远红外热辐射干燥设备的加热原理和元件结构组成

11.4远红外热辐射干燥设备

远红外热辐射干燥是利用远红外辐射发出的远红外线为被加热物质所吸收,直接转化为热能，使物体升温而达到加热干燥的目的。远红外干燥技术具有高效、优质、低耗等特点，包装生产中主要用于纸张、木材等的干燥操作。

11.4.1远红外辐射加热原理

远红外线是波长在5.6μm以上的红外线。其加热干燥原理是当被加热物体中的固有振动频率和射人该物体的远红外线频率一致时,就会产生强烈的共振,使物体中的分子运动加剧,因而温度迅速升高，即物体内部分子吸收到红外辐射能,直接转变为热能从而实现干燥。

物质并非对所有波长的红外线都可以产生吸收，而是在某几个波长范围上吸收比较强烈,通常叫做物质的选择性吸收;而对福射体来说,也并不是对所有波长的辐射都具有很高的辐射强度,也是按波长不同而变化的，辐射体的这种特性。

11.4.2远红外辐射元件的结构组成

远红外辐射元件一般由3个部分组成:①热源,可为电热器、煤气或蒸汽加热器等；②基体，用金属、碳化硅或使用陶瓷、耐火材料等;③涂覆层,使用金属氧化物，比较常用的有TiO₂、ZrO₂、Cr₂O₃、MnO₂、Fe₂O₃、MiO、NbO、SiO₂、B₄C、BN、SC等,这些金属氧化物或它们的混合物涂覆在基体的表面,在加热时,能发出不同波长的远红外线。使用时,可以根据不同的需要选择一种或几种化合物混合制成远红外辐射材料，则可以得到需要的波长。

由这3部分材料组成的元件，其工作顺序为：由热源发出的热，通过基体传递到远红外辐射涂层，在涂层的表面辐射出远红外线。远红外辐射元件是产生远红外线的器具,它将电能转变成为远红外辐射能。

远红外辐射元件,根据被加热干燥物料的不同需要，设计成各种形状,常用的远红外辐射加热器有如下几种。

1)金属氧化镁管远红外辐射加热器

(1)结构。金属氧化钱管远红外辐射加热器是以金属管为基体,表面涂以金属氧化镜的远红外电加热器,主要由电热丝、绝缘层、钢管远红外涂层等组成。

电热丝置于金属钢管内部,空隙由具有良好的导热性和绝缘性的氧化镁（MgO)粉末填充,管的两端装有绝缘瓷件与接线装置,其结构如图11-10所示。根据工作要求,可将金属管制成各种形状和规格,基体材料可用不锈钢或10号钢制造。

(2)性能特点。金属氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关,在辐射涂料已选定的情况下,其最大辐射通量的峰值波长随表面的温度升高而向短波方向移动，当元件表面温度高于600℃时,则发出可见光,因此,使远红外部分占辐射强度的比例有所下降。氧化镁管远红外辐射加热器的机械强度高,使用寿命长,密封性好。因此,其在各种工业行业中得到广泛应用。另外，由于金属为基体的远红外涂层易脱落,所以在炉内温度作用下金属管易产生下垂变形，而影响烘烤质量。

2)碳化硅管远红外辐射加热器

碳化硅管远红外辐射加热器的基体是碳化硅,破化硅为六角晶体,色泽有黑色和绿色2种,具有很高的硬度,熔点为2600℃,使用溫度可达800℃，热源是电阻丝,碳化硅管外面涂敷了远红外涂料。因碳化硅不导电,故不需要填绝缘介质,其结构如图11 -11所示。

3)乳白石英管红外辐射加热器

乳白石英管(SHD)红外福射加热器是一种具有选择性的红外加热元件,它由电热丝供热,由乳白石英管作为热辐射介质。乳白石英管红外辐射加热器的表面温度可达800℃,电与辐射热的转换率可达60% ,热惯性小,升温快,特别适用于快速加热的工作场合。乳白石英管红外辐射加热器的结构如图11-12所示。

除此以外,还有陶瓷红外辐射加热器,搪瓷电热红外辐射加热器,煤气、烟气红外辐射加热器等。