Promienniki podczerwieni elastyczną i wydajną formą ogrzewania procesowego.

Podczerwień zapewnia elastyczną i wydajną formę ogrzewania procesowego, którą można dostosować do istniejących lub nowych linii produkcyjnych. Jest bezpieczny, czysty i może być stosowany jako skuteczny sposób ogrzewania wielu materiałów i produktów. Podczerwień jest również powszechnie stosowana do ogrzewania ludzi, roślin i zwierząt.

Podczerwień jest bezpośrednią formą ogrzewania; W przeciwieństwie do ogrzewania konwekcyjnego nie przenosi energii poprzez ogrzewanie powietrza w celu ogrzania materiału docelowego.

Energia promieniowania podczerwonego jest pochłaniana bezpośrednio przez powierzchnię materiału docelowego i przekształcana w ciepło. Promienniki podczerwieni wytwarzają energię cieplną w dalekim czerwonym zakresie widma elektromagnetycznego.

Aby zmaksymalizować wydajność i skuteczność, częstotliwość i zarazem długość fali podczerwonej może być "dostrojona" do charakterystyki absorpcyjnej materiału docelowego. Strojenie to osiąga się poprzez wybór krótkich, średnich lub długofalowych emiterów podczerwieni.

Większość istniejących materiałów to dobre absorbery fal promieniowania podczerwonego. Wyjątkami są wysoko polerowane metale, które są używane jako reflektory w celu zwiększenia wydajności promienników podczerwieni.

Ilość energii pochłoniętej przez ogrzewany przedmiot zależy od trzech rzeczy:

temperatury bezwzględnej emitera podczerwieni (określa długość fali emitowanej przez niego podczerwieni).
zdolności produktu docelowego do pochłaniania, a nie odbijania energii podczerwieni (emisyjność).
cechy geometryczne emitera i materiału docelowego (kąt padania).

Ogrzewanie na podczerwień doskonale nadaje się do bezkontaktowych zastosowań grzewczych o zmiennym zapotrzebowaniu na ogrzewanie.

Krótko- i średniofalowe ogrzewanie podczerwone można usunąć niemal natychmiast, po prostu wyłączając emiter. Podobnie, ciepło można zastosować niemal natychmiast. Promienniki podczerwieni są bardzo wydajne; Do 95% energii elektrycznej może być przeniesione na materiał docelowy. Aby osiągnąć wysoką wydajność, emiter podczerwieni powinien być umieszczony jak najbliżej materiału.

Cechy techniczne promienników podczerwieni.

Utrzymanie wysokiej wydajności wymaga, aby emitery podczerwieni były czyste i suche. W wilgotnym, zapylonym środowisku regularna konserwacja będzie wymagana w celu utrzymania wysokiej wydajności.

W przeciwieństwie do większości innych form ogrzewania, podczerwień nie wymaga cyrkulacji powietrza w celu przeniesienia ciepła do materiału docelowego. Ta cecha oznacza, że podczerwień zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia materiału docelowego poprzez cząstki unoszące się w powietrzu. Dobrym przykładem może być suszenie farby, ogrzewanie na podczerwień znacznie zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia powierzchni podczas suszenia lub utwardzania farby. Zmniejszenie strat produktu spowodowanych zanieczyszczeniem może być główną korzyścią z przejścia na ogrzewanie i suszenie w podczerwieni.

Promienniki podczerwieni i wydajne ogrzewanie z pomocą promieniowania cieplnego.

Energia podczerwieni jest pochłaniana, przekazywana lub odbijana przez dowolny obiekt, do którego dociera. Kluczowym czynnikiem określającym sprawność promiennika podczerwieni jest emisyjność produktu docelowego i samego grzejnika. Powierzchnie o wysokiej emisyjności emitują i pochłaniają większość energii podczerwieni dla wybranej długości fali, którą tworzą lub odbierają. Powierzchnie o niskiej emisyjności odbijają i nie pochłaniają większości energii podczerwieni dla wybranej długości fali; Z powodu tej niskiej emisyjności materiały, takie jak polerowane metale, są stosowane jako reflektory w promiennikach podczerwieni.

Odbłyśniki zewnętrzne, takie jak reflektory paraboliczne i eliptyczne, są powszechnie stosowane w celu zwiększenia wydajności nadajników podczerwieni. Odbłyśniki mogą być również kształtowane tak, aby koncentrować ogrzewanie na określonych obszarach materiału ogrzewanego. Ogólnie rzecz biorąc, reflektory zwiększają wydajność promienników podczerwieni o 30%. Odbłyśniki paraboliczne mogą wytwarzać skupioną wiązkę energii podczerwonej, podczas gdy płaskie emitery rozprzestrzeniają ciepło szerzej.

