紅外加熱器
編輯紅外加熱器或加熱燈是與通過電磁輻射的較低溫度將能量傳遞到主體更高的溫度的機構。根據發射體的溫度,紅外輻射峰值的波長范圍從780納米至1毫米。能量轉移不需要兩個物體之間的接觸或介質。紅外線加熱器可在真空或大氣中操作。
紅外線加熱器的一種分類是根據紅外線發射的波段。
- 短波或近紅外范圍從780納米至1.4μm,這些發射器也被稱為明亮的,因為仍然發射一些可見光;
- 介于兩者之間的中紅外線1.4微米和3微米;
- 遠紅外線或暗發射器適用于以上所有內容3微米。
紅外加熱器的材料
編輯用于電紅外加熱器的最常見燈絲材料是鎢絲,它被盤繞以提供更大的表面積。鎢的低溫替代品是碳或鐵、鉻和鋁的合金(商標和品牌名稱Kanthal)。雖然碳絲的生產更易變,但與基于FeCrAl絲的類似中波加熱器相比,它們的加熱速度要快得多。
當加熱器中不需要或不需要光時,陶瓷紅外輻射加熱器是首選。它們包含8米長的盤繞合金電阻絲,在加熱器的整個表面散發出均勻的熱量,而陶瓷可吸收90%的輻射。由于吸收和發射基于每個物體的相同物理原因,因此陶瓷非常適合作為紅外線加熱器的材料。
工業紅外加熱器有時在石英管上使用金涂層,反射紅外輻射并將其引導至要加熱的產品。因此,照射在產品上的紅外輻射實際上增加了一倍。使用金是因為它具有抗氧化性和大約95%的非常高的紅外反射率。
紅外加熱器的類型
編輯紅外線加熱器通常按其發出的波長分類:
近紅外(NIR)或短波紅外加熱器在高于1800°C,在現場布置時可達到數百kW/m2的高功率密度。它們的峰值波長遠低于水的吸收光譜,因此不適用于許多干燥應用。它們非常適合加熱需要深度滲透的二氧化硅。
中波和碳(CIR)紅外線加熱器的燈絲溫度約為1000℃。它們的xxx功率密度可達60kW/m2(中波)和150千瓦/米2(CIR)。
遠紅外線發射器(FIR)通常用于所謂的低溫遠紅外線桑拿房。這些僅構成紅外線桑拿市場的更高和更昂貴的范圍。遠紅外線發射器不使用碳、石英或高瓦特陶瓷發射器,它們發射近紅外和中紅外輻射、熱和光,而是使用保持低溫的低瓦陶瓷板,同時仍發射遠紅外輻射。
溫度與峰值波長之間的關系由維恩位移定律表示。
金屬線元件
金屬絲加熱元件最早出現在1920年代。這些元件由鉻合金制成的金屬絲組成。Chromel由鎳和鉻制成,也稱為鎳鉻合金。然后將這根金屬絲盤成螺旋狀并纏繞在陶瓷體上。當加熱到高溫時,它會形成一層氧化鉻保護層,保護電線免受燃燒和腐蝕,并使元件發光。
加熱燈
熱燈是一種白熾燈泡,其用于產生熱量的主要目的。燈發出的黑體輻射光譜發生偏移以產生更多的紅外光。許多加熱燈包括一個紅色濾光片,以xxx限度地減少發出的可見光量。加熱燈通常包括內部反射器。
加熱燈通常用在淋浴間和浴室里給沐浴者取暖,以及餐廳的食物準備區用來在上菜前保持食物溫暖。它們也常用于畜牧業。用于家禽的燈通常稱為育雛燈。除了幼鳥,其他可以從加熱燈中受益的動物包括爬行動物、兩棲動物、昆蟲、蜘蛛和一些哺乳動物的幼崽。
用于加熱燈的燈座通常是陶瓷的,因為塑料燈座在暴露于燈產生的大量廢熱時會熔化或燃燒,尤其是在“底座向上”位置操作時。燈罩或燈罩通常是金屬的。護罩前部可能有一個金屬絲護罩,以防止接觸燈泡的熱表面。
普通家用白色白熾燈泡也可用作加熱燈,但出售的紅色和藍色燈泡用于育雛??燈和爬蟲燈。250瓦加熱燈通常采用“R40”(5英寸反射燈)外形封裝,帶有一個中間螺釘底座。
當其他治療無效或不切實際時,加熱燈可用??作醫療治療以提供干熱。
陶瓷紅外線加熱系統
