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運用紅外輻射是大自然中很多生物賴以生存的本領,當中響尾蛇可通過頰窩探測周圍的紅外輻射源,進而精準定位捕捉獵物。而紅外輻射技術的應用人類科技中的運用更為廣泛,工業生產、航天軍工等領域都必不可少針對紅外輻射的研究與運用?!?a title="快速退火爐" href="http://www.uodog.com/" target="_blank" rel="noopener">快速退火爐】
1紅外加熱的起源及物理學原理
紅外加熱作為上20世紀60年代發生的具備革命價值的高效節能技術,其起源要追溯1800年,英國科學家威廉·赫歇爾在測量各種顏色光的加熱現象實驗中首次發現紅外線。
紅外輻射本質是一種電磁波,頻率介于微波與可見光之間,為0.3THz~400THz,相應真空中的波長區間為0.76~1000μm,因不同行業對于波長的定義有所不同,大體可以分為:近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外。
近紅外—波長位于0.76~3μm的紅外線。
中紅外—波長位于3~6μm的紅外線。
遠紅外—波長位于6~15μm的紅外線。
極遠紅外—波長位于15~1000μm的紅外線。
現代物理學覺得,任何高于絕對零度(-273.15℃)的物體都是會發出紅外輻射。紅外光譜一般是由分子振動能級的躍遷(同時伴隨轉動能級躍遷)而產生的[3]。物質吸收紅外輻射,是把外界紅外輻射遷移能量作用到分子層,而這種能量的轉移可以通過偶極距的變化來實現的。
偶極子具有一定固有振動頻率,當輻射的紅外頻率與偶極子頻率相符合時,分子才與紅外輻射頻率發生相互作用(振動偶合),即分子從原來的基態振動躍遷到相對較高的振動能級,這類能級的升高導致物體吸收紅外輻射造成可被觀測的氣溫變化。這便是紅外加熱的最基本物理學原理。
2紅外加熱技術發展
上世紀70時代紅外加熱技術僅局限于0~450℃的中低溫加熱領域,進到80時代美國和西歐國家率先突破了500~850℃紅外加熱的技術難關,而日本則成功研制了高溫紅外聚焦爐,其能提供900~1400℃加熱范圍。到此紅外加熱技術的加熱范圍覆蓋了0~1400℃,滿足了全球絕大部分的應用場景。
紅外加熱憑借節能、高效等多項突顯優勢,在各種領域被廣泛應用,迄今紅外加熱技術仍被多國列為先進技術開展大力開發。【快速退火爐】
在國內遠紅外加熱技術發展迄今歷經了三個階段,從我國70時代時的搪瓷、半導體、陶瓷、電阻帶、金屬管、碳化硅等元器件再到80時代時的微晶玻璃燈、鍍金石英管、石英管等元器件,最終到如今的遠紅外定向強輻射器,遠紅外元器件的電能輻射轉換的效率從40~50%直到上升到78%或更多[6]。
3紅外加熱器的具體歸類
如今在工業用紅外加熱領域,主要以短波、中波和長波紅外來區別各種各樣紅外加熱器。應用較多的紅外線發生器主要包括:石英玻璃燈管式和金屬箔式。
01石英玻璃燈管
石英玻璃燈管由鎢絲外套帶有反射層的石英玻璃管組成如圖5所示,為了適應不同的加熱對象,通過調節加熱絲的材料成分和繞制方法,能夠產生不一樣波長的紅外線輻射。石英玻璃管具有高強度、高熱效、高穿透性、低能耗的顯著特點,能夠在1000℃以上持續穩定地工作,并具有較好的耐腐蝕性。
02金屬箔紅外發生器【快速退火爐】
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金屬箔紅外發生器,是把帶有特殊涂層的金屬箔加熱絲作為紅外輻射源,通常輻射強度的峰值位于波長在2μm~4μm的中波紅外線范圍,比較適合高分子及復合材料等對于紅外線的吸收特性。
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