(yùn)轉(zhuǎn)的物體加快了摩擦而發(fā)熱升溫，所以，其升溫速度快。同時，紅外輻射加熱物品時，是按照紅外輻射能穿透的部位，其溫度往往比表面來得高。如對紅外線輻射后的玉米粒，測量其內(nèi)部溫度比表面溫度要高5℃-10℃。因此，受紅外輻射加熱的物品，均處于內(nèi)高外低的溫度梯度和濕度梯度同時作用，達(dá)到快速加熱的目的。
紅外線物理性質(zhì)
所有高于絕對零度（－273℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。
1.有熱效應(yīng)
2.穿透云霧的能力強(qiáng)(波長較長,易于衍射)
工業(yè)上，遠(yuǎn)紅外加熱與熱風(fēng)加熱干燥相比有許多的優(yōu)點(diǎn)：烘烤時間可大大縮短；電力消耗可減少到1／2~1／3；還可大大節(jié)省空間。而且使用方便，造價低，便于溫控，設(shè)備簡單，投資小，便于生產(chǎn)。
紅外線的傳熱學(xué)基本理論
1.不同特性的物體發(fā)射的紅外線特性（波長）不同，不同特性的紅外線易為特性相同的物體所接收-即固體物質(zhì)發(fā)射的紅外線易被固體吸收，不易被氣體吸收。
2.熱能傳遞的形式：幅射、傳導(dǎo)、對流。
3.熱能在高溫下主要（90%）以幅射的形式傳遞，其幅射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比。
4.幅射熱能的吸收能力與受熱物體的表面黑度成正比。
5.受熱物體的熱能傳導(dǎo)強(qiáng)度與（該物體表面和內(nèi)部）溫度梯度成正比與熱阻成反比。
遠(yuǎn)紅外線加熱器的節(jié)能原理
遠(yuǎn)紅外線加熱板的節(jié)能是由電熱涂料（進(jìn)口產(chǎn)品）在加熱器幅射面形成固化涂層，該涂層因其表面黑度高，故能吸收大量的輻射熱能，又因其發(fā)射頻率高，故能將吸收的輻射熱能轉(zhuǎn)換成物體易吸收的遠(yuǎn)紅外熱能以電磁波的形式傳遞。微米級電熱涂料的涂層厚、熱阻大、反射率高，用于加熱板表面，將散失的熱能轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外熱能以電磁波的形式輻射爐腔內(nèi)，為爐腔內(nèi)的被加熱物體所吸收，而不易被潮氣吸收，從而將熱能留在爐腔內(nèi)，不僅降低了排潮溫度，而且使爐腔內(nèi)的溫度升高，使爐腔內(nèi)的溫度得到了充分的利用.納米級電熱涂料的涂層薄、熱阻小，用于爐腔中受熱導(dǎo)溫的金屬材料表面，在傳熱過程中，該涂料層不僅將吸收的輻射熱能轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外熱能傳遞，其自身變成遠(yuǎn)紅外輻射熱源，而且也因其表面溫度的提高，導(dǎo)致溫度梯度增大，使被加熱物體的熱能傳導(dǎo)強(qiáng)度增強(qiáng)，吸熱能力大大提高。總之，通過電熱涂料將幅射熱能轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外熱能產(chǎn)生的直接作用是：提高了爐腔的溫度，降低了排潮損失的溫度，增強(qiáng)了被加熱物體的熱能吸收速度；減少了熱能損失，達(dá)到節(jié)能的目的。
實(shí)踐中，有時候是需要使用非標(biāo)準(zhǔn)功率的。有三種方法可以使被受熱材料得到所需的功率，最簡單的方法是改變加熱器和受熱材料之間的距離，該方法比較適合僅僅使用單個加熱器加熱的情況；第二個方法是功率控制，例如可以使用調(diào)壓器或者其他功率控制器對加熱器的實(shí)際功率進(jìn)行控制。
最好的方法是使用有內(nèi)置熱電偶的加熱板。通過溫度控制線路來調(diào)節(jié)功率，內(nèi)置熱電偶紅外線加熱器中，熱電偶配置于加熱器發(fā)熱表面和加熱線圈之間。熱電偶信號通過特殊的熱偶線傳送，通過這個方法可以對加熱器溫度進(jìn)行精確的控制，控制精度達(dá)到1℃以內(nèi)，從而為生產(chǎn)提供穩(wěn)定的加熱條件。該控制方法也可以變通為通過測量受熱材料的溫度對加熱器進(jìn)行功率控制，條件是對受熱材料的溫度采樣必須精確可靠。在大多數(shù)情況下，對加熱器溫度進(jìn)行直接控制的方法可以滿足生產(chǎn)的需要。