Dodatkowym czynnikiem, który ma kluczowe znaczenie dla ilości energii wypromieniowanej lub pochłoniętej, jest różnica w temperatury bezwzględnej między nadajnikiem podczerwieni a ogrzewanym celem. Lampy o krótkiej długości fal i lampy kwarcowe wymagają bardzo dobrych reflektorów, aby skierować energię promieniowania z liniowych elementów promieniujących do celu. Aby to osiągnąć, rury kwarcowe często mają odblaskowe złote powłoki. Elementy kwarcowe i szklane są stosunkowo wytrzymałe i są powszechnie stosowane w zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych. Przy stosunkowo niskiej masie i wysokiej emisyjności kwarcowe promienniki na podczerwień zapewniają praktycznie natychmiastowe ciepło.

Grzejniki średniej długości fali to zazwyczaj rury kwarcowe i krzemionkowe lub ceramiczne oraz elementy metalowe lub ceramiczne, które świecą matowo czerwonym kolorem. W zależności od wyboru elementu, ogrzewanie średniofalowe może być bardzo responsywne, ale nie tak natychmiastowe jak krótkofalowa podczerwień.

Duża oferta promienników umożliwia dopasowanie typów emiterów do charakterystyki absorpcyjnej materiałów docelowych.
Szybkość reakcji i kontrola

Emitery fal krótkich potrzebują około jednej sekundy, aby osiągnąć optymalny poziom operacyjny. Emitery fal średnich wymagają do jednej minuty, a emitery fal długich mogą potrzebować do 10 minut. Podobne ramy czasowe są potrzebne, aby przywrócić emitery podczerwieni do stanu spoczynku.

Sterowniki elektroniczne umożliwiają reagowanie promienników podczerwieni poprzez przełączanie z pełnej mocy na niski poziom emisji ciepła przy dużych prędkościach. Korzyści ze sterowania elektronicznego obejmują uzyskanie wyższej wydajności, wyższej jakości produktu, niższych strat produkcyjnych, mniejszego ryzyka przegrzania i niższych kosztów eksploatacji. Z pomocą sterowników elektronicznej można wydłużyć czas życia promienników podczerwieni poprzez kontrole procesu rozruchu i wygaszania.

Korzyści wunikajace z zastosowania promienników podczerwieni.

Niższe koszty operacyjne.

Koszty operacyjne mogą być niższe ze względu na wysoką wydajność podczerwieni w porównaniu z innymi formami ogrzewania; Wynika to z faktu, że powietrze wokół produktu nie musi być ogrzewane. Odbłyśniki mogą również znacznie zmniejszyć straty promieniowania poprzez skupienie energii podczerwieni na celu.

Lepsza jakość produktu.

Można uniknąć zanieczyszczenia powierzchni produktu i związanych z tym strat produkcyjnych, ponieważ podczerwień nie wymaga cyrkulacji powietrza ani przewodzenia w celu ogrzania powierzchni produktu.

Wysoka responsywność.

Lepszą jakość produktu można osiągnąć dzięki responsywnej kontroli nadajników podczerwieni. Krótkie czasy rozruchu i wyłączania pozwalają nagrzewnicom szybko reagować na zmiany procesu ogrzewania.

Wysoka trwałość, niskie koszty utrzymania.

Mając niewiele komponentów, koszty konserwacji można ograniczyć do okresowego czyszczenia reflektora i wymiany elementów grzejnych.

Bezpieczeństwo promienników podczerwieni.

Dzięki usunięciu łatwopalnych materiałów i eliminacji gorącego powietrza, ogrzewanie na podczerwień może być bezpieczniejszą opcją niż rozwiązania grzewcze zasilane paliwami kopalnymi. Szybkość reakcji podczerwieni może również przynieść korzyści w zakresie bezpieczeństwa.

Niski koszt początkowy.

Początkowe koszty inwestycji w podczerwień są zazwyczaj niższe niż w przypadku innych opcji ogrzewania. Promienniki podczerwieni zazwyczaj wymagają mniej miejsca i mogą być montowane z gotowych jednostek modułowych, co może obniżyć koszty projektowania i instalacji.

Przykładowe branże, w których sąstosowane promienniki podczerwieni.

Branże produkcyjne.

Ilekroć ogrzewanie jest wymagane w procesie linii produkcyjnej, należy wziąć pod uwagę podczerwień. Przykłady zastosowań obejmują podgrzewanie produktów o stosunkowo regularnym lub powtarzalnym kształcie, zapewnianie dodatkowego ogrzewania lub profilowania wilgoci, owijanie termokurczliwe oraz suszenie i utwardzanie powierzchni produktu.

