紅外線像可見完一樣是一種電磁波。其波長范圍在0.76～1000μm,其中尤以0.76～40μm波長范圍內(nèi)的紅外線熱效應顯著,常稱之為熱射線。在研究和應用紅外線加熱的烘燥技術中,把紅外線分為近紅外線(λ為0.76～3μm)、中紅外線(λ為3～30μm)和遠紅外線(λ>30μm)。在紅外線烘燥技術上使用的是波長在1～15μm的紅外線。
紅外線輻射到物體表面時,其全部輻射能量的一部分在物體表面被反射,其余輻射能量射入物體內(nèi)部,部分被物體汲取,另一部分則透過物體。由此可知,紅外線加熱烘燥的熱效率取決于被烘燥物體對紅外線的汲取率,而此汲取率又和物體的種類、表面狀態(tài)以及紅外線的波長等有關。
目前,染整廠的紅外線烘燥機按其熱源,可分為電熱式和燃氣加熱式兩種。
(1)電熱式紅外線烘燥機:如圖5-40所示。它的紅外線輻射器是電熱石英管式紅外輻射器(圖5-41)。石英管套在電熱絲外,擱在石棉墊上,再套上黃銅套管,用上卡箍夾緊。套筒上有三條軸向長槽,以增加彈性。輻射器借兩端套筒夾緊在框架的彈簧夾里。石英管除用來固定電熱絲,減少電熱絲的氧化腐蝕外,還起著透射紅外線和減少對流熱損耗的作用。
石英管用作輻射元件的特點是絕緣性和耐熱性好,并能將電熱絲輻射出來的λ<4μm的紅外線幾乎全部透射,λ≥4μm的則幾乎全部汲取(圖5-42)。汲取后石英管溫度升高,又進行二次輻射,其波長特征見圖5-43。
常用的石英管外徑為12～13mm,壁厚為1.5～2mm,長為1～1.5m,配裝2～2.5kW電熱絲。石英管不能承受機械沖擊,使用時應非常注意。電熱絲是把電功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁β实闹饕?其溫度和通過它的電流、電熱絲材料、直徑、卷繞外徑、螺距等有關。一般通過調(diào)節(jié)電壓來操縱電熱絲溫度,以獲得所需的輻射波長和輻射功率。
用碳化硅套管代替石英套管,不僅價格廉價,而且碳化硅管的紅外輻射頻譜在3～16μm波段很均勻,無峰值,具有和石英管不同的輻射特性。
織物在烘燥、上色、固色過程中,主要依靠汲取λ為4～5μm的中紅外線,輻射體表面相應溫度為550℃。產(chǎn)生此類紅外線的遠紅外電熱管結構如圖5-44。其大優(yōu)點是耗電少,可比一般電熱式紅外輻射器節(jié)電30.5%。
(2)燃氣式紅外線烘燥機:目前印染廠使用的燃氣式紅外線烘燥機是煤氣紅外輻射器。煤氣是含有可燃氣(H2 、CO、CH4 、C3H3 、C4H10 、H2S等)、助燃氣(O2 )、不可燃氣(N2 、CO2 、H2O)等的混合氣體。
就其結構來說,煤氣紅外輻射器可分為金屬網(wǎng)式紅外輻射器(圖5-45)和多孔陶瓷板覆金屬網(wǎng)紅外輻射器(圖5-46)。
①金屬網(wǎng)輻射器的工作過程是,當肯定壓力的煤氣經(jīng)噴嘴壓入燃燒器的引射器A時,煤氣引射器內(nèi)高速流體,使孔A內(nèi)壓力降,自動將空氣從燃燒器的孔B吸入,煤氣和空氣的混合氣體沿引射器逐步得到均勻的速度和濃度,繼續(xù)前進,在和燃燒器內(nèi)壁氣流擋板撞擊后噴射至整個燃燒器內(nèi)部空間,在里網(wǎng)和面網(wǎng)之間燃燒,使面網(wǎng)、輻射網(wǎng)、里網(wǎng)的溫度急劇上升,赤熱的面網(wǎng)、輻射網(wǎng)、里網(wǎng)和它們的高溫煙氣都發(fā)射出紅外線。在正常情況下,一個合格的輻射器,在標準煤氣壓力下,點燃后應燃燒穩(wěn)定,沒有火焰,里外網(wǎng)赤紅,且亮度均勻,無噪聲。由于鐵鉻鋁的膨脹系數(shù)很大,為了預防輻射網(wǎng)在赤紅時變形,預先將它沖壓成波紋形狀。
②在多孔陶瓷板外覆金屬網(wǎng)紅外輻射器中,煤氣和空氣的混合氣從氣流擋板和輻射器殼間的間隙噴向多孔陶瓷板,混合氣在多孔陶瓷板和金屬網(wǎng)間燃燒形成紅外輻射。
在正常使用的情況下,煤氣紅外輻射器金屬網(wǎng)的溫度在800～1000℃,以2～6μm波長的紅外線為主,該波長范圍內(nèi)的輻射占全部輻射能的70%。
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