紅外線(xiàn)加熱爐體設(shè)計(jì)

  紅外線(xiàn)加熱乾燥系統(tǒng)之開(kāi)發(fā)，首先要從系統(tǒng)加熱乾燥製程的觀點(diǎn)來(lái)著手，以單位產(chǎn)品能源損耗及產(chǎn)品品質(zhì)為依據(jù)，配合上下游的製造流程來(lái)應(yīng)用紅外線(xiàn)技術(shù)。**考慮要件為選擇適當(dāng)?shù)妮椛湓词乖陬l譜分佈上能和受熱物的紅外線(xiàn)特性相吻合，**需要熱風(fēng)輔助系統(tǒng)及通風(fēng)排放系統(tǒng)之密切配合以幫助揮發(fā)物之排除，以避免輻射能量的傳送損失，來(lái)彰顯紅外線(xiàn)加熱乾燥之特殊效果，第三為傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，使受熱物能依實(shí)際需要在設(shè)計(jì)規(guī)格下得到*佳的加熱乾燥成效，第四為選擇*適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)以統(tǒng)合上述之各項(xiàng)裝置系統(tǒng)，適時(shí)適量提供能量，達(dá)到*適化的加熱乾燥。圖2為應(yīng)用紅外線(xiàn)加熱乾燥技術(shù)一般程序。

(一)分析被加熱物吸收特性

分析被加熱物吸收特性，是判斷是否適用紅外技術(shù)，如何應(yīng)用紅外技術(shù)的依據(jù)。如果被加熱物在整個(gè)紅外區(qū)間吸收特性極差，那麼就不能用紅外加熱方式，而應(yīng)考慮採(cǎi)用微波加熱、紫外加熱等其它輻射加熱技術(shù)或其它種類(lèi)的加熱手段。因此，只有那些在紅外區(qū)間有較高的平均吸收率，或有幾段較強(qiáng)烈的吸收帶，或可以?huà)?cǎi)用紅外助吸收涂料，而且在工作溫度時(shí)輻射源發(fā)出的輻射能量的主輻射波段處?kù)都t外區(qū)的被加熱物體，才能採(cǎi)用紅外技術(shù)。一般而言，有機(jī)物質(zhì)，高分子物質(zhì)，含水物質(zhì)在紅外區(qū)部有較強(qiáng)烈的吸收峰區(qū)，它們的加熱乾燥過(guò)程都可以應(yīng)用紅外技術(shù)。被加熱物的吸收特性可以通過(guò)三條途徑了解：1.透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜查閱?，F(xiàn)有的各種標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜收集了在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定的許多物質(zhì)的紅外吸收特性曲線(xiàn)。2.如果被加熱物的成分事先并不知道，或者該物質(zhì)的吸收特性在各種標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜上尚未收入。那麼，也可通過(guò)紅外分光光度計(jì)來(lái)直接測(cè)定其紅外吸收特性曲線(xiàn)。3.對(duì)一些特定種類(lèi)的簡(jiǎn)單物質(zhì)，可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式求取其吸收特性曲線(xiàn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是一般吸收光譜多在常溫下測(cè)定，而實(shí)際物體的吸收率和輻射率一樣，隨溫度而變，以常溫輻射特性來(lái)推測(cè)高溫輻射特性只是一種近似的分析。必要時(shí)應(yīng)測(cè)定工作溫度區(qū)間的吸收特性及其在溫度區(qū)間的溫度變化規(guī)律，以便掌握其動(dòng)態(tài)吸收特性。

(二)合理選擇紅外輻射源

  紅外加熱技術(shù)取得成效的必備條件是有一個(gè)良好的紅外吸收體和一個(gè)與之能實(shí)現(xiàn)紅外光譜匹配的輻射源，這樣才能形成完整的紅外加熱技術(shù)，取得高效率傳熱，達(dá)到節(jié)約能源的效果。紅外輻射源可分為兩類(lèi)：

1. 追求波段型光譜匹配的覆蓋性紅外輻射源。

2. 追求波長(zhǎng)型光譜匹配的選擇性紅外輻射源

  由於配製技術(shù)上的難度和考慮使用時(shí)具備一定的寬容度以適應(yīng)多種加熱乾燥對(duì)象，故現(xiàn)在極少生產(chǎn)和使用選擇性紅外輻射源。大量推廣應(yīng)用的幾乎都是波段型匹配的覆蓋性紅外輻射源。

市售的紅外輻射源現(xiàn)有紅外輻射器和紅外涂料兩種。前者是整體的紅外輻射元件。后者僅是將紅外涂料涂覆在一般熱源表面改造成紅外輻射源。究竟選用整體的紅外輻射器還是選用紅外涂料，應(yīng)視具體需要和條件而定。一般建造新的加熱爐時(shí)多購(gòu)置現(xiàn)成的紅外輻射器產(chǎn)品來(lái)組裝使用，改造舊有加熱設(shè)備時(shí)常選用紅外涂料涂覆到原有發(fā)熱體表面藉以改變其輻射特性，形成紅外輻射源。此外，紅外元件輻射性能隨著時(shí)間而衰減到一定程度時(shí)，也往往利用在其表面重新涂覆一層紅外涂料的辦法來(lái)恢復(fù)其強(qiáng)紅外輻射特性。紅外輻射器的種類(lèi)很多，有燈式、管式、板式、帶式、圈式以及其它特殊型式，不同熱源的紅外輻射源的結(jié)構(gòu)也不同，目前*多的是電熱式紅外輻射器，也有以煤氣、天然氣、液化石油氣和蒸汽為熱源的紅外輻射器。

1. 電氣式紅外線(xiàn)加熱器

  電氣紅外線(xiàn)加熱器是利用電流通過(guò)電阻而發(fā)熱(焦耳效應(yīng))，高溫的電阻器以輻射電磁波方式將能量傳出。*常用的電阻器有鎢絲與鎳鉻線(xiàn)，鎢絲流通電流后溫度可升高到約2200~2500C，輻射的電磁波穿透石英玻璃外殼后傳至被加熱物。由於鎢絲升溫迅速，藉由電力電子元件如硅半導(dǎo)體控制整流器的控制，電氣放射器可快速、準(zhǔn)確地達(dá)到預(yù)定的溫度，產(chǎn)生所需波段的紅外線(xiàn)，更由於鎢絲可達(dá)高溫，易產(chǎn)生高強(qiáng)度紅外線(xiàn)，適合用於需要高能量密度、溫度控制**，而又響應(yīng)迅速的紅外線(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)合。主要有下列幾種型式：

(1)紅外線(xiàn)燈泡

  橢圓球面內(nèi)部側(cè)面鍍有反射材料，內(nèi)部為鎢絲，通電產(chǎn)生近紅外線(xiàn)與可視光由拋物線(xiàn)錐面反射出來(lái)，加熱效果略遜，早期汽車(chē)板金烤漆之紅外線(xiàn)加熱爐常被採(cǎi)用。

