板型紅外線輻射加熱裝置探討

肖曼

摘要 常用的電紅外線加熱輻射源有燈型（反射式）、管型（石英管式）和板型（平面式）三種。其中板型紅外線輻射源的輻射表面是一個平面，由扁平的電阻板組成，因其具有加熱面積大，可以分?jǐn)偀崃康奶攸c(diǎn)。具有工作溫度高（可達(dá)到1000℃以上），熱效率高的優(yōu)勢，有良好的發(fā)展前景。本文就板式紅外加熱器的優(yōu)勢原理進(jìn)行分析，并對其具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)做一些探討。

關(guān)鍵詞 電紅外線加熱 板式紅外加熱器 結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TF3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

紅外線干燥加熱方式在近幾年來以驚人的發(fā)展速度被接受并被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用領(lǐng)域，幾乎各種工業(yè)生產(chǎn)、加工和表面處理所使用的烘干和加熱系統(tǒng)均可以采用紅外線加熱器。電紅外線加熱實(shí)際上是電阻加熱的一種特殊形式，即以鎢、鐵鎳或鎳鉻合金等材料作為輻射體，制成輻射源。通電后，由于其電阻發(fā)熱而產(chǎn)生熱輻射。常用的電紅外線加熱輻射源有燈型（反射式）、管型（石英管式）和板型（平面式）三種。其中板型紅外線輻射源的輻射表面是一個平面，由扁平的電阻板組成，因其具有加熱面積大，可以分?jǐn)偀崃康奶攸c(diǎn)，具有工作溫度高（可達(dá)到1000℃以上），熱效率高的優(yōu)勢，有良好的發(fā)展前景。

板式加熱器采用金屬發(fā)熱板或帶材作為發(fā)熱體，這是其優(yōu)勢的核心。對比傳統(tǒng)的發(fā)熱絲或管，不難發(fā)現(xiàn)。如：一根直徑1MM的發(fā)熱絲，將其做成厚度為0.2MM的加熱帶，其散熱面積變?yōu)橐郧暗?.5倍。所以輻射同樣焦耳的能量，發(fā)熱帶的溫度會大大降低。而且波長會向紅外端靠近，可見光成分減少。這就是板式加熱裝置輻射能量大，熱效率高，壽命長的原因所在。

目前比較流行的板式加熱器結(jié)構(gòu)如圖1所示，板型紅外線輻射源的輻射表面是一個平面，由扁平的電阻板組成，電阻板的正面涂有反射系數(shù)大的材料，反面則涂有反射系數(shù)小的材料，所以熱能大部分由正面輻射出去。如圖2，寬面朝被加熱物。

但是，此種結(jié)構(gòu)的板式加熱器在實(shí)際制造過程中會有很多技術(shù)上的難題。

（1）涂層。電阻板的正面涂有反射系數(shù)大的材料，反面則涂有反射系數(shù)小的材料。且不管涂層的輻射或反射效果如何，加熱板在加熱過程中會有熱脹冷縮，涂層能有效地附著在金屬表面嗎？

（2）隔熱材料。加熱板后面還是需要隔熱材料的。那加熱板和如何固定在隔熱材料上呢？顯然發(fā)熱帶背后涂了反射涂料的那一面不能直接接觸隔熱材料的，這樣會導(dǎo)致傳導(dǎo)熱的流失。直線的發(fā)熱帶或板本身就是一種易變形的結(jié)構(gòu)，何況還有熱脹冷縮。

（3）連接導(dǎo)線。寬面朝被加熱物的板材如何拐彎呢？要么是用一種扭曲結(jié)構(gòu)，或是焊接額外的連接片，這造成了工藝的麻煩和不可靠性。

（4）如何改變發(fā)熱密度。要改變設(shè)計(jì)，如將一塊功率為5KW的發(fā)熱板改成10KW。那發(fā)熱板的電阻應(yīng)為以前的1/2，需用以前寬度2倍的發(fā)熱帶。那豈不是需要準(zhǔn)備很多種寬度規(guī)格的材料？

為解決上訴工程技術(shù)上的問題。可改用另外一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)很簡單，發(fā)熱板或帶不采用寬面朝被加熱物體，而是立起來，窄面朝被加熱物，并采用一種波浪形的結(jié)構(gòu)。如圖3。當(dāng)采用此種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)后，上述技術(shù)問題就迎刃而解了。

（1）涂層。不用加在發(fā)熱金屬表面了，直接在隔熱材料上即可。（2）隔熱材料。發(fā)熱帶的窄面自然地接觸隔熱材料。因其面積小，不會造成大的傳導(dǎo)熱流失。采用軟性的隔熱材料，插入一些固定腳，即可牢固地將發(fā)熱帶固定于隔熱材料上。而且波浪形的結(jié)構(gòu)是一種有彈性的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)，在熱脹冷縮下可保證穩(wěn)定性。（3）連接導(dǎo)線。此種結(jié)構(gòu)可以自然拐彎，不需要額外的連接。（4）如何改變發(fā)熱密度。只需要改變波浪的密度調(diào)整發(fā)熱帶的長度，就可隨意地改變其電阻值，從而改變發(fā)熱密度，也就是說一種寬度的發(fā)熱帶就可以了。

綜上所述，此種平板加熱器具有易于加工制造，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦占宏.遠(yuǎn)紅外線加熱裝置技術(shù)動向.節(jié)能，1989（2）.

[2] 烏力吉編譯.系列紅外線加熱器.橡塑機(jī)械時代，2007（6）.