热处理设备中红外辐射强度的控制方法

热处理设备中红外辐射强度的控制方法
在热处理设备中由於加热歷程控制的需求，红外线加热器的功率输出必须加以控制。电气式红外线加热器辐射强度的控制方法，一般大致可分為下述几种：
(1)辐射距离加减法
辐射距离是指管状元件中心或板状元件的辐射涂层到烤盘底部或钢带上表面之间的距离。辐射距离的大小直接影响红外线的辐射强度，还影响炉膛尺寸的大小。根据照度定律可知，辐射能量的多少与距离的平方成反比。利用幅射源之辐射量照加热工件间距离来进行加热温度的调节，可免除繁复控制器的限制。过去国内厂商使用黑体管的远红外线乾燥炉大部分採用此种调节的方式。但当生產多样式產品时，抬高照射距离非但无节约能源作用，也降低生產率，亦无法回应加热倏件变化时所需控制条件的改变。下表 说明辐射强度随著距离的增加而衰减。辐射距离越近，辐射强度越大，加热效率也越高，同时辐射强度分布的不均匀性也越显著。距离过近会因加热不均匀而影响烘烤品质，并且当距离小到一定范围时，辐射强度的增加率会显著减缓。辐射距离越大，辐射强度越小，温度也越低，同时也导致炉膛尺寸增大。但是此时辐射强度分布也趋於均匀。原则上，在保证辐射均匀性，不影响產品质量和不妨碍操作的前提下，辐射距离越近越好。对於隧道式红外烤炉，由於受热物经输送设备在炉道中移动，则不必考虑热量分布的不均匀性。烘烤时可以将辐照距离缩短到50亳米，并适当加快传递速度，效果较好。另外，管状辐射元件辐射能量的分布均匀性还与元件相互间的距离有关。
表 辐射距雄与辐射强度的关係
辐射距离(米)              0.18  0.25  0.5  0.75  1.00
辐射强度(千卡/米2 · 时)        1100  620  239  80   60
(2)红外线反射器
由辐射逆二次方定律所叙述，辐射能在空间扩展為球状，辐射能强度随距离平方成反比，这种随距离衰减的特性，在辐射加热乾燥的实际应用上是相当不利的。在实际应用时除尽量缩短辐射器与被加热物件之距离外，需使用适当的反射器以提高效率。红外线在传播过程中和可见光一样，遵守光的反射定律和折射定律，红外线反射器就是利用红外线的这一性质。红外线反射器是局部反射所辐射的红外线以增强工件之照射强度的装置。而反射器按不同的需要可做成各式各样形状。按不同的特有不同的分类法。按反射镜的平曲张角来分，有浅镜深反射及深镜深反射镜。按反射器剖面的形状来分，有平面镜和曲面镜两种。可用几块平面镜按不同角度拼成角反射镜，以改变光路方向。但反射之数不宜过多，以免损失太大。曲面镜又可细分為球面、拋物面、椭圆面和双曲面，使用最广的则是拋物面及椭圆面反射器。通常光源置於焦点上，对於拋物面反射器通常用来加热平面材料，而椭圆面反射器则用来加热材料某一区，而通常不论拋物面或椭圆面反射器均可用加热圆柱状材枓，而其选择反射面的通式是当材料半径小於反射开口时以椭圆反射器较佳，反之则拋物面较好。最后，按反射器的曲率可否调节，可分為曲率可调反射器和固定曲率反射器。影响反射器效率的因素很多，热处理设备中一般影响反射器效率的因素包括：
1、反射器表面材质的影响
良好的反射体应选用对红外线反射率高而吸收率低的材料，反射板之材质，理论上為镀金、镀银、拋光铜或铝合金层、不銹钢等。实用上则以铝板使用最多，其次為不銹钢板，通常镀金面反射係数超过95%，但成本高。而镀铜的反射係数虽也大，但容易暗淡。在一般的红外加热处理设备中，常採用铝板，反射性也高，价格便宜，但铝在波长1mm附近时的反射率很低，但若在其表面进行电化学处理，电氧化处理后的铝在红外区的反射率可得98%，也很稳定。不銹钢板对炉内气体酸、硷之雾滴、水分之蒸发中使用耐腐性高，并适於特殊用途中使用。对於工件材质表面反射性较强的场合，反射板材料可以利用陶瓷纤维来吸收大量的反射能，再以更长波的红外线辐射出，则能充分利用能源。对於连续炉，為节省炉体长度，一般均需使用反射板来达到最高强度的照射。

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