(2)鹵素紅外線(xiàn)加熱燈管(T3燈管)

  管狀石英玻璃管內(nèi)封入燈絲抽掉空氣充填鹵素氣體，通電燈絲色溫高達(dá)2500K，波長(zhǎng)較短，屬於近紅外線(xiàn)區(qū)，投入電力約85%轉(zhuǎn)換成紅外線(xiàn)，本型加熱燈管之燈絲熱容量小，在電源ON-OFF的瞬間隨溫度上升100%，下降到室溫，升溫快，瞬間達(dá)到1800C之高溫。在額定電壓下之操作壽命為5000小時(shí)。燈管兩端引線(xiàn)固定座需加以冷卻，通常用空氣或水套冷卻，使它保持在300C以下，以確保使用壽命，超過(guò)300C以上引線(xiàn)固定座之扁平狀鉬線(xiàn)易起氧化，在封口處之玻璃與引線(xiàn)之間逐漸產(chǎn)生空隙，使空氣進(jìn)入玻璃管內(nèi)，*后使高溫?zé)霟嶂u絲燒斷，這點(diǎn)是在裝設(shè)燈管時(shí)必須留意的事項(xiàng)。

(3)板式遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱器

  板式加熱器是在板式的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)輻射體(金屬板表面有遠(yuǎn)紅外線(xiàn)涂料或陶瓷化處理兩種)之內(nèi)面裝有電阻絲，從電阻發(fā)熱體經(jīng)傳熱以加熱輻射體，再?gòu)妮椛潴w輻射出遠(yuǎn)紅外線(xiàn)。本型加熱器之特徵為能量密度較高，不需使用反射板，均溫性良妤，適用於薄且面積大的工作件，各區(qū)段溫度控制容易。

(4)管棒狀紅外線(xiàn)加熱器

  管、棒狀加熱器之管子可為不銹鋼無(wú)縫管外皮以電漿處理成紅外線(xiàn)輻射率很高的輻射面，而內(nèi)部則穿入鎳鉻絲，并將空隙填充入絕緣物如氧化鎂之類(lèi)，以增加溫度之均勻性，兩端通電即發(fā)出遠(yuǎn)紅外線(xiàn)。另外管子也有採(cǎi)用石英管(中波紅外線(xiàn))及陶磁管，管內(nèi)放置鎳鉻線(xiàn)，通電后發(fā)出紅外線(xiàn)來(lái)加熱工件。

各種加熱器選擇依工件之吸收特性，操作條件來(lái)選定。

2. 燃?xì)馐郊t外線(xiàn)加熱器

(1)多孔性陶瓷板燃燒器(Schwank Burner)

  多孔性陶瓷板燃燒器*早由德國(guó)希班克公司發(fā)展出來(lái)，陶瓷板其上有許多小的火孔。燃燒器工作時(shí)，燃?xì)?/span>-空氣混合物以很小的速度(0.1~0.14米/秒)由火孔逸出進(jìn)行無(wú)焰燃燒，點(diǎn)火后，約40~50秒后陶磁板表面溫度便可達(dá)到800~900C，暗紅的陶瓷表面即產(chǎn)生近紅外線(xiàn)，有約45%能量會(huì)轉(zhuǎn)變成紅外線(xiàn)。此種紅外線(xiàn)波長(zhǎng)(2~6m)*易被物質(zhì)分子、高分子吸收，吸水性特強(qiáng)，*能節(jié)省能源。適用於食品如烤豬、雞、魚(yú)肉等。本型燃燒器國(guó)內(nèi)已有數(shù)家在生產(chǎn)，每只容量在數(shù)百~5700kcal/h之間，強(qiáng)度約80kW/m2。

(2)強(qiáng)力瓦斯紅外線(xiàn)加熱器

  類(lèi)似多孔性陶瓷板燃燒器但面積較大，燃料與空氣預(yù)先混合后再供給燃燒器，這一點(diǎn)與多孔性陶瓷扳燃燒器不同，混合氣之均勻性較妤，燃燒器為耐高溫多孔陶瓷板，發(fā)射波長(zhǎng)較多孔性陶瓷板燃燒器更短之紅外線(xiàn)，由工件之溫度測(cè)定，經(jīng)溫度控制器、混合氣流量控制閥，以達(dá)到溫度控制之目的。本型加熱器單位面積上的發(fā)出輻射線(xiàn)強(qiáng)度可達(dá)140kW/m2，幾乎為多孔性陶瓷板燃燒器之2倍，適用於粉體涂裝乾燥。

(3)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)管式加熱器

  加熱器形狀為長(zhǎng)立方體，內(nèi)排列輻射管其后面為反射板。輻射管採(cǎi)用耐熱鋼管，鋼管外層表面為經(jīng)陶質(zhì)化處理過(guò)之高輻射率材料，各輻射管前面通氣口設(shè)有燃燒器及點(diǎn)火系統(tǒng)，尾端連接排氣出口至排風(fēng)機(jī)。

(4)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)板式加熱器

  加熱器形狀為長(zhǎng)立方體，輻射板採(cǎi)用耐熱鋼板，板之表面經(jīng)陶質(zhì)化處理之高輻射率材料，有平面及波浪形，厚度0.3~3mm，寬1米，長(zhǎng)3米，通常輻射板之熱氣通道30mm，通道中間以Z型不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)并區(qū)隔兩面之鋼板，以確保通道尺寸之正確性與防止受熱引起之變形，熱板通道內(nèi)之風(fēng)速維持在10~15m/sec，以15m/sec為優(yōu)可減少熱板表面溫度梯度，目前熱板表面溫度在450C以?xún)?nèi)，使用熱風(fēng)由共通之熱風(fēng)產(chǎn)生器供應(yīng)數(shù)組之加熱器用。本型加熱器可用於木器、電著涂裝品、食品等對(duì)水及高分子物質(zhì)之加熱加工極為適用。