通過使用多個溫度控制儀，可以在整體加熱區(qū)域中形成相應(yīng)的溫區(qū)。通過調(diào)節(jié)不同溫區(qū)的輻射功率，實(shí)現(xiàn)對受熱材料某個特定區(qū)域輻射強(qiáng)度的控制。
自能源危機(jī)以來，全球各國為了提高能源應(yīng)用效率與發(fā)展能源多元化，紛紛研發(fā)出種種節(jié)省和替代能源技能，此中輻射加熱干燥因?yàn)榉椒ǖ奶厥庑?，被證實(shí)為最有效率的加熱與干燥技能之一，而被普遍地用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱風(fēng)式加熱與干燥體系。輻射加熱與干燥包羅紅外線、紫外線、微波/射頻、電子束與雷射等，此中紅外線加熱干燥是應(yīng)用電磁輻射熱傳原理，以直接方法傳熱而達(dá)到加熱干燥物體的目的，從而克制加熱熱傳媒體造成的能量損失，有益能源節(jié)省，同時紅外線因有產(chǎn)生容易，可控性良妤等特質(zhì)，而有加熱迅速、干燥時間短、生產(chǎn)力提高，產(chǎn)品品質(zhì)改進(jìn)及設(shè)備空間節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)。
采用紅外線加熱是否有效，主要取決于被加熱物體的汲取程度，汲取率越高，紅外線輻射效果就越好。而汲取率取決于被加熱物質(zhì)的類別、表面狀態(tài)、紅外線輻射源的波長等。物質(zhì)反射的輻射能量與入射能量的比值叫反射率。差異質(zhì)料和差異外貌狀態(tài)的反射率各不雷同。物質(zhì)透過的輻射能量與入射能量的比值叫穿透率。穿透率隨質(zhì)料的性質(zhì)及厚度差異而變革。差異質(zhì)料的有效穿透范疇也不一樣。通常把非透明質(zhì)料的穿透率看作零。通常金屬晶體非常致密，透過外貌的電磁輻射能在很短的距離內(nèi)迅速衰減，因此熱輻射對金屬的穿透深度在微米數(shù)量級上。而非金屬質(zhì)料分子布局不很致密，在常溫下差異非金屬物質(zhì)各自具有特徵振動頻率，因此當(dāng)入射的電磁波到達(dá)界面時，電磁波很少被反射，較易穿過界面進(jìn)入表層，有些激起共振變?yōu)闊崃?，有些不能激起共振的則受到折射、散射和反射作用。因?yàn)閷?shí)際物體都不是單一布局的單純物質(zhì)，故有些未被表層汲取的輻射波，在深入進(jìn)程中還會被別的物質(zhì)的共振而差異程度地加以汲取。只有在穿過全部厚度時，未破汲取的那部門輻射能量才氣透過。因此非金屬的穿透深度比金屬的要高。
NOVATEC紅外模具加熱爐簡介
鋁型材擠壓模具是鋁型材加工生產(chǎn)重要的組成部分，模具爐是配合擠壓機(jī)使用的設(shè)備，將模具加熱至鋁棒相近的溫度，有利于擠壓成型。在行業(yè)中，一般使用的模具加熱通常是電阻加熱爐，電阻發(fā)熱體發(fā)熱后，除向通孔內(nèi)膽傳熱外，還用熱風(fēng)風(fēng)機(jī)，把發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量通過空氣傳遞進(jìn)內(nèi)膽，使模具加熱。
電阻爐加熱的方式長時間來存在著以下的缺陷：
1、用電功率較大，耗電量很大 ，使用成本髙。
2、加溫時間長，一般常溫加熱至500℃時間 需要2-3小時。（200mm模）
3、對電阻發(fā)熱管的均勻度要求很高，否則會造成局部溫度過高現(xiàn)象
4、電阻絲的電阻隨溫度變化而變化。加熱箱環(huán)境溫度高
5、設(shè)備笨重占地多，取模不便，而且發(fā)熱管壽命短，對維護(hù)及生產(chǎn)安全帶來隱患。
更重要的是使用傳統(tǒng)的加熱爐對模具存在著致命的損害，嚴(yán)重縮短了模具的使用壽命和影響產(chǎn)品質(zhì)量。模具溫度對于獲得高的產(chǎn)量起著重要的作用，一般不得低于430℃；另方面，也不得過高于500℃，否則，不但硬度可能下降，同時模具工作面會產(chǎn)生氧化；模具在長時間高溫下加熱（特別在超過金屬居里點(diǎn)）模具金屬易疲勞易開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。（特別是用油、煤加熱對模具產(chǎn)生氧化、模具回爐退火率、模具易開裂的影響）