陶瓷紅外加熱元件用于需要長波紅外輻射的各種工業過程。它們的有用波長范圍為2–10μm。它們也經常用于動物/寵物保健領域。陶瓷紅外線加熱器(發射器)由三個基本發射器面制成:槽(凹面)、平面和燈泡或Edison螺旋元件,可通過E27陶瓷燈座進行正常安裝。
遠紅外線
這種加熱技術用于一些昂貴的紅外線桑拿房。它也存在于空間加熱器中。這些加熱器使用低功率密度的陶瓷發射器(通常是相當大的面板),可發射長波紅外輻射。由于加熱元件處于相對較低的溫度,遠紅外加熱器不會散發灰塵、污垢、甲醛、油漆涂層產生的有毒煙霧等氣味。這使得這種類型的取暖非常受手足口病人群的歡迎。歐洲的嚴重過敏和多種化學物質敏感性。由于遠紅外技術不直接加熱房間的空氣,因此重要的是xxx限度地暴露可用表面,然后重新散發熱量以提供均勻的全方位環境溫暖。這被稱為輻射加熱。
石英加熱燈
鹵素燈是充有高壓惰性氣體和少量鹵素氣體(溴或碘)的白熾燈;這會延長燈絲的壽命。這導致鹵素燈的壽命比其他白熾燈長得多。由于鹵素燈產生的高壓和高溫,它們相對較小并且由石英玻璃制成,因為它比標準玻璃具有更高的熔點。鹵素燈的常見用途是桌面加熱器。
石英紅外加熱元件發射中波紅外能量,在需要快速加熱器響應的系統中特別有效。石英燈泡中的管狀紅外燈產生波長為1.5–8μm的紅外輻射。封閉的燈絲在大約2500K,比開放式線圈源產生更多的更短波長輻射。這些燈于1950年代在通用電氣開發,生產約100瓦/英寸(4W/mm)并且可以組合以每平方英尺輻射500瓦(5400瓦/米2)。為了實現更高的功率密度,使用了鹵素燈。石英紅外燈用于高度拋光的反射器,以均勻和集中的模式引導輻射。
石英加熱燈用于食品加工、化學加工、油漆干燥和冷凍材料的解凍。它們還可用于寒冷地區、孵化器中的舒適加熱,以及用于加熱、干燥和烘烤的其他應用。在太空再入飛行器的開發過程中,成組的石英紅外燈用于測試功率密度高達28千瓦/平方英尺(300千瓦/米2)的隔熱材料。
最常見的設計包括緞面乳白色石英玻璃管或帶有電阻元件的透明石英,通常是鎢絲,或鐵鉻鋁合金薄線圈。除去大氣并填充惰性氣體如氮氣和氬氣,然后密封。在石英鹵素燈中,加入少量鹵素氣體以延長加熱器的使用壽命。
在工作溫度下釋放的大部分輻射能通過細石英管傳輸,但其中一些能量被石英石英玻璃管吸收,導致管壁溫度升高,這導致硅氧鍵輻射遠紅外線。石英玻璃加熱元件最初是為照明應用而設計的,但是當燈處于全功率時,只有不到5%的發射能量在可見光譜中。
石英鎢
石英鎢紅外線加熱器發射中波能量,工作溫度可達1500°C(中波)和2600°C(短波)。它們在幾秒鐘內達到工作溫度。峰值波長發射約為1.6μm(中波紅外)和1μm(短波紅外)。
碳加熱器
碳加熱器使用能夠產生長波、中波和短波遠紅外線熱量的碳纖維加熱元件。需要為要加熱的空間準確指定它們。
燃氣
有兩種基本類型的紅外線輻射加熱器。
- 發光或高強度
- 輻射管加熱器
用于工業和商業建筑空間加熱的輻射管燃氣加熱器燃燒天然氣或丙烷來加熱鋼質排放管。通過控制閥的氣體流經杯形燃燒器或文丘里管。燃燒產物氣體加熱發射管。隨著管子加熱,來自管子的輻射能撞擊該區域的地板和其他物體,使它們變暖。即使突然引入大量冷空氣(例如在維修車庫中),這種加熱形式也能保持溫暖。然而,它們不能抵抗冷風。
紅外線加熱器的效率是加熱器消耗的總能量與產生的紅外線能量的比值。雖然在整個過程中總會產生一定量的對流熱,但任何通過加熱器的空氣運動都會降低其紅外轉換效率。使用新的未變色的反射器,輻射管的向下輻射效率約為60%。(另外40%包括不可恢復的向上輻射和對流損失,以及煙道損失。)
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