上述各類(lèi)加熱器之特徵可歸納如表3。

表3 各種電熱、紅外線(xiàn)熱源之特徵

種類(lèi)特性 鎢絲 鎳鉻線(xiàn) 低溫型面版加熱器

燈泡 T3石英管 石英管 金屬管

熱源溫度范圍 3000~4000F 3000~4000F 1400~1800F 1000~1400F 400~1100F

亮度 透白 透白 櫻桃紅 暗紅 看不到可見(jiàn)光

*大能量的波長(zhǎng) 1.15~1.5m 1.15~1.15m 2.6~2.8m 2.8~3.6m 32~6m

熱機(jī)時(shí)間冷機(jī)時(shí)間 幾秒幾秒 幾秒幾秒 幾秒幾秒 幾分幾分 十幾分十幾分

機(jī)械性耐熱震 差差 好優(yōu)越 好優(yōu)越 優(yōu)越優(yōu)越 非常好非常好

平均壽命(小時(shí)) 5,000 10,000 20,000

(三)輻射元件的表面工作溫度選擇

  史蒂芬-波茲曼定律說(shuō)明物體的全輻射量與表面的**溫度的四次方成正比，即元件表面溫度越高，輻射能量越大(W=T4)。輻射器表面溫度與主輻射波長(zhǎng)的相互關(guān)係可由維恩定律估算，根據(jù)維恩定律(Mt=2898)，隨著輻射元件的表面溫度升高，其單色輻射強(qiáng)度的峰值波長(zhǎng)要向短波方向移動(dòng)，確定它們的主要依據(jù)是主輻射波段內(nèi)能量的大小和被加熱物質(zhì)的吸收特性。為了發(fā)揮紅外加熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，必須控制好加熱溫度，使元件發(fā)出的輻射能主要分佈在被加熱物質(zhì)的吸收波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)。輻射源表面溫度選擇還應(yīng)隨被加熱物的紅外特性的差異而不同，須根據(jù)具體的吸收光譜。對(duì)於含水物質(zhì)和含有-OH基或-NA基的物質(zhì)，如糧食、食品、紡織品、木材以及氨基漆，電工漆等，在3m附近都有強(qiáng)烈吸收峰，因此輻射源表面偏高一些為宜，一般在550~600C；而對(duì)於只在3.5或5以上才有強(qiáng)烈吸收峰的物質(zhì)，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料和防腐瀝青漆及其它油漆等，輻射器表面溫度以400~500C為宜?？傊?，應(yīng)令輻射曲線(xiàn)的峰值儘可能與被加熱物質(zhì)的*強(qiáng)烈的吸波段相匹配。

1. 輻射元件放熱

  在加熱裝置中，輻射元件升溫后以輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)三種形式向外放熱。一般經(jīng)傳導(dǎo)放熱的比例很小，而經(jīng)對(duì)流和輻射放熱的比例取決於輻射元件的表面溫度、加熱裝置內(nèi)空間平均溫度、輻射元件的輻射層物質(zhì)的全輻射率、輻射元件的佈置及形狀、氣流狀態(tài)與速度等條件。以傳熱學(xué)基本公式得知，輻射元件經(jīng)對(duì)流放出的熱量為

Q對(duì) = h A (t1 - t2)1.25 (千卡/時(shí))………(4)

  式中h為自然對(duì)流放熱係數(shù)；放熱面朝下時(shí)，h=1.4；放熱面朝上時(shí)，h=2.8；放熱面垂直時(shí)，h=3.2；簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，h=2.2；A=放熱面積(米2)；t1=輻射元件表面溫度(C)；t2=加熱裝置中的空間平均溫度(C)。

元件經(jīng)輻射放出的熱量為

式中=輻射元件表面層在溫度為T1時(shí)的全輻射率；T1=元件表面溫度(K)；T2 = 被加熱物表面溫度(K)；A = 發(fā)熱元件表面積(米2)。根據(jù)式(4，5)可計(jì)算出對(duì)流熱與輻射熱的比值，當(dāng)(1)輻射元件溫度低於150C時(shí)，放出的熱量中對(duì)流熱高於輻射熱。隨著T1升高，對(duì)流熱此值Q對(duì)/Q輻減小。(2)若T1恒定，隨著T2升高，對(duì)流熱與輻射熱之比值逐步減小。(3)就熱的傳輸效能而言，對(duì)流傳熱只能達(dá)到被加熱物的表面，而輻射則可穿入工件一定深度，且對(duì)流傳熱速度又遠(yuǎn)低於輻射傳熱。所以Q對(duì)/Q輻值越小，就越能加速熱的傳遞，而提高傳熱效率。但對(duì)流傳熱可以彌補(bǔ)輻射傳熱使工件受熱不勻的缺點(diǎn)，因此在加熱過(guò)程中適當(dāng)?shù)奶岣邔?duì)流所占的比例也是有益的。

2. 輻射元件表面溫度選擇

  輻射元件的表面溫度選擇，可根據(jù) Q對(duì)/Q輻的比值和加熱爐所需的空間溫度來(lái)選取合適的表面輻射溫度。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)輻射元件表面溫度在400~600C之間時(shí)，對(duì)流熱與輻射熱的比例較為適合。同時(shí)輻射通量也較高。對(duì)於在3附近有強(qiáng)烈吸收峰的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，元件的表面溫度建議在600~800C較好。對(duì)於5以上有大量吸收峰的物質(zhì)，紅外元件的表面溫度在400~600C為宜。

  一般元件的表面溫度隨表面負(fù)荷的增加而增加，但并非線(xiàn)性關(guān)係。不同材質(zhì)和形狀的輻射元件其表面負(fù)荷與表面溫度的關(guān)係也不相同，輻射元件的*佳工作溫度應(yīng)根據(jù)其本身材質(zhì)、形狀及工作部位等條件，透過(guò)實(shí)驗(yàn)決定。在實(shí)際使用中，為了提高效率，減少對(duì)流熱損失，其溫度不應(yīng)低於400C，使對(duì)流散熱比例在50%以下。

(四)紅外加熱爐設(shè)計(jì)

1. 乾燥爐長(zhǎng)度的確定

固定式乾燥爐的長(zhǎng)度，主要取決於爐內(nèi)一次乾燥工件的批量。而隧道式的乾燥爐長(zhǎng)度為：

L = t · v

  其中L為乾燥爐長(zhǎng)度(m)；t是乾燥時(shí)問(wèn)(min)；v是工件移動(dòng)速度(m/min)；而乾燥所需時(shí)間與輻射強(qiáng)度、輻照距離、物質(zhì)吸收係數(shù)、尺寸、比熱、重量、環(huán)境溫度等許多因素有關(guān)，*好先做一個(gè)小型模擬實(shí)驗(yàn)確定。工件移動(dòng)速度一般由輸送帶的傳送速度確定。但為了設(shè)計(jì)值與實(shí)際的差距，輸送速度應(yīng)具可調(diào)性，以改變?cè)跔t內(nèi)的乾燥時(shí)間，以取得*好的乾燥效果，使乾燥爐具有一定的通用性。

2. 乾燥爐電功率確定

(1)熱平衡法

W = NQ/860……………………………(7)

式中W是乾燥爐功率；Q是加熱所需熱量，包含加熱工件基體所需熱量，加熱工件基體上附加物(油漆)所需熱量，加熱輸送設(shè)備(小車(chē)、懸鏈、掛具等)所需熱量，排放煙氣損失的熱量；N是**系數(shù)；是乾燥爐效率，針對(duì)不同加熱乾燥爐而選取不同的經(jīng)驗(yàn)值。

