Инфракрасный нагрев: что это и когда он нужен?

27.04.2023

На производстве довольно часто применяют технологический нагрев. Процесс сопровождается увеличением температуры в сырье, полуфабрикате, газе, жидкости, растворной смеси, подложке или практически готовой детали. Без нагрева невозможно достичь тёплого, горячего и раскалённого (для металла) состояния производимого изделия.
Различают два типа термического воздействия:
- конвекция (термопроцесс происходит при использовании горячих воздушных масс). Занимает много времени, относится к опасным видам. Неравномерность нагрева формирует более горячие и холодные точки, что снижает качество будущих изделий
- инфракрасный нагрев (энергия переносится электромагнитным излучением).

Особенности ИК-нагрева

Давайте рассмотрим позитивные и негативные стороны процесса.

1. Излучение нагревает не воздушное пространство, а объекты, которые в нём находятся. Это обеспечивает экономное потребление энергии, значительно уменьшает время изменения температуры предмета, создаёт равномерный режим подачи тепла, что важно в ходе изготовления продукции.
2. Экологически чистый вид продуцирования энергии – безопасное решение, рассчитанное на длительный период эксплуатации и необременительное обслуживание. Нагревают деталь или подложку, а то, что находится вне действия потока, сохраняет свою температуру.
3. Достижение желаемого термического значения пригодится для нагревания рабочих сред, отверждения, этапа сушки. Точные параметры температуры позволяют проводить процессы в запроектированном формате.
4. Энергия не расходуется зря, а попадает в направленное место, поэтому термические потери минимизированы. Процесс производства выполняется в более ускоренном режиме, чем при конвекции. Отсутствует недогрев (перегрев) при изменении температуры, поэтому нет брака, создаваемого неравномерностью подачи энергии.
5. Производительность машин технологической линии может возрасти в 5-10 раз. А это значит, что увеличивается оборачиваемость форм, ускоряется цикл производства, что позитивно сказывается на объёмах выпуска продукции. При этом не нужно думать о том, чем производитель нагревание: топливо не требуется, достаточно электричества.

Негативным для инфракрасного излучения является отсутствие электросети. Например, при наступлении аварийной ситуации на производстве. Для таких случаев предусматривают подключение бесперебойных источников питания, которые позволяет сохранить производственный ритм, пока не будет налажено электроснабжение.

В каких направлениях применяют излучатели инфракрасного типа

• Производство пластмасс: нагрев и формовка пластмассовых изделий.
• Пищевая отрасль: сушка, выпечка, обжаривание, консервирование продуктов.
• Изготовление стекла: нагрев, формовочный этап, закалка.
• Текстильная отрасль: работа с пошивочным материалом, просушивание после окрашивания, стирки.
• Электронное направление: процессы пайки.
• Медицина: лечение дерматологических проблем кожи, прогрев костей для облегчения состояния при артрозе, артрите.
• Автомобили: ускорение высушивания краски на капоте.

Более подробно о применении

На металл хорошо наносится порошковая краска. Возьмём, к примеру, легковую машину. Она не имеет плоской формы, поэтому сушить кузов нужно быстро и равномерно. С такой задачей справится специальная печь, куда загоняют автомобиль. На её стенках размещают ИК-нагреватели, создающие равномерный тепловой фон. В зависимости от вида краски и толщины наносимого слоя устанавливается температура в камере (+110…+250℃). Автомобиль там находится полчаса, за это время происходит отверждение и полимеризация нанесенного состава. Если бы пришлось использовать конвективный обмен, то краска высыхала бы на протяжении 3-5 часов, возникли бы наплывы и прочие дефекты.

Быстрее в ИК-излучении сохнут плоские поверхности. Однако и при сложных конфигурациях достигается высокое поверхностное качество, если правильно подобрана интенсивность и равномерность подачи излучения.

Для ленточных печей также характерна высокая производительность. За минуту изделия максимально продвигаются со скоростью 45 м/мин..

Сушка древесины перед использованием, производство плит ДВП, композиты нуждаются в термических процессах со специальными условиями. Термочувствительные материалы при перегреве превращаются в брак, идущий на выброс. При недогреве значительно ухудшаются конечные свойства изделий. Вторичное использование сырьевой массы исключено. Металлы менее «капризны» в этом отношении, хотя и там нужно придерживаться оптимальных значений.

Когда порошковый состав нанесен на сплав или металл, то в случае превышения t℃ портится лишь само перепаленное покрытие. А если окрашивается древесина, то необратимо испортится и само изделие. Пластиковая масса начнёт переходить в текучее состояние ещё до момента отверждения краски.

Когда нужно покрасить не отдельную деталь, а сборочный узел, выбирается такая температура, при которой менее термостойкий элемент сохранит свои исходные характеристики. Инфракрасные нагреватели помогают быстро изменить температуру до нужного уровня.

Когда требуется провести частичное или полное удаление воды из материала, отжиг, ламинирование, выполнить керамическое спекание, лучше ИК-излучения не найти. Широкий диапазон температур, быстрая перенастройка на нужное значение, точная подача потока к месту действия, высокое качество результата создают предпосылки для значительной востребованности этого вида термонагрева.

Что нужно знать, чтобы оборудование под ИК-нагреватели было спроектировано верно

Создавая нагревательные зоны, нужно учитывать тот факт, что для разных продуктов и процессов требуется неодинаковая интенсивность излучения. Отличаться может и направление подачи тепловой энергии. В ряде случаев понадобится различное излучение в разных частях камеры.

