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远红外加热器的发展与前景分析

    远红外加热器从上世纪30年代就已经开始被应用,但真正得到广泛推广是在70年代。通过在工业炉中的运用可以大大降低能耗,提高工业上的产出。

    从1939年美国福特公司首次将红外灯用于漆膜固化至今,已经有近70年的历程。在近70年里,红外加热装置在不断完善,并在烤漆房中逐渐普及。现在采用红外与对流复合加热或是单采用红外加热已经成为一种趋势。红外烘干不仅仅在涂装业,还在纺织、食品加工、木材、农产品、海产品等各行业广泛应用。

    远红外加热器30年的发展历程

    1.远红外加热器浪潮(1973—1983年)

    1973—1983年,世界各国都在本土大力推荐红外或远红外加热技术,日本、苏联、美国、西欧先后以文件、计划形式推广,中国尤甚,以国发[42号]文件推广远红外。当时远红外加热被誉为“划时代”的节能技术,国家推出推广资金,大搞群众运动,从1978—1983年,用远红外改造和新建的烘干炉、脱水炉、固化炉达280万kW,全国各地报道均有30%以上的节能效果。

    2.远红外加热器的发展(1983—1993年)

    伴随着红外“匹配吸收”理论、辐射传热理论、热传递动力学理论的深入研究,红外加热获得了极大的发展空间。匹配吸收是红外加热节能的理论基础。匹配吸收针对薄制品(后面内容有详细介绍),尤其是极薄的有机物制品有明显的节能效果,但现实生活中,这样的制品太少,科学工作者对怎么应用“匹配吸收”理论,进行了详细的研究。红外加热实为辐射加热,辐射传热效率高,对大面积物品而言,温度均匀性成为关注的焦点,科学工作者用“低温辐射传热技术”圆满解决这一难题,达到了±4.5℃加热温场。红外元件实为电热元件。单纯把它理解为辐射系数高、红外加热效率高的电热元件的说法是片面的。科学工作者推导出了实现元件以辐射传热为主的必要条件和充分条件,提出了红外加热特有的公式:能源辐射转换效率系数。诸如以对流传热为主的暖气片涂上红外涂料,便成为“红外元件”的错误提法有了理论依据,红外加热元件的应用领域、应用方式不断扩大。红外加热的方向性———元件与工件相对位置是传热干燥脱水固化存在的问题,在红外加热中却十分突出,对辐射场的强度均匀性,温度均匀性,对流场温度均匀性的研究,成功解决了在连续式烘干炉中红外加热的温度均匀性这一难题。

    3.远红外加热器的趋向(1993—2003年)

    点、面、线辐射源的热能被工件的直接利用率是很低的,人们采用抛光金属为反射罩,由于难以清理,导致使用过程中热效率大幅下降。红外加热的温度均匀性,不同炉砖、炉型、工件形状和质量均有很大关系,给设计施工应用带来极大麻烦,关键问题是炉内对流场的干扰,使红外加热炉的温度均匀性难以达到设计要求。红外加热属于辐射传热,其特别之处在于升温迅速,断电热消失惯性小,如何实现这一基本特点,科学工作者始终在思考这一难题,即快速加热技术。反射罩污染,匹配吸收实践应用,对流场温度均匀性的研究,辐射传热的强化,一系列理论技术问题的突破,我国国家红外中心1993年率先提出了红外加热———快速加热,瞬间加热,爆炸加热的新思路———高红外加热思路在技术上有三项重大突破,选择全面“匹配”吸收的元件,克服对流场对温度均匀性的影响,实现物料分级的加热干燥与脱水,红外加热成为了节能技术。

    4.远红外加热器的现状与展望

    红外线加热在漆膜固化中已经占有举足轻重的地位,人们已经逐渐地意识到了红外线加热的优势。目前,人们所用的碳纤维远红外管和定向远红外强辐射器等都在很大程度上提高了漆膜质量,节省了能源,比传统的加热固化装置具有更优异的性能。山东大学研制的用黑体作为辐射体是红外加热装置发展的一个趋势,并在各大烤漆房中已经得到了广泛的使用。红外线固化装置的不断完善,必将取得更大经济效益、社会效益和环境效益,使我国的涂装烘干工艺发展到更高的水平。

    远红外加热器的发展前景良好,随着红外固化技术的完善,远红外加热器能更好地应用到工业中,提高能源利用率。