(2)估算法

單純加熱物體所消耗電功率

W = P C t

860

式中W是消耗電功率(kW)；P是加熱工件的總重量(kg/h)；C是加熱材料的比熱(kcal/kg、C)；t是加熱前后的溫度差(C)；是乾燥爐效率。

加熱脫水乾燥消耗的電功率

W = P1 t + P2 c + P3 C t

860

式中W是消耗電功率(kW)；P1是水分的處理重量(kg/h)；P2是蒸發(fā)水的重量(kg/h)；P3是加熱工件的總重量(kg/h)；C是加熱材料的比熱；t是加熱前后的溫度差(C)；c是水的蒸發(fā)熱(kcal/h)；=乾燥爐效率。

輻射功率密度法

紅外線(xiàn)加熱爐消耗電功率為W = E · F

式中W是消耗電功率(kW)；E是輻射功率密度(kW/m2)，一般取3~8之間，大面積薄壁工件取小值，小面積厚壁或?qū)嶓w工件取大值，對(duì)於形體復(fù)雜或鑄件取10；F是單位時(shí)間加熱面積(m2/h)。

3. 爐型的合理確定

紅外加熱爐分為固定式和隧道式兩類(lèi)。固定式紅外線(xiàn)加熱爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。燧道式紅外線(xiàn)加熱爐由於需要有移動(dòng)工件的輸送裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，投資較大，但其生產(chǎn)能力要大於固定式。隨著工業(yè)生產(chǎn)的向?qū)I(yè)化發(fā)展，隧道式紅外加熱爐可以設(shè)計(jì)成不同的型式。根據(jù)不同的加熱曲線(xiàn)，常把隧道式紅外加熱爐沿長(zhǎng)度方向劃成若干個(gè)不同的溫度區(qū)，分別配備相應(yīng)強(qiáng)度的紅外輻射元件及控溫系統(tǒng)以保證其工作溫度穩(wěn)定。

固定式紅外加熱爐的型式為一側(cè)封閉的爐腔，爐壁上開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)爐門(mén)供工件出入。固定式乾燥爐可做成立方體形、圓柱形、球形的。隧道式紅外加熱爐的型式卻由於工件傳送機(jī)構(gòu)的不同而相應(yīng)有較多型式，有輸送帶型、鏈傳動(dòng)型、料盤(pán)翻板型、懸掛型、滾筒型、震底型、牽引型等。此外隧道爐的長(zhǎng)度常受到生產(chǎn)場(chǎng)地的限制，因此不一定全是直的，也可作成U型、S型和多層S型。無(wú)論是隧道式，還是固定式，在滿(mǎn)足工藝要求，保證加熱質(zhì)量的前提下都應(yīng)力求爐體結(jié)構(gòu)緊湊，有儘可能小的外形尺寸，以減少熱損失。

紅外加熱爐的爐襯通常有兩類(lèi)：一是磚砌爐襯，二是型鋼鐵皮頭夾保溫材料的爐襯。磚砌爐襯的熱惰性較大，蓄熱損失較嚴(yán)重，但選擇得當(dāng)可減少散熱損失，可用於散熱損失為主的連續(xù)作業(yè)爐。型鋼鐵皮夾保溫材料的爐襯輕巧靈活，便於操作，組裝和維修，目前應(yīng)用較廣泛。爐襯的絕熱好壞對(duì)爐子的熱效率有相當(dāng)影響，對(duì)於電加熱爐更是舉足輕重。而爐襯絕熱性能的好壞又取決於爐襯材質(zhì)的正確選擇和厚度的合理確定。在使用溫度和其它工藝絛件允許的前提下，應(yīng)儘可能選擇密度小，導(dǎo)熱係數(shù)小的保溫材料。

紅外加熱爐的爐體密封也很重要。隧道式爐兩端進(jìn)出口呈敞開(kāi)式，散熱嚴(yán)重。因此，應(yīng)在保證工藝要求的前提下儘可能取小一些的爐口截面，如可能還應(yīng)加裝擋簾之類(lèi)的防散熱措施。此外，還應(yīng)注意加熱爐爐壁上的檢修門(mén)、視孔、固定式爐爐門(mén)等薄弱環(huán)節(jié)的保溫措施，通風(fēng)換氣時(shí)也應(yīng)儘量避免通風(fēng)換氣量過(guò)大，增加不必要的熱量損失。

4. 紅外輻射元件的較適化佈置

紅外輻射元件在加熱爐的佈置頗有講究，佈置得當(dāng)既能提高品質(zhì)又可節(jié)約能源。一般常將紅外輻射元件均勻布置在被加熱物料的周?chē)?，有合適的輻射距離和儘可能均勻的輻射程度分布。考慮紅外熱射線(xiàn)如同可見(jiàn)光等所有的電磁波一樣沿直線(xiàn)傳播。因此對(duì)外形復(fù)雜且本身導(dǎo)熱性差的工件要注意不要出現(xiàn)太大的熱射線(xiàn)照不到的死角，以免影響加熱品質(zhì)。為提高紅外熱射線(xiàn)的重覆利用率，常在紅外加熱爐內(nèi)利用鋁板作為反射層。這一措施對(duì)爐膛容積不大的固定爐和寬度不大的隧道爐都有很好的功效。但相對(duì)兩爐壁上的紅外輻射元件應(yīng)相互交叉錯(cuò)開(kāi)，以增強(qiáng)反射效果。至於紅外輻射元件與工件之間的輻射射距離究竟以多大為好*佳輻射距離隨輻射元件、輻射特性、輻射強(qiáng)度與工件的光譜匹配程度，工件的表面吸收能力和內(nèi)部的傳熱能力等許多因素有關(guān)。*好能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)研究確定，對(duì)於較大型的紅外加熱尤其如此?？傊椛淦髋c工件距離愈近，輻射強(qiáng)度愈大，乾燥效率也高，但乾燥不均勻性也增加。根據(jù)理論分析和使用經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在固定爐內(nèi)合理的輻射距離可在150~500mm間；對(duì)於隧道爐，則合理的輻射距離可縮小至10~150mm之間。*好輻射元件可安裝在可調(diào)距機(jī)械框架上，可根據(jù)多種被加熱物料的特性以及其它製程條件的變化隨時(shí)調(diào)整輻射距離，以求得較好的加熱效率。此外為解決由於自然對(duì)流傳熱引起的加熱爐內(nèi)的上下溫差問(wèn)題，應(yīng)在爐側(cè)壁上不均勻地分布紅外輻射元件的功率。此外，靠近爐門(mén)和爐口處的輻射功率密度也應(yīng)大一些，以補(bǔ)償該處較大的散熱損失。爐內(nèi)的溫差一般也可通過(guò)強(qiáng)制熱風(fēng)循環(huán)來(lái)消除。

