紅外線干燥,紅外線烘干

紅外線干燥又稱輻射干燥，是指利用紅外線輻射使干燥物料中的水分汽化的干燥方法。

紅外線是波長為0.72~1000μm的電磁波,通常將波長在5.6μm以上的稱遠紅外線，波長在5.6μm以下的稱近紅外線。工業(yè)上多用遠紅外線干燥物料。由于濕物料及水分等在遠紅外區(qū)有很能寬的吸收帶，對此區(qū)域某些頻率的遠紅外線有很強的吸收作用，故本法具有干燥速度快，干燥質量好，能量利用率高等優(yōu)點，但紅外線易被水蒸氣等吸收而受到損失。目前常用于測定片劑顆粒水分。

元件介紹

遠紅外輻射元件的類型很多，一般都由基體、基體表面的涂層（輻射遠紅外線的物質層）和熱源裝置等三部分構成。熱源裝置提供的熱量，通過金屬或陶瓷的基體，傳到涂層，從涂層表面輻射出遠紅外線。涂層的材料是金屬的氧化物、氮化物、硼化物、硫化物和碳化物等。熱源裝置可以是電熱器，也可以是煤氣加熱器。

遠紅外輻射元件的基本形狀有管狀、燈狀和板狀。管狀元件適合于干燥膠合板等平面狀物體；燈狀元件適合于干燥木制家具、油箱、泵、家用電器等形狀較復雜的物體；板狀元件對各種形狀的物體都比較適用。紅外線干燥的應用范圍很廣，除了大量用于烘干涂料外，幾乎可用于所有工業(yè)部門，以代替原來的自然干燥、熱風干燥、電熱干燥等。對于木材和裝飾板、玻璃板（瓶）、食品、藥品、紙張和織物等，采用此法干燥尤為有效。

紅外線干燥機

紅外線干燥機，又稱紅外輻射加熱器，是把電能或其他形式的能量轉變成輻射能的器件，是紅外加熱系統(tǒng)中的關健部件，紅外干燥機主要由兩部分組成，即熱源和輻射基體。

發(fā)展歷史

制造紅外線干燥機，輻射材料是關鍵，尤其是高發(fā)射率的涂層材料。
早期使用的紅外線燈泡主要發(fā)射近紅外輻射，采用的輻射材料是金屬鎢絲；
上世紀60年代使用的金屬電熱管的表面一般涂覆低發(fā)射率鋁粉漆，至于陶瓷加熱器，由于粘土成分復雜，以致影響到它的輻射性能；
到了70年代中期人們才開始系統(tǒng)地研究和發(fā)展紅外輻射材料，并取得突破。
21世紀，干燥機發(fā)展更趨向高品質、低能耗、環(huán)保型的產(chǎn)品結構。

紅外線干燥機原理

紅外線亦稱“紅外光”。在電磁波譜中，波長介于紅光和微波間的電磁輻射。在可見光的范圍以外，波長比紅光要長，有顯著的熱效應。紅外線干燥技術正是利用其特有的熱效應。紅外線容易被物體吸收并且其有輻射、穿透力與電磁波對極性物質，如水分子有特別的親和力的特點，深入物料內(nèi)部，轉化為物體的內(nèi)能，使物體在極短的時間內(nèi)獲得干燥所需的熱能，內(nèi)外同時作用，更為有效，徹底地除去物料中的結合水，從而達到更為理想的干燥效果，從而避免加熱熱傳媒體導致的能量損失，有益能源節(jié)約，與此同時紅外線產(chǎn)生容易，可控性良妤，加熱迅速、干燥時間短。
紅外線的波長區(qū)間大致為0.75nm至1000nm，因其波長位于紅色光波長(0.6nm至0.75nm左右)外而得名。在低于2000℃的常規(guī)工業(yè)熱工范圍內(nèi)，紅外線是最主要的熱射線。
人們有時將紅外線又劃分為“近紅外”、”中紅外”、”遠紅外”等若干小區(qū)間，所謂的遠、中、近，是指其在電磁波譜中距紅色光的相對距離遠近而言。紅外輻射屬于熱輻射，熱輻射的若干基本概念均適用于紅外輻射傳熱過程。

紅外線干燥機分類

1、陶瓷類紅外線干燥機

（1）旁熱式陶瓷紅外線干燥機
國內(nèi)常用旁熱式陶瓷類紅外線干燥機有主要有板式、管式、燈式三種。

（2）直熱式半導體陶瓷紅外線干燥機
直熱式半導體陶瓷紅外線干燥機主要有三種型式：燒結型、厚膜型、薄膜型。
燒結型是整個基體通過燒結工藝處理，成為一種具有半導電特性的陶瓷材料；厚膜型是在陶瓷襯底表面涂上一層0.2~0.35mm厚，經(jīng)處理過的半導體陶瓷漿料，然后進行二次燒結；薄膜型是在陶瓷襯基上通過高溫氣相沉積法成膜；
這三種型式都是電能直接施加于基體之上，使之發(fā)熱，產(chǎn)生紅外輻射。

2、玻璃類紅外線干燥機
玻璃類紅外線干燥機種類較多，有高硅氧石英玻璃、鍍金石英玻璃、微晶玻璃、乳白石英玻璃等制成的紅外線干燥機。
使用較為普遍的是乳白石英紅外線干燥機。
乳白石英玻璃是以天然的水晶和脈石英為原料，災采用石墨電極坩堝的真空電阻爐中熔融（1740℃）拉制而成的一種石英材料。具有較強的遠紅外輻射和對可見光、近紅外光的阻光特性。發(fā)熱體一般是鎳鉻和鐵鉻鋁材料，其全部輻射進入乳白石英后，由于空氣折射率為1，石英玻璃折射率為1.16，根據(jù)光的折射原理，光要產(chǎn)生折射，同時還產(chǎn)生反射和部分散射。