公司最新推出的紅外模具加熱設(shè)備，該設(shè)備使用一段光波來刺激模具的金屬分子，就好像用微波爐加熱食物一般，不使用空氣來傳遞熱能。對鋁型材加工及其它企業(yè)是很好的一種提高生產(chǎn)效率的節(jié)能降耗設(shè)備。溫度控制精準(zhǔn)，模具加熱到設(shè)定溫度后，可自動退出加熱控制系統(tǒng)，使得生產(chǎn)過程中安全系數(shù)大大提高。設(shè)備使用壽命更長。
由于模具加熱可自動操作，加熱時間短，可做到快速換模，減少作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。改善了模具分類加熱的協(xié)同操作，達(dá)到更換擠壓模具的快速性和準(zhǔn)確性。
擠壓模具新舊加熱方式對比表（模徑200mm）
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比較項(xiàng)目 |
原加熱 |
現(xiàn)用加熱 |
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加熱方式 |
電阻絲、油、煤氣發(fā)熱箱 |
紅外線 |
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操作方式 |
人工 |
自動 |
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溫升均勻度 |
表面過熱或長時間氧化 |
內(nèi)外同時加熱、時間短減少模具氧化 |
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溫度控制精度 |
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+5\-5 |
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加熱保溫時間 |
150分鐘以上 |
45分鐘以上 |
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耗 能 |
能耗大 |
能耗小且加熱時間少 |
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環(huán)境影響 |
有煙塵、環(huán)境溫度高 |
無任何有害氣體且外表溫度幾乎為常溫 |
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設(shè)備裝置體積 |
很大 |
輕盈、便捷 |
擠壓模具加熱爐技術(shù)參數(shù)Parameters:
1) 用途：與擠壓機(jī)配置使用，用于模具在使用前的加熱。
2) 適用于各類模具（根據(jù)要求定制）
3) 加熱方式：紅外線刺激加熱
4) ******輸入功率：定制功率 常規(guī)為11KW
5) 輸入電壓：三相 380V
6) 振蕩頻率：50 / 60HZ
7) 冷卻要求：風(fēng)冷
8) 負(fù)載持續(xù)率：95%
9) 溫度控制方式：PID,PLC,SSR自動溫控
10) 操作方式：PLC自動控制
高品、高效、節(jié)能、安全、環(huán)保、延長模具使用壽命、工作時即用即開，無須提前開機(jī)預(yù)熱。
采用公司紅外線刺激加熱方式的加熱設(shè)備后，加熱電效率98%，節(jié)能效果非常明顯，加熱均勻，加熱速度快，溫度閉環(huán)控制，內(nèi)及表透熱穩(wěn)定，表面氧化極小，擠壓型材表面質(zhì)量高，成品率高。
隱含效益
1）、同等條件下，預(yù)熱時間縮短，提高了勞動生產(chǎn)率；
2）、24個月不用產(chǎn)生維護(hù)費(fèi)用；
備注：（以200mm模具，每天10個，30KW電烘箱計(jì)）
電烘箱年平均用電=300度/天X300生產(chǎn)日/年=90000度/年
紅外線加熱爐年平均用電=50度/天X300生產(chǎn)日/年=15000度/年
年平均節(jié)電=90000-15000=75000度/年
年投入能效比=90000-15000/90000=83%