5.輻射強(qiáng)度的控制方法

由於加熱歷程控制的需求，紅外線(xiàn)加熱器的功率輸出必須加以控制。電氣式紅外線(xiàn)加熱器輻射強(qiáng)度的控制方法，一般大致可分為下述幾種：

(1)輻射距離加減法

輻射距離是指管狀元件中心或板狀元件的輻射涂層到烤盤(pán)底部或鋼帶上表面之間的距離。輻射距離的大小直接影響紅外線(xiàn)的輻射強(qiáng)度，還影響爐膛尺寸的大小。根據(jù)照度定律可知，輻射能量的多少與距離的平方成反比。利用幅射源之輻射量照加熱工件間距離來(lái)進(jìn)行加熱溫度的調(diào)節(jié)，可免除繁復(fù)控制器的限制。過(guò)去國(guó)內(nèi)廠商使用黑體管的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)乾燥爐大部分採(cǎi)用此種調(diào)節(jié)的方式。但當(dāng)生產(chǎn)多樣式產(chǎn)品時(shí)，抬高照射距離非但無(wú)節(jié)約能源作用，也降低生產(chǎn)率，亦無(wú)法回應(yīng)加熱倏件變化時(shí)所需控制條件的改變。表4說(shuō)明輻射強(qiáng)度隨著距離的增加而衰減。輻射距離越近，輻射強(qiáng)度越大，加熱效率也越高，同時(shí)輻射強(qiáng)度分布的不均勻性也越顯著。距離過(guò)近會(huì)因加熱不均勻而影響烘烤品質(zhì)，并且當(dāng)距離小到一定范圍時(shí)，輻射強(qiáng)度的增加率會(huì)顯著減緩。輻射距離越大，輻射強(qiáng)度越小，溫度也越低，同時(shí)也導(dǎo)致?tīng)t膛尺寸增大。但是此時(shí)輻射強(qiáng)度分布也趨於均勻。原則上，在保證輻射均勻性，不影響產(chǎn)品質(zhì)量和不妨礙操作的前提下，輻射距離越近越好。對(duì)於隧道式紅外烤爐，由於受熱物經(jīng)輸送設(shè)備在爐道中移動(dòng)，則不必考慮熱量分布的不均勻性。烘烤時(shí)可以將輻照距離縮短到50亳米，并適當(dāng)加快傳遞速度，效果較好。另外，管狀輻射元件輻射能量的分布均勻性還與元件相互間的距離有關(guān)。

表4 輻射距雄與輻射強(qiáng)度的關(guān)係

輻射距離(米) 0.18 0.25 0.5 0.75 1.00

輻射強(qiáng)度(千卡/米2 · 時(shí)) 1100 620 239 80 60

(2)紅外線(xiàn)反射器

由輻射逆二次方定律所敘述，輻射能在空間擴(kuò)展為球狀，輻射能強(qiáng)度隨距離平方成反比，這種隨距離衰減的特性，在輻射加熱乾燥的實(shí)際應(yīng)用上是相當(dāng)不利的。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)除盡量縮短輻射器與被加熱物件之距離外，需使用適當(dāng)?shù)姆瓷淦饕蕴岣咝?。紅外線(xiàn)在傳播過(guò)程中和可見(jiàn)光一樣，遵守光的反射定律和折射定律，紅外線(xiàn)反射器就是利用紅外線(xiàn)的這一性質(zhì)。紅外線(xiàn)反射器是局部反射所輻射的紅外線(xiàn)以增強(qiáng)工件之照射強(qiáng)度的裝置。而反射器按不同的需要可做成各式各樣形狀。按不同的特有不同的分類(lèi)法。按反射鏡的平曲張角來(lái)分，有淺鏡深反射及深鏡深反射鏡。按反射器剖面的形狀來(lái)分，有平面鏡和曲面鏡兩種。可用幾塊平面鏡按不同角度拼成角反射鏡，以改變光路方向。但反射之?dāng)?shù)不宜過(guò)多，以免損失太大。曲面鏡又可細(xì)分為球面、拋物面、橢圓面和雙曲面，使用*廣的則是拋物面及橢圓面反射器。通常光源置於焦點(diǎn)上，對(duì)於拋物面反射器通常用來(lái)加熱平面材料，而橢圓面反射器則用來(lái)加熱材料某一區(qū)，而通常不論拋物面或橢圓面反射器均可用加熱圓柱狀材枓，而其選擇反射面的通式是當(dāng)材料半徑小於反射開(kāi)口時(shí)以橢圓反射器較佳，反之則拋物面較好。*后，按反射器的曲率可否調(diào)節(jié)，可分為曲率可調(diào)反射器和固定曲率反射器。影響反射器效率的因素很多，一般影響反射器效率的因素包括：

反射器表面材質(zhì)的影響

良好的反射體應(yīng)選用對(duì)紅外線(xiàn)反射率高而吸收率低的材料，反射板之材質(zhì)，理論上為鍍金、鍍銀、拋光銅或鋁合金層、不銹鋼等。實(shí)用上則以鋁板使用*多，其次為不銹鋼板，通常鍍金面反射係數(shù)超過(guò)95%，但成本高。而鍍銅的反射係數(shù)雖也大，但容易暗淡。在一般的紅外加熱設(shè)備中，常採(cǎi)用鋁板，反射性也高，價(jià)格便宜，但鋁在波長(zhǎng)1m附近時(shí)的反射率很低，但若在其表面進(jìn)行電化學(xué)處理，電氧化處理后的鋁在紅外區(qū)的反射率可得98%，也很穩(wěn)定。不銹鋼板對(duì)爐內(nèi)氣體酸、鹼之霧滴、水分之蒸發(fā)中使用耐腐性高，并適於特殊用途中使用。對(duì)於工件材質(zhì)表面反射性較強(qiáng)的場(chǎng)合，反射板材料可以利用陶瓷纖維來(lái)吸收大量的反射能，再以更長(zhǎng)波的紅外線(xiàn)輻射出，則能充分利用能源。對(duì)於連續(xù)爐，為節(jié)省爐體長(zhǎng)度，一般均需使用反射板來(lái)達(dá)到*高強(qiáng)度的照射。

保護(hù)窗

由於反射器上若有沉積物產(chǎn)生，則會(huì)增加反射器的吸收效果，因而會(huì)加熱反射器造成熱量損失。為防止沉積，可安裝保護(hù)窗，但是這保護(hù)窗材料必須a.易於清洗，b.耐高溫，c.不蒸發(fā)，d.不吸收紅外線(xiàn)，否則造成更多能量損失。

漫/鏡反射

當(dāng)輻射撞擊表面時(shí)，可以觀察到兩種反射形式，若入射角等於反射角稱(chēng)為鏡反射。反之，當(dāng)入射光束反射后，在各方向呈均勻分布，此種反射稱(chēng)為漫反射，當(dāng)反射率為1時(shí)，全反射沒(méi)有能量損耗，當(dāng)反射率小於1則部分能量被反射器吸收，而降低其效率。

反射器形狀影響

雖然紅外線(xiàn)發(fā)熱體可藉由反射器提高其輻射能效率，但是針對(duì)不同的加熱目的，有不同的反射器形狀設(shè)計(jì)，反射器的形狀、大小及受照距離改變，對(duì)於加熱面的能量分布就不同。

