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红外加热技术的原理和优势
发布时间：2023-10-25 10:02:00 信息来源：萨莱米自动化
红外加热是利用红外辐射加热物体表面的一种加热方式，红外辐射本质是一种电磁波，不需要介质传递能量，不会污染环境，因此广泛应用于工业、医疗、农业、食品等领域。红外加热作为上二十世纪七十年代出现的具有革命意义的高效节能技术，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的光的加热效应实验中首次发现红外线。
红外的基本概念
红外辐射是电磁波的一种，波长在0.78μm至1000μm之间，其特点是具有强穿透性和高效转换率。红外辐射频率介于微波与可见光之间，为0.3THz～400THz，对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略有不同，大体可分为：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。
红外加热技术的原理
热传递有三种基本方式：传导，对流和辐射。传导就是两个有温差的物体相互接触时，热量从高温的物体传递给低温的物体;典型的例子就是热板加热。对流是指不同温度的流体相互扩散，融合而达到热能传递;典型的例子就是热水对冷水的混合加热。我们常见的热风炉实际上是对流和传导的混合体。热的空气被风机带到炉体里，使炉体的温度达到设定的温度，这个过程是对流;然后热的空气通过接触被加热物体表面传递热量，这个过程就是传导。传导和对流的共同点就是需要物体的接触，或者热源与被加热物直接接触，或者通过空气等介质把热源的能量传递给被加热物。能量传递速度较慢，能量密度有限。
而辐射的热传递方式是完全不同的，它是通过红外线光来传递能量的。太阳传递到地球上的热能就是通过红外线来实现的。它有如下两个基本特点：
1. 红外线辐射热传递不需要介质。也就是非接触式传热。由于光是电磁波，电磁波的传播是不需要介质的，在真空中也可以传播。热源发出的红外光照射到被加热物表面，被表面的分子吸收，引起分子的振动能级的升高，提高温度。
2. 红外加热的能量密度很大。红外线携带的能量跟它的波长有关，也和红外光源的单位面积的功率有关，高可以达到1000kw/m2。实用意义上的红外功率密度可以达到200kw/m2，一般的红外加热炉设计在10-40kw/m2 都是很容易的事。而600℃的热风在10m/s的速度下也不过40kw/m2的能量。
红外加热技术的优势
利用红外线辐射的工业加热技术有很多的特点及优势：
1、红外加热的速度很快。由于红外光的能量直接被物质分子吸收，而红外线的能量密度又很大，物体表面的温度很快就会提高。这个速度远远高于传导和对流的速度。后者需要分子碰撞，通过动能和势能的转换来一级一级的传递。
2、红外加热是表面加热。如上所述，红外辐射对物体表面的加热非常迅速，所以会出现物体表面和内部的较大温差。对于想对物体表面迅速加热的目的来说，这是非常大的优势，因为这不会引起材料本体温度的较大变化。节省能量，同时也不会对物流本体的湿度，化学特性，应力等等产生大的影响。但是它也有缺点，就是光照不均，或者有阴影的情况，会引起温差。这时要通过技术手段来弥补。
3、红外加热有一定的穿透性。红外线光子可以穿过物体表面达到一定深度，在此深度内的分子吸收红外光时，由内到外的同时进行加热。这相对于传导和对流来说有很大的优势，不仅加热速度快，也很大程度上避免表面封闭而起皮起泡的现象。
4、红外加热有选择性。电磁波谱的红外谱段用来加热的范围可以被分为短波(0.8um - 1.4um)，中波(1.5um - 3.5um)和长波(3.5-10um)。不同的材料的红外吸收的波段不同，加热效率也不同。不同波长的红外线的穿透能力也有区别。所以可以根据材料的特性，厚度，加热目的等来选择使用的红外线灯管的种类，数量，等来做优化的设计。
5、红外线辐射器的个性化设计。红外线辐射器可以做很多不同的个性化设计，根据加热的需求来改变形状、大小、功率、波长等来满足加热的目的。
6、红外加热的空间和时间选择性及智能控制：通过优化设计的红外线辐射器，空间结构和系统控制，红外线可以实现在需要的时间，需要的地点，达到需要的温度，温度梯度。这种灵活的结构设计，快速的反应使得智能控制和系统配套成为可能。
相比于传统的加热方式，红外加热具有以下几个优势：
1. 快速和高效：红外加热可以在很短的时间内完成加热过程，节约了时间和人力成本。
2. 环保和节能：红外辐射加热不需要介质传递热量，同时也可以避免空气污染，节约能源。
3. 经济和节约费用：红外加热可以针对物质的不同特性选择不同的波长，可以避免浪费，节约了成本。
4. 安全和稳定：红外加热没有火焰和电弧等安全隐患，可以避免工作人员受到伤害。同时，红外加热可以保持热源稳定，避免出现温度波动、锅炉爆管等问题。
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