熱處理爐輻射元件的表面工作溫度選擇

熱處理爐輻射元件的表面工作溫度選擇：史蒂芬-波茲曼定律說明物體的全輻射量與表面的絕對溫度的四次方成正比，即元件表面溫度越高，輻射能量越大(WmT4)。輻射器表面溫度與主輻射波長的相互關係可由維恩定律估算，根據維恩定律(mmt=2898)，隨著輻射元件的表面溫度升高，其單色輻射強度的峰值波長要向短波方向移動，確定它們的主要依據是主輻射波段內能量的大小和被加熱物質的吸收特性。為了發揮紅外加熱技術的優點，必須控制好加熱溫度，使元件發出的輻射能主要分佈在被加熱物質的吸收波長區域內。輻射源表面溫度選擇還應隨被加熱物的紅外特性的差異而不同，須根據具體的吸收光譜。對於含水物質和含有-OH基或-NA基的物質，如糧食、食品、紡織品、木材以及氨基漆，電工漆等，在3mm附近都有強烈吸收峰，因此輻射源表面偏高一些為宜，一般在550~600度；而對於只在3.5或5以上才有強烈吸收峰的物質，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料和防腐瀝青漆及其它油漆等，輻射器表面溫度以400~500度為宜。總之，應令輻射曲線的峰值儘可能與被加熱物質的最強烈的吸波段相匹配。

1. 熱處理爐輻射元件放熱

在加熱爐或裝置中，輻射元件升溫后以輻射、對流、傳導三種形式向外放熱。一般經傳導放熱的比例很小，而經對流和輻射放熱的比例取決於輻射元件的表面溫度、加熱裝置內空間平均溫度、輻射元件的輻射層物質的全輻射率、輻射元件的佈置及形狀、氣流狀態與速度等條件。以傳熱學基本公式得知，輻射元件經對流放出的熱量為

Q對 = h A (t1 - t2)1.25 (千卡/時)………(4)

式中h為自然對流放熱係數；放熱面朝下時，h=1.4；放熱面朝上時，h=2.8；放熱面垂直時，h=3.2；簡化計算時，h=2.2；A=放熱面積(米2)；t1=輻射元件表面溫度(度)；t2=加熱裝置中的空間平均溫度(度)。

元件經輻射放出的熱量為

式中輻射元件表面層在溫度為T1時的全輻射率；T1=元件表面溫度(K)；T2 = 被加熱物表面溫度(K)；A = 發熱元件表面積(米2)。根據式(4，5)可計算出對流熱與輻射熱的比值，當(1)輻射元件溫度低於150度時，放出的熱量中對流熱高於輻射熱。隨著T1升高，對流熱此值Q對/Q輻減小。(2)若T1恒定，隨著T2升高，對流熱與輻射熱之比值逐步減小。(3)就熱的傳輸效能而言，對流傳熱只能達到被加熱物的表面，而輻射則可穿入工件一定深度，且對流傳熱速度又遠低於輻射傳熱。所以Q對/Q輻值越小，就越能加速熱的傳遞，而提高傳熱效率。但對流傳熱可以彌補輻射傳熱使工件受熱不勻的缺點，因此在加熱過程中適當的提高對流所占的比例也是有益的。

2. 熱處理爐輻射元件表面溫度選擇

熱處理爐輻射元件的表面溫度選擇，可根據 Q對/Q輻的比值和加熱爐所需的空間溫度來選取合適的表面輻射溫度。實驗表明，當輻射元件表面溫度在400~600度之間時，對流熱與輻射熱的比例較為適合。同時輻射通量也較高。對於在3附近有強烈吸收峰的物質來說，元件的表面溫度建議在600~800度較好。對於5以上有大量吸收峰的物質，紅外元件的表面溫度在400~600度為宜。

一般元件的表面溫度隨表面負荷的增加而增加，但并非線性關係。不同材質和形狀的輻射元件其表面負荷與表面溫度的關係也不相同，輻射元件的******工作溫度應根據其本身材質、形狀及工作部位等條件，透過實驗決定。在實際使用中，為了提高效率，減少對流熱損失，其溫度不應低於400度，使對流散熱比例在50%以下。