表5是不同形狀的反射裝置距離輻照面100毫米處的輻射強(qiáng)度，即輻射通量密度。

5 幾種反射裝置的輻射通量密度

反射裝置的形式 輻射通量密度(卡/厘米)

拋物線(xiàn)反射裝置球面反射裝置雙曲面反射裝置干面反射裝置 10784

(3)改變輸入電壓

由於加熱器本身是一個(gè)電阻(鎢絲或鎳鉻絲等)，輸入電壓不同，流過(guò)的電流也不同，加熱器的表面溫度改變，輻射強(qiáng)度即改變。交流電壓的改變可採(cǎi)變壓器、可變電阻、加熱器串聯(lián)或并聯(lián)的配置，或三相Y-△配線(xiàn)等方法。必須注意的是輻射加熱器的壽命與輸入電壓有直接關(guān)係，建議使用時(shí)不超過(guò)其設(shè)定限值。這項(xiàng)方法要能進(jìn)行即時(shí)控制，仍需補(bǔ)助其他控制方式。

(4)加熱開(kāi)關(guān)法

對(duì)於熱慣性大的傳統(tǒng)電熱器，這是普遍採(cǎi)用的方法，其觀念非常簡(jiǎn)單，當(dāng)目標(biāo)值大於實(shí)測(cè)值時(shí)供給電源為ON，當(dāng)目標(biāo)值小於實(shí)測(cè)值時(shí)，電源則為OFF。對(duì)連續(xù)式加熱裝置，利用PLC或Timer的時(shí)間設(shè)定，在經(jīng)過(guò)一定加熱時(shí)間后即遮斷電源的方法，也是屬於此類(lèi)型的控制。這種方法對(duì)熱慣性小的透明石英近紅外線(xiàn)燈管會(huì)造成閃滅的現(xiàn)象，於快速連續(xù)式的加熱系統(tǒng)易造成加熱不均勻的結(jié)果。

(5)零點(diǎn)專(zhuān)通的平均電壓控制

這種方法是以一個(gè)固定時(shí)間(數(shù)秒鐘)為週期，控制導(dǎo)通功率電晶體在零位電壓時(shí)進(jìn)行切換，而能比例控制輸入的電流流量。零電位時(shí)導(dǎo)通的*大優(yōu)點(diǎn)是可降低電磁干擾的產(chǎn)生，維持良好的電力品質(zhì)。但是對(duì)於熱慣性低的近紅外線(xiàn)燈管而言，這種方法仍會(huì)產(chǎn)生燈管閃爍、輻射熱量不連續(xù)輸出的現(xiàn)象。

紅外線(xiàn)乾燥節(jié)能應(yīng)用

加熱乾燥的過(guò)程較復(fù)雜，同時(shí)存在熱擴(kuò)散與濕擴(kuò)散現(xiàn)象。由於含水物料中水分會(huì)向含水量低的力向移動(dòng)，而物體內(nèi)部的溫度由高溫向低溫處擴(kuò)散。如果溫度與濕度梯度方向一致，則加速物料的乾燥速率。但如果溫度與濕度梯度方向相反特，熱擴(kuò)散與濕擴(kuò)散相互抵抗。若熱擴(kuò)散比濕擴(kuò)散強(qiáng)烈，則水分(或其它溶劑)不但不能由內(nèi)部擴(kuò)散至表面再擴(kuò)敬到環(huán)境氣氛中去，而且恰恰相反，會(huì)把水分(或其它溶劑)進(jìn)一步往內(nèi)部趕，結(jié)果既不能達(dá)到加熱乾燥的目的，甚至有可能因內(nèi)部水分集中，外層乾燥而引起品質(zhì)**問(wèn)題。加上紅外線(xiàn)加熱乾燥技術(shù)應(yīng)用時(shí)，常因物性與製造流程的不同，所發(fā)展出的加熱乾燥製程有很大的差異，至今還沒(méi)有完整理論可來(lái)描述，因此開(kāi)發(fā)製程是在很薄弱的理論基礎(chǔ)上，偏重以實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)從事製程工程的發(fā)展，常常技術(shù)的應(yīng)用，已達(dá)藝術(shù)工程的境地。紅外線(xiàn)加熱乾燥技術(shù)的實(shí)際工業(yè)製程應(yīng)用與節(jié)能效果不勝枚舉，茲列舉下列幾項(xiàng)功效顯著者來(lái)加以謝明(8-9)：

(一)水性膠帶乾燥

環(huán)保意識(shí)抬頭，水性膠成為膠帶業(yè)的寵兒。然而因水的蒸發(fā)熱很大，傳統(tǒng)熱風(fēng)方式未能達(dá)成有效乾燥目的，為了加速產(chǎn)能而盲目提高熱風(fēng)溫度，造成水膠上層的溫度太高，水分蒸發(fā)速率太快，而內(nèi)層水分尚未擴(kuò)散至上層時(shí)，使得上層之固體顆粒因靠近而聚結(jié)形成表乾，若此時(shí)水膠繼績(jī)受熱其內(nèi)部之水分因升溫汽化但卻無(wú)法從表面蒸發(fā)時(shí)，則會(huì)形成大小不一的汽泡，造成水膠乾燥品質(zhì)劣化。因此利用高強(qiáng)度紅外線(xiàn)配合送風(fēng)系統(tǒng)以促進(jìn)乾燥速率及品質(zhì)，已成為新的發(fā)展趨勢(shì)。表6是併用近紅外線(xiàn)與熱風(fēng)的乾燥爐根據(jù)其實(shí)際商用運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果顯示紅用能源雖提高30%，但乾燥時(shí)間縮短50%，而且涂膜品質(zhì)因無(wú)針孔而提高許多。

表6 水性膠帶乾燥

改善狀況 改善前 改善后

250~300C熱風(fēng)乾燥 輸送速度50~60公尺/分 有針孔現(xiàn)象 紅外線(xiàn)併用200C熱風(fēng) 輸送速度100~200公尺/分 無(wú)針孔，品質(zhì)提升 預(yù)估可提升至150公尺/分

經(jīng)濟(jì)效益 產(chǎn)量增加50%，能源耗損增加30%單位能源生產(chǎn)量提高15%以上。

表7 不同加熱方式對(duì)涂膜品質(zhì)影響比較

名稱(chēng)試驗(yàn)項(xiàng)目 遠(yuǎn)紅外線(xiàn) 遠(yuǎn)紅外線(xiàn) 熱風(fēng)* 備註

前處理 噴砂 噴砂 磷酸鹽皮膜

烘烤條件 1.6kw5分(190C) 1.6kw5分(190C) 18013分

涂膜厚度 60戶(hù)左右 80左右 50~60 膜厚計(jì)