Przemysł tworzyw sztucznych.

Formowanie, wytłaczanie, laminowanie; spawanie, przetwarzanie rurociągów, gratowanie tworzyw sztucznych. Podgrzewanie paneli przed powlekaniem, a następnie suszenie powłok jest jednym z przykładów zastosowania ogrzewania na podczerwień w przemyśle drzewnym.

Utwardzanie farb proszkowych.

Ogrzewanie na podczerwień jest idealne do utwardzania farb proszkowych. Wiele powłok zostało opracowanych do użytku z piecami do utwardzania na podczerwień. Wykorzystanie podczerwieni jest bardzo wydajne, ponieważ farby proszkowe są dostrojone tak, aby pochłaniały maksymalną możliwą energię podczerwieni bez konieczności ogrzewania otaczającego je powietrza. Kolejną zaletą ogrzewania na podczerwień w farbach proszkowych jest brak konwekcyjnych prądów powietrza, które mogłyby zakłócić lub zanieczyścić malowaną powierzchnię. Z tego powodu możliwe jest uzyskanie wysokiej jakości powłok.

Ogrzewanie produktów spożywczych.

Grzejniki na podczerwień są często używane do utrzymywania ciepłej żywności do obsługi w restauracjach. Linie do produkcji żywności mogą wykorzystywać elastyczność i szybkość reakcji ogrzewania w podczerwieni do podgrzewania żywności do wymaganych temperatur lub do ogrzewania dla określonych wymagania dotyczące przetwarzania, takie jak szybkie nagrzewanie powłok spożywczych.

Prażenie orzechów laskowych.

Zabieg trwa około pół godziny, gdzie orzechy są podgrzewane do 320°C. Kompaktowa jednostka o mocy 180 kW umożliwia produkcję do sześciu ton orzechów laskowych dziennie. Krótki czas reakcji sprawia, że proces jest wysoce wydajny i kontrolowany, a brak palników na paliwa kopalne zmniejsza zanieczyszczenie.

Pasteryzacja i sterylizacja cieczy.

Promieniowanie podczerwone może być wykorzystywane do sterylizacji płynnych środków spożywczych, takich jak mleko, piwo, wino, soki owocowe, a w niektórych przypadkach woda. Jednostkowe zużycie energii różni się w zależności od obróbki, na przykład instalacja o mocy 145 kW może wyprodukować 4000 litrów na godzinę pasteryzowanego mleka UHT.

Inkubatory.

Długofalowe promienniki podczerwieni zapewniają niskie natężenie promieniowania cieplnego do hodowli drobiu i młodych zwierząt gospodarskich i są stosowane w terrariach dla zwierząt, których regulacja temperatury ciała zależy od zewnętrznych źródeł ciepła, takich jak światło słoneczne lub rozgrzane skały.

Koszty kapitałowe i operacyjne ogrzewania technologicznego na podczerwień.

Ze względu na stosunkowo prostą budowę koszt kapitałowy elektrycznego ogrzewania na podczerwień jest wysoce konkurencyjny w stosunku do alternatywnych rozwiązań. Koszty instalacji będą się różnić w zależności od złożoności, dostępności urządzeń linii produkcyjnej i dostępnej mocy zasilania energią elektryczną.

Ogólnie rzecz biorąc, piec konwekcyjny zasilany gazem do tego samego celu kosztowałby około dwa razy więcej niż równoważny elektryczny system podczerwieni.

Koszty eksploatacji podczerwieni elektrycznej będą również znacznie niższe niż gazu ze względu na jego wysoką wydajność i sterowalność. W przypadku wstępnych porównań wykonalności można założyć, że podczerwień elektryczna zużywa o 30% mniej energii (kWh) niż alternatywa instalacja gazowa. Wyższe koszty energii elektrycznej w kWh w pewnym stopniu wypełnią lukę między przewagą kosztów operacyjnych opcji elektrycznych na podczerwień i gazu.

Koszt operacyjny systemu na podczerwień będzie obejmował koszt energii elektrycznej i koszty utrzymania. Koszt konserwacji instalacji elektrycznej jest na ogół bardzo niski i ogranicza się do wymiany elementu emitera pod koniec jego okresu użytkowania lub w przypadku jego uszkodzenia.

Wpływ promienników podczerwieni na emisje gazów cieplarnianych CO2.

Elektryczna podczerwień nie wytwarza bezpośrednio żadnych emisji gazów cieplarnianych, ale energia elektryczna wykorzystywana do produkcji ciepła podczerwonego może być wytwarzana ze źródeł nieodnawialnych, które wytwarzają gazy cieplarniane.
Praktyczna zasada dotycząca gazu w zakresie zmian klimatu: