红外加热原理和红外加热管
作者： freze 来源： 本站 时间："2020年06月29日"
红外加热管应用在许多工业加热过程中，包括涂料干燥和固化、成型、压花、层压、连接、焊接、褐变、加热、预热和微生物还原。所有材料吸收红外光谱的一部分，在表面反射一部分，并允许一部分辐射通过材料。通过选择合适光谱的加热管，让材料最大程度地吸收红外辐射并且转化为热量。
石英玻璃红外加热管经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。因为红外加热管能够传递大量的能量，并且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：- 红外加热管能够与被加热的材料精确匹配，即有效被材料吸收；
- 能够对材料局部或者全部加热，可控制加热区域，可控制加热时间。
与热气加热相比，这意味着更少的能耗，更快的加热速度和更好的加热效果。为了实现成功的加热过程，重要是选择适合的红外加热管，其波长、形状和功率输出要与被加热的产品匹配。精确匹配才能保证红外辐射在产品中迅速转化为热量，而不会将不必要的热量转移到周围，同时也节省了时间和金钱。在不同的加热温度下，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辐射特性。波长对加热过程有显著影响。短波辐射（＜2um）可以穿透到一些固体材料中，保证加热均匀。中波辐射（2-4um）大部分被表面吸收，即主要加热表面，经常被用来加热塑料、玻璃和水。表1，典型红外发射器在不同温度、不同波长下的热量分布Ceramic/Metal Sheathed 陶瓷加热器/金属套电阻加热器；
Standard Medium Wave 标准中波；
Carbon 碳纤维；
Fast Response Medium Wave 快中波；
Short Wave 短波；
Halogen/NIR 卤素/近红外；
High Powered Halogen/NIR 高功率卤素/近红外。
如果一个短波红外加热管温度大大降低，那么其中波段红外能量会大大增加。然而，这么做会导致短波加热管输出功率大大降低，损失了经济性。因此，对于中波的加热应用，只能使用中波红外加热管，其在相同温度下输出功率能够增加五倍。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：塑料如PE和PVC，对中波红外能量吸收效果好图3：用中波红外，水蒸发更快，因为在这个波段水吸收红外效果好。典型的红外加热管构成如下。外形上有单管、双管和灯珠等形式。
加热管内的红外发射器，根据应用要求，可设计为碳纤维、短波、快中波、标准中波、卤素短波/近红外。试验对比表明， 碳纤维红外对水基涂料干燥效率，明显优于短波红外，且能够节约大约70%的能量。同时，碳纤维红外也更适用于对玻璃和塑料的加热过程。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，依次卤素短波/近红外、碳纤维红外加热管碳纤维红外加热管，结合中波红外的高能量密度和快速响应速度的优点。
短波红外加热管，光谱特性与卤素红外相类似，但在寿命、强度和耐久性等方面具有明显优势。
快中波红外加热管，光谱特性介于短波和中波红外发射器之间。长度可达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。
卤素短波/近红外加热管，光谱位于近红外区域，最大功率密度为每平方米1兆瓦，响应时间非常快。
红外加热管已经开发出多种形式，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、圈和小面进行准确加热；
小区域意味着高功率；
响应时间快，在1s内实现开启和关闭；
单元易于集成在自动化线中；
局部加热，节约能源。
这些红外加热管的形状与被加热产品的形状相匹配。常被用来塑料焊接，以及去毛刺。红外加热管按照塑料件上有毛刺的轮廓造型，以无接触方法加热，在几秒钟内将毛刺熔化掉。另外，红外加热管按照焊接筋轮廓造型，在十几秒钟内熔化焊接区域。聚光红外加热管，能够给很小的区域带来高强度的热量。该形式加热管非常适合去毛刺、焊接或铆接等工艺。采用短波红外加热管，能够在几秒内开启和关闭，应用灵活，也避免对周围元件的损害。光斑直径2-5mm。能够均匀加热由塑料、玻璃或金属制成的圆盘、棒和管材。其有短波和中波红外加热管可选。非常容易安装在产品边缘，在短时间内向有限区域传递较高的能量。非常适合用于塑料焊接和铆接，也是弯曲管子、拉伸塑料或玻璃纤维的理想工艺。在双管的一侧带有槽，有点像加热通道，适合对化学纤维和绳索进行加热。