外觀 良好小變色 良好不變色 良好不變色 目視

光澤度 90%姒上 90%以上 90%以上 60鏡反射率

硬度 H H H 鉛筆硬度

附著力 100/100良好 100/100良好 100/100良好 1mm1mm100目

耐衝擊性 50cm合格 50cm合格 50cm合格 1/2500g

 (二)涂裝乾燥

從冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等的家電製品，到儀錶儀器、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器、車(chē)輛車(chē)體的所有范圍都有金屬殼體的涂裝，以乾燥烘烤而言，在熱風(fēng)加熱的場(chǎng)合，熱傳達(dá)速度慢、達(dá)到乾燥溫度需相當(dāng)時(shí)間，而以近紅外線(xiàn)加熱的場(chǎng)合，由於涂裝面顏色的差異，升溫速度不一樣常被指謫。對(duì)此，以遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱的場(chǎng)合，由於在涂料主成分中的高分子材料具有良好的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)吸收性，在短時(shí)間內(nèi)升溫到烘烤溫度，便可形成出色的涂膜。對(duì)於處理各式各樣的形狀，大小物件，甚至是有陰影部分的工件係採(cǎi)用吊架懸撓被加熱物，邊回轉(zhuǎn)這些被加熱物，邊行走於爐內(nèi)的方式，亦可均勻的乾燥。此外，近年來(lái)藉由遠(yuǎn)紅外線(xiàn)輻射及對(duì)流的復(fù)合加熱技術(shù)，使對(duì)多樣化形狀的乾燥成為可能，同時(shí)其乾燥時(shí)間與以前的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱單獨(dú)方式相比，進(jìn)一步縮短許多。表7比較紅外線(xiàn)加熱與熱風(fēng)乾燥之效益，實(shí)驗(yàn)所用粉體是由環(huán)氧-聚酯型樹(shù)脂組成，主成分是由2-2二對(duì)酚甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂，與飽和型聚酯樹(shù)脂混合成粉體涂料。粉體平均顆粒大小約12m，粉體涂料顏色為黑色，而粉體涂裝試片是利用高壓直流電約80kV，將粉體靜電噴涂覆蓋於經(jīng)噴砂表面處理后100701 mm3的鋼板上，并將完成之試片放置入輸出功率為1.6kW的紅外線(xiàn)加熱爐中進(jìn)行粉體硬化加熱，分別檢測(cè)了硬度、附著力、光澤度及耐衝擊性，結(jié)果顯示以紅外線(xiàn)加熱5分鐘以上時(shí)，硬度均可達(dá)H，附著度100/100，60℃ 光澤度均90%以上，耐衝擊測(cè)試50cm合格，而此涂料以熱風(fēng)加熱需烘烤12分鐘方能保有如此品質(zhì)，乾燥時(shí)間可減少一半，由於任何加熱系統(tǒng)都不可避免熱損失，但加熱時(shí)間縮短意味能源的節(jié)約。表8是併用遠(yuǎn)紅外線(xiàn)與熱風(fēng)的水性電著涂裝乾燥爐根據(jù)其實(shí)際商用運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果顯示燃料耗用量可節(jié)省25%，乾燥時(shí)間縮短50%，涂膜品質(zhì)更提高許多。

表8 併用IR/熱風(fēng)乾燥爐運(yùn)轉(zhuǎn)例

方法項(xiàng)目 熱風(fēng)加熱 衰紅外線(xiàn)/熱風(fēng)併用

燃料耗量 4.8 Nm3/hr 3.6 Nm3/hr

乾燥溫度 180~200℃ 200℃

乾燥時(shí)間 30分 10~15分

涂膜品質(zhì) 外觀 易沾附炭灰、灰塵 沒(méi)有炭灰及灰塵沾附

特性 無(wú)法製造消光產(chǎn)品 可製造消光序品

硬度 >4H >4H

(三)紙管乾燥

紡織工業(yè)中之合成纖維佔(zhàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)值之重要地位，其製程中之POY在酯片溶壓抽絲后之高速捲取過(guò)程中使用大量紙管，為人纖工業(yè)不可獲缺的生產(chǎn)具材之一，目前在紙管成形后，通常採(cǎi)人工搬運(yùn)方式，置於熱風(fēng)乾燥爐加熱約4小時(shí)，由於熱風(fēng)乾燥爐空間甚大，溫度相差極大，溫度控制較困難致使紙管內(nèi)部水份與溫度分布不均，導(dǎo)致成品內(nèi)翹變形，為求改善此缺失只能以低溫(約40C左右)進(jìn)行乾燥，不僅耗時(shí)并且耗能源。為了有效解決上述問(wèn)題，改採(cǎi)用遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱方式，配合以滾筒一面行走於爐內(nèi)，一面滾筒自轉(zhuǎn)，使紙管之加熱乾燥不僅快速且均勻，并以PID溫度控制及變頻馬達(dá)調(diào)整速度，使加熱速度及加熱溫度有一寬廣的調(diào)整范圍，以配合生產(chǎn)速度及高品質(zhì)之要求，根據(jù)實(shí)際連用結(jié)果，上述兩種加熱結(jié)果之比較如表9。

表9 紅外線(xiàn)紙管乾燥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表

熱風(fēng) 紅外線(xiàn)

爐體(L×W×H) 13×7×2 m 8.5×2.3×1.2 m

運(yùn)轉(zhuǎn)方式 批次式 連續(xù)式

耗電量 133kw/hr 57kw/hr

處理速度 500 支/hr 480支/hr

紙管品值 抗壓強(qiáng)度 190kg 193kg

乾燥度 較小均勻 均勻

外觀 易變形 無(wú)變形問(wèn)題

(四)紙塑模的水分乾燥

作為包裝用塑膠緩衝材的替代品而備受注目之紙塑摸(紙製模殼)，係利用報(bào)紙、瓦楞紙板、雜誌等廢紙藉濕式成形而製造成，此裝置係以瓦斯或煤油作為熱源，透過(guò)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)照射以進(jìn)行其后的乾燥。就利用從前的熱風(fēng)方式而言，由於在製品的厚度方向，或每一製品部分，其乾燥速度不同，因而產(chǎn)生彎曲及歪斜，在復(fù)雜的形狀者之場(chǎng)合，凹部的乾燥緩慢，必須長(zhǎng)時(shí)間乾燥。遠(yuǎn)紅外線(xiàn)能量由於很容易被水及紙所吸收，故升溫快速，如此可以減輕因製品的表層與內(nèi)部溫差所產(chǎn)生的乾燥速度差，而減少?gòu)澢巴嵝?。即使是工業(yè)製品捆包用者而有深凹形態(tài)的場(chǎng)合，從前需要60~120分的，現(xiàn)可縮短為30~40分。

