Основы теории инфракрасного нагрева

Передача тепла

Передача тепла - это процесс передачи тепловой энергии от источника с высокой температурой к области с более низкой температурой. 

Выделяют три основные формы передачи тепла - это теплопроводность, конвекция и излучение (инфракрасное излучение). 

• Проводимость возникает, когда происходит передача тепловой энергии из-за разницы температур внутри объекта или между объектами, находящимися в прямом физическом контакте. 

• Конвекция - это результат передачи тепловой энергии от одного объекта к другому через движущуюся жидкость или газ. 

• Теплопередача излучением может происходить с помощью инфракрасных, ультрафиолетовых, микроволновых и радиоволн. 

Инфракрасное излучение (электромагнитная волновая инфракрасная энергия) - это передача тепловой энергии посредством невидимых электромагнитных энергетических волн, которые можно ощущать как тепло от солнца или подветренного огня или другого горячего объекта.

Электромагнитная энергия

Инфракрасные лучи являются частью электромагнитного спектра:

Инфракрасная энергия распространяется со скоростью света, не нагревая воздух, через который она проходит (количество инфракрасного излучения, поглощаемого углекислым газом, водяным паром и другими частицами в воздухе, обычно незначительно), и поглощается или отражается объектами, на которые она падает. Любой объект с температурой поверхности выше абсолютного нуля - 273 ° C будет излучать инфракрасное излучение. 

Температура объекта, а также его физические свойства будут определять эффективность излучения и длину излучаемых волн. 

Инфракрасное излучение можно сравнить с радиоволнами, видимым светом, ультрафиолетом, микроволнами и рентгеновскими лучами. Все они представляют собой электромагнитные волны, которые перемещаются в космосе со скоростью света. Разница между ними - длина электромагнитной волны. Инфракрасное излучение измеряется в микронах (µ) и начинается с 70 µ и увеличивается до 1000 µ. Хотя полезный диапазон длин волн для инфракрасного обогрева находится в пределах от 0,70 мм до 10 мм. 

Что такое инфракрасное тепло?

Инфракрасный обогрев - это передача тепловой энергии в виде электромагнитных волн. Истинное инфракрасное тепло должно иметь одну общую характеристику: передача тепла излучается от нагретого объекта или вещества. Источник испускает излучение с максимальной длиной волны в направлении объекта. Объект может поглощать излучение на одной длине волны, отражать излучение на других длинах волн и повторно излучать волны. Именно поглощенное излучение создает тепло внутри объекта.

Инфракрасный обогрев различается по эффективности, длине волны и отражательной способности. 

Именно эти характеристики отличают их друг от друга и делают некоторые из них более эффективными для определенных сфер применения, чем другие. 

При инфракрасном обогреве возможны различные уровни эффективности, которые часто зависят от материала источника тепла. Основная мера эффективности заключается в соотношении между излучаемой и поглощенной энергией, но на это измерение могут повлиять и другие соображения. Один из них - коэффициент излучения источника тепла, основанный на уровне излучения идеального «черного тела», равном 1,0. Керамические инфракрасные нагреватели способны обеспечивать излучение 90% или больше по сравнению с более низкими значениями у других материалов.

Полезный диапазон длин волн для инфракрасного обогрева находится в диапазоне от 0,7 до 10 микрон (мкм) в электромагнитном спектре и называется коротковолновым, средневолновым или длинноволновым. 

Средние и длинные длины волн являются наиболее предпочтительными для промышленных сфер применения, поскольку почти все материалы, подлежащие нагреву или сушке, обеспечивают максимальное поглощение в диапазоне от 3 до 10 мм. Энергия от инфракрасного источника тепла, который также излучает свет (коротковолновый галогенный нагреватель или кварцевый средневолновой нагреватель), обычно излучает 80% своей энергии с длиной волны 1 мм, тогда как керамический инфракрасный обогреватель излучает 80% своей энергии с длиной волны 3 мм.