Инфракрасный нагрев: что это и когда он нужен?

При технологическом нагреве повышается температура обрабатываемой детали или подложки. Нагревание необходимо для улучшения качества производственных процессов и достижения поставленных задач. У технического нагрева есть различные формы и производятся они двумя самыми распространенными методами:

  • Конвекцией — теплообмен происходит с помощью подачи горячего воздуха;

  • Инфракрасным нагревом — передача тепловой энергии от электромагнитного излучения.

Инфракрасный нагрев производится нагревательными элементами специальной конструкции. Это самый быстрый, экологически безвредный и хорошо управляемый метод теплового воздействия, который пользуется высоким спросом среди промышленников еще и из-за своей универсальности. Рассматривая инфракрасные излучающие нагреватели (ИК нагреватели/излучатели) у дилетантов самими частыми вопросами являются: по какому принципу работает ИК излучатель, выгодно ли использовать именно этот метод нагрева для моего производства и оборудования

 

Инфракрасные панели от ТЭН 24


Для общего понимания подробно рассмотрим каждый из пунктов вопроса.

В первую очередь определимся, с тем как работает ИК излучатель. Тепло подающееся от ИК нагревателя в основном является световой энергией. Можно найти много литературы и сайтов, раскрывающих тему ИК нагрева, где подробно описано, что действие ИК излучающих устройств подобно солнечному нагреву. ИК лучевой поток воздействует на вещества органического происхождения (вещи и предметы, в строении которых есть углерод). Прогрев окружающей среды является вторичным моментом. Человек, находящийся под палящими солнечными лучами быстро нагреется, а перейдя в тень постепенно остынет. Точно также происходит и технологический ИК нагрев. Предметы, расположенные в диапазоне воздействия ИК лучевого потока быстро наберут необходимую температуру, а предметы и вещества расположенные вне потока прогреваться не будут.

Влияние ИК нагрева на процессы производства. ИК излучатели обладают высокой скоростью нагрева. Поэтому используя их на своем производстве можно быстро и без проблем выходить на заданные температуры. Конвекцией такой скорости достичь не получится. Конвекционный метод нагрева хоть и является самым распространенным, но использование ИК нагрева повышает уровень производства и управляемость рабочим процессом нагрева. Производительность оборудования иногда может увеличиться до 10 раз сравнительно с конвекционным способом технологического нагрева. К тому же экологическая безвредность ИК нагревателей обуславливается работой без потребления топливных ископаемых ресурсов.

Использование ИК излучателей даже дает возможность значительно повысить качество изготавливаемого продукта. Ключевым преимуществом данных нагревателей является высоко контролируемый нагрев. Тепловой поток можно направить именно в те точки, которые в этом нуждаются. Уровень точности температуры при этом не изменяется. Еще одним положительным качеством является отсутствие факторов вызывающих загрязнение окружающей среды. К примеру, конструкция конвекционного нагревателя подразумевает перемещение воздушных масс содержащих частицы, которые способны негативно влиять на качество процесса.

Области, где возможно использование ИК излучателей

Оценить скорость и качество работы ИК излучающих устройств, можно посмотрев на сферы деятельности, где эти устройства зарекомендовали себя лучше всего.

При нанесении краски и порошковых покрытий чаще всего используют ИК нагреватели. Практически все современные установки, предназначенные для покрытия, оснащены ИК излучателями. При помощи этих элементов нагрева удается достичь быстрого высыхания поверхности окрашенной детали на этапе предварительной обработки и на стадии отверждения. Независимо от того, применена краска или порошкообразное вещество с помощью ИК устройств скорость процесса становится быстрее в 3, а то и в 10 раз. Конвекцией такого результата достичь невозможно.

ИК излучатели можно применять в печах различной конфигурации. Наиболее эффективно использовать ИК нагреватели на плоских частях, где поток светового излучения будет видеть все стороны. При помощи ИК излучателей можно даже прогревать изделия сложной геометрии до полного отверждения. Для этого необходимо всего лишь подобрать правильную конструкцию нагревательного элемента.