(五)織線(xiàn)浸染乾燥

日常生活上常見(jiàn)之縫鞋線(xiàn)及水泥帶封口線(xiàn)等，乃將編織完成之紗線(xiàn)經(jīng)PU樹(shù)脂黏著劑處理，再經(jīng)加熱乾燥定形完成，以增加其強(qiáng)度及光澤度，目前乾燥均以熱風(fēng)加熱為主，但乾燥耗時(shí)且光澤度差，由於PU樹(shù)脂是紅外線(xiàn)良好吸收體，且屬於薄膜涂層，因此相常適合紅外線(xiàn)加熱。表10是併用近、中紅外線(xiàn)乾燥爐的實(shí)際商用運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果，其中近紅外線(xiàn)之輸出功率以設(shè)定方式固定輸出，中紅外線(xiàn)則利用檢測(cè)器回饋信號(hào)控制隨著乾燥爐的狀態(tài)輸出其功率，結(jié)果顯示耗電量由每小時(shí)22kW降至17kW，生產(chǎn)速度由每分鐘20米提高到25米，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定且光澤度提高許多。

10 工業(yè)織線(xiàn)浸染樹(shù)脂定型乾燥

項(xiàng)目 改善前 改善后

改善狀況 熱風(fēng)150C乾燥1分鐘。織線(xiàn)乾燥效果不佳內(nèi)部易反潮。 色澤度差。 使用近/中紅外線(xiàn)熱源，及溫控裝置，乾燥20秒。 完全乾燥?？?*控制爐溫，品質(zhì)穩(wěn)定，色澤鮮麗。 由耗電每小時(shí)22Kw降至17KW。

經(jīng)濟(jì)效益 乾燥速度由20米/分提升為25米/分。省能35%。 品質(zhì)穩(wěn)定度及色澤品質(zhì)提升

表11 硅橡膠紅外線(xiàn)硫化

項(xiàng)目 傳統(tǒng)乾燥(使用前) 紅外線(xiàn)乾燥(使用后)

乾燥速度 90秒 12秒

品質(zhì) 斷面橢圓有印痕 真圓度好無(wú)印痕

產(chǎn)量 慢 大幅提升

耗能 大 小(12Kw/H)

設(shè)置空間 為原有之1/10

(六)硅氧橡膠硫化

由於硅氧橡膠具有杰出的耐高溫范圍、絕緣特性、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒、不污染之特性，為其他膠料所不能比的。因此，硅橡膠的應(yīng)用差不多已普及到航空、汽車(chē)、醫(yī)學(xué)等重要工業(yè)上，其中硅橡膠管的製作方式多採(cǎi)擠製成型法，擠製之型件離開(kāi)模子時(shí)尚在生料狀況，脆弱而易變形，通常必須立即予以硫化，使之產(chǎn)生分子間的交聯(lián)作用，賦予硅氧橡膠彈性的性質(zhì)。目前硅橡膠硫化方法*流行的方法係用水平式熱空氣連續(xù)硫化法(HAV)。擠製品由平但不銹鋼網(wǎng)製的運(yùn)送帶輸送，利用對(duì)流方式作用在型件上以達(dá)硫化目的。由於HAV法係先加熱空氣，再將對(duì)流熱以傳導(dǎo)方式傳入硅橡膠，但因硅橡膠的**熱傳導(dǎo)性，使得硫化不易在內(nèi)部均勻進(jìn)行，此外水平硫化設(shè)備的運(yùn)送帶會(huì)在擠製品上顯印痕，幾無(wú)例外，而且對(duì)於管件製品其圓度也無(wú)法掌握，因?yàn)榱蚧肮柘鹉z黏度先降低以致於會(huì)出現(xiàn)稍微下陷的情形，而造成品質(zhì)劣化。因此，熱風(fēng)加熱方式造成能源浪費(fèi)、品質(zhì)及產(chǎn)能無(wú)法提升有值得改進(jìn)的必要。為了改善這些缺失，我們以近紅外線(xiàn)加熱硫化硅橡膠，以2.5米高、12kW的近紅外線(xiàn)爐加硫12秒，及以熱風(fēng)爐爐長(zhǎng)約10.5米，爐溫控制在280C左右，加硫90秒的產(chǎn)品為樣品，分別檢測(cè)其硫化程度及品質(zhì)，可以說(shuō)以紅外線(xiàn)硫化的產(chǎn)品可得到較滿(mǎn)意的結(jié)果，其整體效益此較如表11。

(七)紡織品的染色乾燥

在西裝布料、窗簾布料的染色工程上，常為了避免顏色的重疊及混合，儘可能依顏色的數(shù)目而重復(fù)每一色的染色、乾燥循環(huán)。於此引進(jìn)送風(fēng)式遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱爐，同時(shí)利用與多色染整機(jī)的組合，使工程一次便可完成。迄今，由於布料及染料對(duì)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)有良好的吸收率，且處理時(shí)間縮短為熱風(fēng)乾燥的1/4~1/6左右，又不傷布料，遠(yuǎn)紅外線(xiàn)乾燥也被確認(rèn)可以有均一、鮮艷的加工等特長(zhǎng)。

結(jié)論

以上，我們說(shuō)明了有關(guān)紅外線(xiàn)加熱器的概要、特性及其應(yīng)用例，隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)界的生產(chǎn)技術(shù)也不斷更新，講求的是系統(tǒng)效率，製程省能與產(chǎn)品品質(zhì)。在屬於傳統(tǒng)工業(yè)的加熱與乾燥領(lǐng)域中，紅外線(xiàn)技術(shù)因有不可替代的特性：加熱乾燥迅速、能源生產(chǎn)力高、系統(tǒng)化容易、品質(zhì)易於維護(hù)、生產(chǎn)環(huán)境改良等，這些特性將帶來(lái)經(jīng)營(yíng)效率化及產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的變革，其所造成的重大利益，則不難想像，因此近年來(lái)在各國(guó)都以驚人的速度將紅外加熱應(yīng)用於工業(yè)製程上。但實(shí)際上，在接受廠商委託所設(shè)計(jì)製造的裝置設(shè)備，交貨之后，由於廠商方面的要求，有關(guān)於裝置的使用情況及結(jié)果等，大都不能作所謂情報(bào)交換和對(duì)外公開(kāi)，因此，可做介紹的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)范例較缺乏，但是，紅外線(xiàn)加熱具有省能、高加熱效率的優(yōu)點(diǎn)是**可以肯定的。唯欲善用紅外線(xiàn)加熱的特點(diǎn)，則需對(duì)輻射體之紅外線(xiàn)輻射特性與被加熱物的紅外線(xiàn)吸收特性充分掌握。

此外紅外線(xiàn)輻射體之輻射效率會(huì)隨材質(zhì)及加工方式的不同而有所變化，故於紅外線(xiàn)輻射材的製作上，就須隨時(shí)配合其輻射特性的診測(cè)來(lái)加以調(diào)整。工研院能資所現(xiàn)已購(gòu)買(mǎi)紅外線(xiàn)輻射特性量測(cè)儀器，可提供國(guó)內(nèi)業(yè)者來(lái)使用，深信對(duì)國(guó)內(nèi)紅外線(xiàn)輻射器品質(zhì)的提升，將有所俾益。