Infračervené topné systémy jsou k dispozici již desítky let. Vzhledem k současnému růstu cen elektřiny se nyní stále více přechází na mnohé technologické procesy infračervené vytápění. Následujících několik tipů je obecnými body, které je třeba zvážit pro společnosti, které plánují používat infračervené zářiče ve svých výrobních závodech.
Jak funguje infračervené vytápění?
Infračervené systémy obsahují infračervené zářiče, ohřev objektu na vysoké teploty. Konečná teplota dílu je dána dobou, po kterou se udržuje v infračervené peci. Přenos IR energie se zvyšuje se zvyšujícím se rozdílem mezi teplotou ohřívače a teplotou ohřívané části.
Infračervené popř IR energie se skládá z elektromagnetických vln, které předávají energii přímo produktu rychlostí světla. Při vysokých okolních teplotách trouby se do vlhkosti vzduchu uvnitř rozptýlí málo energie a tato ztráta má malý vliv na výkon systému. Pokud se energie odrazí nebo nevstoupí do výrobku, neztratí se. Místo toho se infračervené paprsky odrážejí od vnitřních stěn pece, které mohou mít reflexní povrch, nebo jsou znovu vyzařovány na produkt z protilehlého ohřívače.
Všechny organické materiály, jako jsou barvy, prášky, plasty, filmy, tkaniny a papíry, mají jedinečná elektromagnetická absorpční spektra, která jsou stejně jako otisky prstů charakteristická pro složení materiálu. Absorpční spektra jsou obvykle založena na konkrétní tloušťce materiálu a budou vykazovat maximální a minimální vlnové délky. Tedy oblasti, kde materiál absorbuje infračervenou energii, oblasti, kde materiál propouští infračervené záření materiálem, a oblasti s částečnou absorpcí.
Na základě těchto znalostí lze pro každý materiál zvolit vlnovou délku ohřívače, která je účinná pro ohřev povrchu nebo celé tloušťky.
Určete, kdy použít infračervené a kdy konvekční vytápění
Konvektomaty – nejjednodušší způsob opětovného zahřátí produktu. Při konvekci, ať už v elektrickém nebo plynovém systému, se energie přenáší do produktu nejprve zahřátím vzduchu, který pak energii předá materiálu.
Elektrické systémy obvykle používají otevřené nichromové spirály, suchá keramická topná tělesa nebo vzduchová topná tělesa s kovovým pláštěm. Systémy s přímým spalováním využívají plamen k přímému ohřevu vzduchu. Systémy nepřímého spalování využívají k oddělení procesního vzduchu od spalovacího vzduchu výměník tepla.
Abyste pochopili rozdíl mezi konvekčním vytápěním a infračerveným vytápěním, zvažte následující příklad: sedíte před zavřeným oknem před východem slunce a v místnosti je chladno. Zapnete topení v místnosti a pokojová teplota se postupně zvýší na vaši příjemnou úroveň. Když slunce začne svítit oknem, okamžitě se zahřeje, i když se teplota vzduchu v místnosti nezměnila. Slunce vám dodá infračervenou energii rychleji, než ji vzduch v místnosti odebere. Infračervená energie může být přenesena přímo do produktu mnohem rychleji než konvekcí.
V konvekční peci stráví produkt značnou část své celkové doby zdržení těsně před dosažením procesní teploty. To je hlavní část spotřebované energie.
Infračervené záření ohřívá materiál na teplotu rychleji než konvekční pec díky vyšší rychlosti přenosu energie a také produkuje teplo s větší účinností.
V konvekční peci s typickou dobou setrvání 20 až 30 minut může zahřátí dílů na teplotu trvat 15 až 20 minut; infračervená trouba může zkrátit čas na 1-3 minuty. Infračervené záření je totiž přímou formou přenosu energie, která se nespoléhá na vedení prostředím, jako je vzduch. Mezi další výhody patří zkrácená délka dopravníku, méně přípravků a úspora podlahové plochy. Celkovým cílem je snížit náklady na zpracování jednotek.
Zkontrolujte infračervenou kompatibilitu dílů
Cílem je určit, zda systém navržený pomocí infračerveného záření bude mít výhody oproti konvekčnímu systému.
Potíže s infračerveným ohřevem může nastat, pokud:
- Sestavené díly vyrobené z více materiálů.
- Materiály různé hustoty.
- Špatně vodivé tepelné produkty se skrytými oblastmi složitého tvaru.
Infračervené vytápění bude účinné v případech, kdy:
- Materiál bude rychle vést teplo (jako většina kovů).
- Díl, pokud má skryté oblasti, lze otáčet.
- Díly jsou zavěšeny na podvěsném dopravníku pouze v jedné řadě (není dvojitě složené, pokud jsou části dílu odstíněny před infračervenou energií), nebo se jedná o nízkoprofilové konstrukce, ploché panely nebo spojité stojiny.
Porozumět rozdílu mezi krátkovlnným, středním a dlouhovlnným infračerveným zářením
K dispozici jsou infračervené ohřívače, které vyzařují v oblasti krátkých, středních a dlouhých vln infračerveného spektra. Nejúčinnější typ ohřívače pro konkrétní proces je určen skutečnými potřebami procesu a produktu. To se týká elektromagnetického absorpčního spektra zahřívaného produktu a množství energie potřebné pro tento proces.
Krátkovlnné ohřívače
Krátkovlnné nebo vysoce intenzivní ohřívače emitují energii v rozsahu vlnových délek menší než 2 mikrony. Vzhledem k tomu, že krátkovlnné ohřívače mohou vyzařovat část své energie v oblasti viditelného světla, proces může být citlivý na různé barevné povlaky a může vyžadovat různé nastavení trouby pro každý z nich. Krátkovlnná energie má tendenci pronikat tenkými organickými povlaky.
Krátkovlnné ohřívače jsou typicky křemenné wolframové halogenové žárovky a obvykle používají reflektory nebo žáruvzdorné materiály k nasměrování části vyrobené energie do produktu. Předpokládaná životnost ohřívače je přibližně 5000 hodin při provozu na jmenovitý výkon.
Středně vlnové ohřívače
Středně vlnové ohřívače nebo střední intenzity vyzařují v rozsahu vlnových délek od 2 do 4 mikronů. Středovělné ohřívače jsou k dispozici v mnoha konfiguracích, včetně trubkových křemenných ohřívačů, standardních křemenných panelů QP, uhlíkových IR zářičů a vlastních křemenných panelů.
Infračervené záření střední vlnové délky má tendenci být přímo absorbováno organickými povlaky. V tomto režimu klesá maximální absorpce vody, takže je vhodný pro efektivní ohřev potravin s vysokým obsahem vlhkosti nebo povlaků na vodní bázi. Některé konstrukce ohřívačů mají vestavěná reflexní zařízení pro snížení nákladů na údržbu. Předpokládaná délka života může přesáhnout 30 000 hodin.
Ohřívače s dlouhými vlnami
Ohřívače s dlouhou nebo nízkou intenzitou emitovat v oblasti větší než 4 mikrony. Při nejnižších energetických hladinách se dlouhovlnné ohřívače blíží nižší účinnosti konvekční pece.
Keramické infrazářiče jsou klasifikovány jako středně a dlouhovlnné záření, protože mohou mít vlnovou délku od 2 do 10 mikronů v závislosti na výkonu.
Navrhněte infračervený kompatibilní dopravníkový systém
Infračervené záření, stejně jako světlo, přenáší energii tomu, co vidí. Uvnitř infračervené pece se energie, která není přímo absorbována produktem, bude odrážet nebo znovu emitovat (obvykle na nižší vlnové délce) v těle trouby, což poskytuje produktu mnoho příležitostí k absorbování energie. Materiál, ze kterého je výrobek vyroben, může pomoci přenést energii přijatou z infračerveného zářiče do skrytých oblastí na výrobku. To platí pro kovové výrobky s vysokou vodivostí.
Při použití infračerveného systému se nejúčinnější zobrazení součásti vyskytuje v jednom rozměru. Pokud je povlak na jedné straně, infračervené záření může být umístěno na potažené straně nebo na obou stranách, aby se zkrátila celková doba setrvání v peci. U XNUMXD dílů otáčení dílu v peci často zlepšuje rovnoměrnost ohřevu produktu.
Infračervené záření neposkytuje maximální účinnost:
když jsou části velké a mají složitý tvar;
když jsou přepravovány v několika částech podél šířky dopravníku;
když jsou zavěšeny na stojanu, kde může být jedna část zablokována nebo skryta před infračervenou energií jinou částí.
Pokud se nespoléháte na vedení tepla z exponovaných oblastí nebo na asistenci horkého vzduchu, měl by mít výrobek infračervenou energii blízko „přímé viditelnosti“.
Řízení procesní teploty
Řízení procesu bez zpětné vazby – V tomto případě je zdroj infračerveného záření, plynový nebo elektrický, nastaven na procento plného výkonu. Je to podobné jako u běžného elektrického nebo plynového sporáku, kde máte nízké, střední nebo vysoké nastavení. Řídicí systém nepřijímá informace o skutečné teplotě ohřívače nebo produktu.
В řízení procesu se zpětnou vazbou používá se měřicí zařízení, jako je termočlánek. Řídicí systémy s uzavřenou smyčkou mohou automaticky kompenzovat změny okolní teploty, změny teploty vstupního produktu a kolísání síťového napětí v elektrických systémech.
U nekritických procesů, kde se přijatelná teplota produktu může pohybovat od 14 do 28 °C, je řízení s otevřenou smyčkou nákladově efektivnější a může zajistit dostatečnou kontrolu produktu a opakovatelnost procesu. Tam, kde je požadována těsná regulace teploty, například méně než 5 ø C, je preferovanou volbou regulace s uzavřenou smyčkou.
Kombinované systémy lze použít tam, kde je první část procesu řízena s otevřenou smyčkou, aby se produkt zvýšil na běžný teplotní rozsah, a poslední část systému je s uzavřenou smyčkou, což poskytuje požadovanou konečnou teplotní toleranci a opakovatelnost pro celý proces.
Použijte infračervené vytápění k modernizaci a výměně systémů
Pokud má vaše společnost konvekční troubu nebo dokonce stávající infračervenou troubu, která nefunguje správně, aby splnila vaše výrobní cíle, zvažte upgrade systému. Pokud je stávající pec v dobrém stavu a v lince je prostor pro přidání infračerveného systému předehřívání nebo následného ohřevu, nejlepší návratnost investice může poskytnout pomocný systém.
Běžnou aplikací je infračervený předehřívací systém na lince práškového lakování. Infračervené záření poskytne energii k roztavení prášku. Skutečné provozní náklady každého dílu lze snížit, protože energie spotřebovaná konvekční pecí se sníží na energii potřebnou pouze k udržení teploty dílu. Kvalita produktu se může zlepšit, protože se systémem booster může produkt déle odolávat teplotě pro lepší průtok.
Firma Polymernagrev vyrábí infrazářiče různých typů: keramika, křemen, halogenové žárovky, uhlíkové, stejně jako hotová infračervená zařízení, jako jsou práškové polymerační pece, formovací stoly, infrapanely, tunelové sušení a mnoho dalšího.
Jste doma a nefungují vám baterie? Je zřejmé, že je čas jít pro topení. Říká se, že infrazářiče neohřívají vzduch, ale poskytují teplo. Jak se to stane a jaký je princip fungování infračervených ohřívačů – pochopíme v tomto článku.
Infračervené topné zařízení
Všechna topidla mají jedno společné – přeměňují elektrickou energii na teplo. To však lze provést několika způsoby, a proto se objevily různé typy ohřívačů. Jednou z technik je přeměna energie ze zásuvky na infračervené (IR) záření.
Konstrukčně nejjednodušší IR ohřívač se skládá z kovového těla, které je obvykle potaženo barvou. Uvnitř je instalován reflexní prvek (reflektor) vyrobený z hliníku a vedle něj je topné těleso. Reflektor slouží k zaostření záření požadovaným směrem. Konstrukce navíc obsahuje termostat pro regulaci teploty. Některá topidla mají topné těleso schované za keramickými panely, takže nevyzařují viditelné světlo.
Existuje vnitřní klasifikace IR ohřívačů podle typu prvku: trubkové, keramické, uhlíkové, křemenné, halogenové, mikatermické.
Modely pro domácí použití mají obvykle karbonová nebo trubková topná tělesa. Keramické jsou méně obvyklé kvůli jejich relativní křehkosti. Halogen a křemen se obvykle používají v nebytových prostorách, protože rychle vysušují pokožku a sliznice a při intenzivní expozici mohou způsobit i popáleniny.
V závislosti na konstrukci a výkonu zařízení mohou existovat stacionární a mobilní infrazářiče. Mezi první patří nástěnné a stropní modely – jsou schopny pokrýt větší plochu ve srovnání s mobilními zařízeními, ale jsou omezené v přemisťování.
Řekli jsme vám více o tom, na co si dát pozor při výběru infrazářiče.