Инфракрасные панели от ТЭН 24


Промышленные компании все чаще прибегают к использованию оборудования на основе ИК нагрева из-за возможности ускорения производственных процессов. Инфракрасные ленточные печи способны работать со скоростью 150 футов / мин.

Установки с ИК термообработкой также набирают все большей популярности. Обусловлено это не только высоким уровнем производительности, а и тем, что можно создать высокоточный процесс обогрева, который очень важен в производстве деликатных по конструкции изделий. В качестве таких изделий обычно выступают детали из композитов, пластика, полотна и даже таких материалов как дерево и древесноволокнистой плиты средней плотности. Большая часть материалов поддающихся обработке характеризуется термочувствительностью, т.к. они имеют некоторые ограничения температуры. Подобрать нужный уровень температуры для такого сырья проблематично. Работать с термочувствительными материалами значительно сложнее по сравнению с металлическими заготовками.

Материал чувствительный к температурным изменениям быстро реагирует на тепло, которое к нему подают, поэтому при неправильной настройке, можно нанести непоправимый вред сырью, после которого повторно использовать материал не удастся. При работе с металлическими элементами такой реакции не наблюдается, там нужно значительно дольше воздействовать теплом. Чтобы достичь нужного результата, а повредить деталь практически невозможно.

В качестве примера, представим, что при порошковом покрытии металлической поверхности была неправильно подобрана температура. Допустим, она была со значительно высшим показателем, чем это необходимо. В таком случае порошок сгорит, а сам металлический материал при этом не пострадает. А в случае нанесения красителя на пластиковую деталь, дерево или другой термочувствительный материал неправильный подбор температуры приведет в негодность даже само изделие, которое нужно было покрыть краской.

При нагреве, отверждении и в случае нанесения порошковой краски на пластик, деталь начнет плавиться задолго до того, как будет достигнута максимальная температура обработки. Проблема термочувствительности характерна также для большинства металлических узлов, в конструкцию которых входят элементы, не переносящие высокие температуры. Например, таковыми могут выступать сердечники, прокладки, уплотнители и т.д. В таких ситуациях применение ИК излучателей будет самым оптимальным вариантом нагрева, т.к данные устройства отлично поддаются корректированию температуры до того уровня, когда нагрев будет максимально эффективен без нанесения вреда термочувствительным элементам.

Инфракрасные излучатели используются и в других видах термической обработки: отжиг, сушка, дегидратация, ламинирование и спекание. Большая часть указанных производств работает при больших объемах оборота. ИК нагревательные системы для оборудования данной категории может проектироваться так, чтобы выход на заданную температуру занимал всего несколько секунд. Благодаря высокоточным настройкам температуры и быстрому реагированию ИК излучателей на изменения режима теплоотдачи изготавливаемые изделия на выходе имеют высокое качество.


Инфракрасные панели от ТЭН 24


Как правильно спроектировать оборудование под инфракрасные нагреватели? 

Как уже не единожды упоминалось, основным преимуществом ИК излучателей является возможность высокоточного контроля подаваемой температуры. Но, следует понимать, что контроль является понятием относительным: уровень температуры, который нужно настроить для одной зоны обрабатываемой детали не всегда подходит для других ее участков. Создать оптимальную температуру сразу для всех зон объекта не так-то просто. В данном случае важно вычислить, какая степень контроля подачи температуры действительно необходима. Самый лучший и точный метод решения данной задачи — тестирование.

Существует две области расчёта управления термоподачи: производительность нагревательного элемента и создание отдельных нагревательных зон внутри самой печки — зонирование. Под зонированием подразумевается управление отдельных групп нагревателей. Можно по отдельности управлять разными группами нагревательных элементов. Например, в печи ИК устройства расположены в четырех разных зонах: сверху, снизу, ближе к входу в печь и т.д. Регулируя температуру на каждой зоне отдельно, вам удастся создать максимально оптимальный режим температуры для обработки конкретного изделия. Конструкция нагревательных зон зависит от технологического выполнения самой линии оборудования, конфигурации изготавливаемых деталей и транспортировки.

