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运用红外辐射是大自然中很多生物赖以生存的本领,当中响尾蛇可通过颊窝探测周围的红外辐射源,进而精准定位捕捉猎物。而红外辐射技术的应用人类科技中的运用更为广泛,工业生产、航天军工等领域都必不可少针对红外辐射的研究与运用。【快速退火炉】
1红外加热的起源及物理学原理
红外加热作为上20世纪60年代发生的具备革命价值的高效节能技术,其起源要追溯1800年,英国科学家威廉·赫歇尔在测量各种颜色光的加热现象实验中首次发现红外线。
红外辐射本质是一种电磁波,频率介于微波与可见光之间,为0.3THz~400THz,相应真空中的波长区间为0.76~1000μm,因不同行业对于波长的定义有所不同,大体可以分为:近红外、中红外、远红外、极远红外。
近红外—波长位于0.76~3μm的红外线。
中红外—波长位于3~6μm的红外线。
远红外—波长位于6~15μm的红外线。
极远红外—波长位于15~1000μm的红外线。
现代物理学觉得,任何高于绝对零度(-273.15℃)的物体都是会发出红外辐射。红外光谱一般是由分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级跃迁)而产生的[3]。物质吸收红外辐射,是把外界红外辐射迁移能量作用到分子层,而这种能量的转移可以通过偶极距的变化来实现的。
偶极子具有一定固有振动频率,当辐射的红外频率与偶极子频率相符合时,分子才与红外辐射频率发生相互作用(振动偶合),即分子从原来的基态振动跃迁到相对较高的振动能级,这类能级的升高导致物体吸收红外辐射造成可被观测的气温变化。这便是红外加热的最基本物理学原理。
2红外加热技术发展
上世纪70时代红外加热技术仅局限于0~450℃的中低温加热领域,进到80时代美国和西欧国家率先突破了500~850℃红外加热的技术难关,而日本则成功研制了高温红外聚焦炉,其能提供900~1400℃加热范围。到此红外加热技术的加热范围覆盖了0~1400℃,满足了全球绝大部分的应用场景。
红外加热凭借节能、高效等多项突显优势,在各种领域被广泛应用,迄今红外加热技术仍被多国列为先进技术开展大力开发。【快速退火炉】
在国内远红外加热技术发展迄今历经了三个阶段,从我国70时代时的搪瓷、半导体、陶瓷、电阻带、金属管、碳化硅等元器件再到80时代时的微晶玻璃灯、镀金石英管、石英管等元器件,最终到如今的远红外定向强辐射器,远红外元器件的电能辐射转换的效率从40~50%直到上升到78%或更多[6]。
3红外加热器的具体归类
如今在工业用红外加热领域,主要以短波、中波和长波红外来区别各种各样红外加热器。应用较多的红外线发生器主要包括:石英玻璃灯管式和金属箔式。
01石英玻璃灯管
石英玻璃灯管由钨丝外套带有反射层的石英玻璃管组成如图5所示,为了适应不同的加热对象,通过调节加热丝的材料成分和绕制方法,能够产生不一样波长的红外线辐射。石英玻璃管具有高强度、高热效、高穿透性、低能耗的显著特点,能够在1000℃以上持续稳定地工作,并具有较好的耐腐蚀性。
02金属箔红外发生器【快速退火炉】
金属箔红外发生器,是把带有特殊涂层的金属箔加热丝作为红外辐射源,通常辐射强度的峰值位于波长在2μm~4μm的中波红外线范围,比较适合高分子及复合材料等对于红外线的吸收特性。
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