Hlavní výhody
Konvektomaty přímo ohřívají vzduch, který následně stoupá ke stropu, ochlazuje se a klesá dolů. Dochází tak k neviditelné cirkulaci vzduchových proudů v místnosti. Hlavním problémem je, že příjemná teplota se vytváří nejprve pod stropem, zatímco v prostoru, kde uživatelé sedí, zůstává vzduch stále neohřátý.
Infrazářiče neohřívají vzduch, ale přímo samotné předměty v místnosti. Ohřáté věci v místnosti již uvolňují tepelnou energii do vzduchu a zvyšují okolní teplotu. Tento princip je spojen s fyzikou infračerveného záření, které je schopno procházet vzduchem, aniž by jej prakticky ohřívalo.
Díky tomu mají infrazářiče oproti zařízením konvekčního typu řadu klíčových výhod:
- Účinek zařízení lze pocítit během 30–60 sekund, pokud jsou paprsky nasměrovány přímo na uživatele.
- Rovnoměrné vytápění v místnosti. Protože infračervené modely nemají téměř žádnou konvekci, teplo je v topné zóně distribuováno rovnoměrněji.
- Umlčet. Většina elektrických infrazářičů je velmi tichá. Některé modely mohou vydávat pouze slabé praskání v závislosti na použitém topném článku.
- Široká škála možností instalace. Mobilní modely lze instalovat téměř kdekoli, zatímco stacionární modely lze snadno zabudovat do stropu nebo stěny místnosti.
Infračervené ohřívače mají také několik nevýhod, které budou pro některé scénáře použití kritické.
Za prvé, IR zářiče ohřívají pouze ty předměty, které jsou přímo zasaženy paprsky. V topné zóně se uživatelé okamžitě zahřejí, ale vše ostatní mimo tuto oblast se bude zahřívat mnohem pomaleji, protože infračervené paprsky nedopadají na předměty. Pokud tedy potřebujete zahřát prostornou místnost, budete si muset koupit infračervené ohřívače s velkým pokrytím a zavěsit je na stěny nebo strop. Konvekční modely ohříváním vzduchu umožňují rovnoměrnější prohřátí celé místnosti, i když to zabere více času.
Za druhé, když jsou infrazářiče vypnuté, vychladnou téměř okamžitě, takže teplo bude vydávat pouze okolí. Modely s otevřeným topným tělesem také svítí, což může někomu způsobit nepříjemnosti.
Nezapomeňte, že zařízení je požárně nebezpečné zařízení, ale to platí téměř pro jakýkoli typ topidla.
Jsou infrazářiče nebezpečné pro člověka?
To je jedna z nejčastějších otázek, protože i slunce vyzařuje infračervené paprsky, které mohou poškodit lidskou pokožku nebo způsobit popáleniny. A co ohřívače?
Infračervené záření z ohřívače, podobně jako opalování, může způsobit škodu i užitek. Vše závisí přímo na vlnové délce. Existuje několik standardů pro separaci vlnových délek, my poskytneme ISO 20473 přijatou Mezinárodní organizací pro standardizaci:
- Dlouhovlnné záření – 50–1000 mikronů. Je téměř úplně absorbován horními vrstvami epidermis a je považován za bezpečný pro člověka. Některá zdravotnická zařízení navíc používají systémy IR tepelného ozařování k posílení kardiovaskulárního systému a další.
- Středně vlnové záření – 3–50 mikronů. Předměty zahřívá intenzivněji, ale také představuje větší nebezpečí pro lidské zdraví.
- Krátkovlnné hojení – 0,78–3 mikrony. Nejnebezpečnější pro člověka, protože proniká do hloubky 3-4 centimetrů. Vede k urychlenému vysoušení pokožky, popáleninám, narušení rovnováhy voda-sůl a zraku. Krátkovlnné IR ohřívače jsou obvykle instalovány v nebytových prostorách – ve skladech a továrnách.
Infračervené ohřívače s krátkou vlnovou délkou jsou tedy považovány za nejnebezpečnější, neměly by se používat v obytných oblastech. Středně vlnové záření představuje průměrné nebezpečí, takové ohřívače lze používat doma, ale pečlivě vyberte výkon pro oblast místnosti a nezapínejte zařízení po dlouhou dobu.
Dlouhovlnné ohřívače jsou nejbezpečnější – stačí dodržovat standardní bezpečnostní opatření. Nezapomeňte také na doporučenou vzdálenost, například stropní model o výkonu 1 kW se doporučuje zavěsit ve výšce 2,5 metru. Intenzita záření přímo závisí na vzdálenosti od topení, takže dlouhé sezení přímo před jakýmkoli topením může být nebezpečné.