Важно выполнить расчёт подачи энергии, предусмотреть возможность создания схем полного и частичного нагрева, корректировку термического уровня до заданных значений. А реальные результаты удастся увидеть после проведения практических экспериментов.

С производительностью ИК-излучателей всё просто: она зависит от индивидуальных значений тепловых приборов и необходимого числа устройств, помещаемых в печь. Источники продуцирования энергии расположены по стенам, на потолке, в нижней части. Их концентрация на единице площади определяется локальную мощность излучения. Если ввести автоматику, то можно в удалённом режиме переключать камеру на нужный режим. Этот метод активно используется в заводских условиях, когда выпускают линейку товаров с отличающимися тепловыми режимами изготовления. Степень нагревания и устройство камеры определяется материалом изделия, размерами, формой продукции, технологическими особенностями перемещения изделий внутри нагреваемой конструкции.

Виды производимых волн

Существует такая закономерность: при уменьшении длины волны возрастает мощность и термический показатель излучателей. В секции сушки покрашенных автомобилей тестировали коротковолновые и средневолновые излучатели. В первом случае мощность оказалась чрезмерно интенсивной, а во второй результаты были хорошие: тепло поглощалось водой из красочного состава, жидкость нагревалась и быстрее испарялась, энергии тратилось меньше.

1. Керамические инфракрасные нагреватели. Не боятся высоких термических значений, влаги, длительных нагрузок. От корродирования и химического воздействия активных веществ устройство защищает температуростойкая глазурь. Изделия рассчитаны на длительный период применения с постоянным нагревом, быстро монтируются, легко заменяются на новые, не дают сбоев. Их зона действия - волны большой длины. Для достижения заданной температуры нужны минуты. После выключения на короткое время стабилизируют температуру в камере.
2. Трубки из кварцевого стекла и стальные нагреватели подходят для всех видов ИК-волн. Для активации достаточно 5 секунд, нагреваются до +700℃. Показывают хорошие результаты при цикличных процессах, имеют широкую область использования.
3. Галогеновые трубки. Отличаются низким параметром накаливания и формированием высокотемпературного режима функционирования (до +2000℃). Для роста температуры нихромовой спирали применяют пары Br, I. Нагреваются менее одной секунды, но менять их нужно часто.

В производственной сфере пока превалирует конвекционный нагрев, несмотря на то, что он более продолжительный и менее экологичный (формируется углекислый газ, который нужно удалять). Замечено: если использовать ИК-аналоги, то воздух будет чище, а нагрев – продуктивнее. Не забываем, что и по скорости термические процессы с инфракрасным излучением проходят значительно быстрее.

Как выбрать электрические инфракрасные нагреватели

Для промышленных целей термоустройства выбираются особенно тщательно.

• Вначале нужно разобраться, какой волновой параметр окажется подходящим. Галогеновые устройства излучают в среде коротких волн (0,75-1,4 мкм). Вместе с кварцевыми, хорошо работающими в коротковолновом спектре (1,4-3 мкм), они выбираются для непродолжительных процессов с быстрым нагревом. Керамические аналоги относят к длинноволновым источникам (3-10 мкм), поэтому их покупают, когда не столь важна высокая скорость нагрева, а приоритет отдаётся точности подачи тепла и длительности проведения операции. Также керамические излучатели пригодятся в среде с повышенной запылённостью.
• Если речь идёт о повышении производительности установок, увеличении объёмов производства, то высокий расход электричества оказывается менее значимым, чем скорость выполнения нагрева. Поэтому ИК-устройства оказываются в приоритете.
• Возможность организации зонирования допустима для инфракрасных излучателей в вертикальной или горизонтальной плоскости. Причём термическое разделение будет качественно контролироваться. Конвективному обмену сложно справиться с такой задачей.
• Любой вариант продукции имеет высокое качество сборки. Мы позаботились о том, чтобы весь ассортимент имел надёжную защиту от токопробивания и легко поддавался регулированию температуры. Излучатели ИК-типа устанавливаются парно, блоками в другом расположении, которое определяется теплотехническими расчётами.
• Панельные, сферические, туннельные, трубчатые излучатели, нагреватели нестандартной конфигурации заказывают у производителя, который занимается разработками, тестирует выпускаемые новинки и всегда подберёт нужный тип продукции.

Почему многие выбирают «Электронагрев»

Компания Intmax при работе с заказчиками учитывает такие факторы:

• тип инфракрасного обогревателя. Существуют керамические, кварцевые варианты, с металлическим покрытием. Каждый имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор зависит от конкретного применения;
• выходную мощность. Её выбираем, учитывая размер и тип нагреваемого продукта, расчётную скорость нагрева;
• систему управления. Проектируем таким образом, чтобы поддерживать постоянную температуру и предотвращать перегрев/недогрев. Используем датчики температуры, таймеры и контуры управления с обратной связью;
• средства безопасности. В конструкцию вводим термовыключатели, защиту от перегрузки по току, заземление, чтобы предотвратить несчастные случаи и обеспечить безопасную работу;
• варианты монтажа. Ориентируемся на конкретное применение: потолочная установка, напольный или настенный аналог;
• условия технического обслуживания. Учитываем требования к техническому обслуживанию инфракрасного обогревателя: очистке, замене лампы и калибровке;
• рациональный расход энергии. Создаваемая модель предусматривает ​​ минимизацию потерь тепла.

Принимая во внимание эти факторы, компания «Электронагрев» гарантирует, что продукция оптимизирована для инфракрасного обогрева, обеспечивает эффективную и надежную работу. Присылайте заявки с указанием производственных характеристики и расчётных потребностей в нагреве.