红外加热管应用在许多工业加热过程中,包括油漆干燥和固化、成型、压花、层压、连接、焊接、褐变、加热、预热和微生物还原。
所有材料吸收红外波谱的一部份,在表面反射一部份,并容许一部份幅射通过材料。通过选择合适波谱的加热管,让材料最大程度地吸收红外幅射而且转化为热量。
石英玻璃红外加热管常常被证明优于传统热源,如暖空气、蒸汽、陶瓷、气体或金属发射器。由于红外加热管才能传递大量的能量,但是精确地匹配到产品材料和形状,是理想的加热工具。其有以下优点:
红外幅射不须要接触产品,也不须要传递介质;红外加热管才能与被加热的材料精确匹配,即有效被材料吸收;快速的响应时间,就能控制输出热量;才能对材料局部或则全部加热,可控制加热区域,可控制加热时间。与热气加热相比,这意味着更少的煤耗,更快的加热速率和更好的加热疗效。
为了实现成功的加热过程,重要是选择适宜的红外加热管,其波长、形状和功率输出要与被加热的产品匹配。精确匹配能够保证红外幅射在产品中迅速转化为热量,而不会将毋须要的热量转移到周围,同时也节约了时间和金钱。
1.波长选择
在不同的加热气温下,红外加热管中的红外发射器,在不同的波长区间表现出不同的幅射特点。
波长对加热过程有明显影响。长波幅射(<2um)可以穿透到一些固体材料中,保证加热均匀。中波幅射(2-4um)大部份被表面吸收,即主要加热表面,常常被拿来加热塑胶、玻璃和水。
表1,典型红外发射器在不同水温、不同波长下的热量分布
其中,
Ceramic/MetalSheathed陶瓷加热器/金属套内阻加热器;StandardMediumWave标准中波;Carbon碳纤维;FastResponseMediumWave快中波;ShortWave长波;Halogen/NIR卤素/近红外;HighPoweredHalogen/NIR高功率卤素/近红外。2.加热管的正确选择
假如一个长波红外加热管室温大大增加,这么其中波段红外能量会大大降低。但是,那么做会造成长波加热管输出功率大大增加,损失了经济性。因而,对于中波的加热应用,只能使用中波红外加热管,其在相同气温下输出功率还能降低五倍。
图1:不同的红外发射器在不同波长的功率输出(相对比较)
图2:塑胶如PE和PVC,对中波红外能量吸收疗效好
图3:用中波红外,水蒸发更快,由于在这个波段水吸收红外疗效好。
3.红外加热管组成
典型的红外加热管构成如下。外观上有单管、双管和灯管等方式。
图4红外加热管构成
加热管内的红外发射器,按照应用要求,可设计为碳纤维、短波、快中波、标准中波、卤素长波/近红外。试验对比表明,碳纤维红外对水基油墨干燥效率,显著优于长波红外,且还能节省大概70%的能量。同时,碳纤维红外也更适用于对玻璃和塑胶的加热过程。
图5上图从左到右,依次为碳纤维、短波、快中波、标准中波红外加热管
图6上图从左到右,依次卤素长波/近红外、碳纤维红外加热管
碳纤维红外加热管加热管,结合中波红外的高能量密度和快速响应速率的优点。长波红外加热管,波谱特点与卤素红外相类似,但在寿命、强度和耐久性等方面具有显著优势。快中波红外加热管,波谱特点介于长波和中波红外发射器之间。厚度可达6.5米。中波红外加热管,具有经济性、稳定性和良好的使用寿命。适用于大多数材料的加热过程。卤素长波/近红外加热管,波谱坐落近红外区域,最大功率密度为每平方米1兆瓦,响应时间十分快。4.异形红外加热管
红外加热管早已开发出多种方式,以解决对不同产品的局部区域精准加热的问题。其优势如下:
可对边、角、圈和面馆进行确切加热;小区域意味着高功率;响应时间快,在1s内实现开启和关掉;单元便于集成在手动化线中;局部加热,节省能源。4.1仿产品轮廓的红外加热管
这种红外加热管的形状与被加热产品的形状相匹配。常被拿来塑胶钎焊,以及去毛刺。红外加热管根据塑胶件上有毛刺的轮廓造型,以无接触方式加热,在几秒钟内将毛刺融化掉。另外,红外加热管根据点焊筋轮廓造型,在十几秒钟内融化点焊区域。
4.2聚光红外加热管
聚光红外加热管,就能给很小的区域带来高硬度的热量。该方式加热管特别适宜去毛刺、焊接或点焊等工艺。采用长波红外加热管加热管,才能在几秒内开启和关掉,应用灵活,也防止对周围器件的损害。光斑半径2-5mm。
4.3螺旋红外加热管
就能均匀加热由塑胶、玻璃或金属制成的圆盘、棒和管件。其有长波和中波红外加热管可选。
4.4小表面长波红外加热管
特别容易安装在产品边沿,在短时间外向有限区域传递较高的能量。
4.5Omega红外加热管
特别适宜用于塑胶点焊和点焊,也是弯曲管子、拉伸塑胶或玻璃纤维的理想工艺。
4.6带槽红外加热器
在双管的两侧带有槽,有点像加热通道,适宜对物理纤维和钢缆进行加热。