ИК излучатели для решения определенных задач изготавливаются с разной конструкцией. Это позволяет извлечь максимальную пользу при нагреве на разных оборудованиях. Контрольная и рабочая температуры взаимозависимы. Разные варианты ИК излучателей с разной конструкцией делятся на типы и работают при определенных диапазонах излучения, что влияет на уровень их управления.

ИК излучатели, работающие при длинноволновом диапазоне, представляют собой керамические ИК нагреватели. Данная категория нагревателей выходит на рабочий температурный режим за несколько минут и даже при отключении нагревательного элемента от сети температура может удерживаться еще некоторое время.

Устройства средневолнового спектра действия зачастую представлены в виде нагревательных ИК кварцевых трубок высокого сопротивления. Реагирование на изменение термической настройки происходит за несколько секунд, что свидетельствует о быстром отклике нагревателя. Данные нагреватели характеризуются долговечностью, отлично справляются с работой в циклическом режиме и обладают высокой гибкостью в различных сферах применения. Максимальная температура нагрева составляет 700°C.

В категорию коротковолновых нагревательных устройств входит галогеновая инфракрасная лампа. Греющим элементом в данном случае выступает вольфрам. Данные приборы мгновенно реагируют на включение и отключение. При этом такие нагреватели являются высокотемпературными, т.к. вольфрам внутри лампы экранированный галогеном может набирать до 2000° C. Вольфрамовые ИК лампы отлично поддаются управлению, но имеют короткий срок эксплуатации.

Сравнительно с газовыми элементами нагрева ИК нагреватели питаются от электричества и требуют большего расхода энергии. Но, при этом они обладают намного лучшим уровнем контроля. Создавая оптимальные настройки зон нагрева можно значительно уменьшить разницу расходов при эксплуатации.



Инфракрасные панели от ТЭН 24


ИК нагреватели набирают все большей популярности из-за высокой скорости набора температуры, податливости к контролю и экологической чистоте. ИК излучатели для решения определенных задач изготавливаются по разным типовым категориям. У каждого их типа есть свои сильные и слабые стороны, в принципе, как и у других устройств нагрева. 

Уровень производительности процесса — это самый важный критерий при выборе вида нагревательного устройства. Расходы при эксплуатации, подбор правильной конструкции нагревателя для конкретной технологии невозможно изучить в руководстве по проектированию. Чтобы создать оптимальный проект для ИК оборудования необходимо иметь опыт и некоторое искусство. В некоторых случаях вид ИК нагревателя непринципиально важен, и можно выбрать на свое усмотрение любой вариант нагревателя. А для решения других задач правильный подбор типа ИК нагревателя является очень важным, т.к. от этого будет зависеть качество и скорость производственного процесса. Лучшим вариантом решения проблемы в таких ситуациях является тестирование. Удобнее всего в данном случае обращаться к производителям ИК оборудования, которые имеют в своем распоряжении собственную лабораторию для испытаний. Производитель, который испытывает свою продукцию перед поставкой, всегда сможет предоставить документацию или отчет о профилировании оборудования.

Важно понимать, что плохих технологий не бывает. Бывает неправильное применение конкретной технологии для решения определенной задачи. Выбрать оптимальный вариант нагрева, можно только сопоставив требования вашего оборудования и технологичность производства.

Рассчитать характеристики, которыми должен обладать ваш нагреватель и подобрать самый подходящий тип нагревательного элемента поможет «ТЭН24». Свяжитесь с нашим менеджером по указанным на сайте контактам, и мы быстро решим вашу задачу.





Возврат к списку


.

Задать вопрос

Логотип ТЭН 24
Для того, чтобы купить нагреватели или задать вопрос специалисту заполните форму или просто позвоните по телефонам