3、金屬類紅外線干燥機
金屬類紅外線干燥機以金屬為基體，表面涂覆（或燒結）紅外輻射圖層，這涂層可以是金屬氧化物或碳化物等。金屬類紅外線干燥機也有直熱式與旁熱式之分，直熱式即通常稱為電阻帶紅外線干燥機。旁熱式有金屬管狀、網(wǎng)狀，搪瓷管狀、板狀等。

（1）直熱式金屬紅外線干燥機
直熱式金屬紅外線干燥機是以鐵鉻鋁合金電阻帶或鉻鎳合金電阻帶為電熱基體，在其表面噴涂燒結鐵錳酸稀土鈣或其他高發(fā)射率涂料而制成的電阻帶，按一定的要求組合成電阻帶式的紅外線干燥機。此類干燥機廣泛應用于輕工產(chǎn)品中的烤漆、固化、干燥;化纖、紡織、印染產(chǎn)品的脫水、固色、熱定型；食品、藥物、塑料、木材、皮革、玻璃、陶瓷、電子元件等加工，特別適用于金屬的低溫冶煉和熱處理等。

（2）金屬管狀紅外線干燥機
常見的金屬管狀紅外線干燥機的型式有直型、U型、W型，也有其他異型結構。它通常在金屬管內(nèi)裝入電熱絲，在金屬管和電熱絲之間填充氧化鎂粉作為絕緣和導熱層，在金屬管的外壁涂覆紅外輻射材料，兩端用緊固件連接。

4、燃氣紅外線干燥機
隨著城鎮(zhèn)燃氣事業(yè)的發(fā)展，燃氣紅外線干燥機被日益廣泛地應用。所渭燃氣，是指所有的燃料，包括煤氣、液化石油氣和天然氣等。燃氣紅外干燥機具有結構簡單、初投資低、起動和停車快、溫度能迅速調(diào)節(jié)以及能源利用率高等優(yōu)點。
燃氣紅外干燥機按加熱方式可分為：表面燃燒式和間接加熱式。

5、隧道干燥機
“隧道體”為保溫復合板，與物料直接接觸部件可采用碳鋼、不銹鋼、鋁合金等材料，熱風蒸汽、電、紅外線、油、氣等均可作為“熱源”。
遵循“間歇入料出料”，順序入料、出料的原則，推移裝置簡單而且能耗低，料車均在軌道上移動。隧道外的軌道上進行裝料、卸料操作，占地面積??；干燥時間自由控制，干燥效果理想。

6、高效節(jié)能干燥設備
匹配加熱干燥技術實現(xiàn)中波+短 波+（JET）噴射，中波+（JET）噴射，短波+（JET）噴射等多種結合的烘干方式，高效率、干燥品質好。

紅外線干燥機應用

紅外線干燥機應用時可根據(jù)被干物料的特點，一般可分為兩大類，即薄層易干物料與厚層難干物料。

1、薄層易干物料
薄層易千物料如涂層、油漆、瓷釉、紙張、玻璃纖維氈、染織物、布匹絲綢定型等，這類物料的于燥均屬表面汽化控制過程，雖然油漆的干燥還存在油漆的固化過程，但總的來看均可按吸收光譜的最大吸收峰，根據(jù)維思位移定律選擇輻射加熱器的溫度。這里還有高溫與中溫干燥之分，在我國的大量實踐已表明高溫定向輻射對這類薄層物料的干燥、固化均起到極為良好的效果，但對竹漆干燥還以中溫輻射干燥為宜，因此，按被干工件的實際條件最后確定。

2、厚層難干物料
厚而難干物料的干燥，一般可按偏匹配吸收原理吸收峰選取輻射加熱器的溫度，但這還遠遠不夠，還要根據(jù)物料的特性，認真研究被干物料的傳熱傳質特性，制定合理的干燥工藝，對新物料最好先作熱譜圖實驗，為工程實驗研究提供優(yōu)化工藝參數(shù)。但最好是在固定床或與上程結構相似的爐內(nèi)進行模擬實驗，取得優(yōu)化的干燥工藝參數(shù)。一個好的紅外輻射于燥過程一定要按本章的輻射傳熱傳質基本規(guī)律進行實驗與工程設計二我國現(xiàn)行的很多紅外輻射加熱干燥烘道大都沒有達到優(yōu)化的千燥過程，很需挖潛，提高于燥效率、節(jié)約能源，向集約型發(fā)展。

3、各主要行業(yè)的紅外輻射加熱干燥簡介

（1）涂飾工業(yè)
家用電器，如電冰箱、洗衣機、電風扇、縫紉機。
交通工具，如自行車、摩托車、汽車、火車皮以及它們的一些零部件的表面涂飾油漆的于燥固化。
包裝容器，防腐涂料的烘干等。
（2）紡織業(yè)，棉紗脫水、人選纖維織物熱定型及織物拉幅烘下、羽絨生產(chǎn)過程中的連續(xù)烘下，滌綸切片等。
（3）塑料業(yè)，注塑過程加熱、原料樹脂的干燥、泡沫皮革的硬化、各種乳膠、糊狀樹脂的脫水硬化加工、各
種膠帶的粘接劑的干燥、滌綸一綿綸混紡帶坯及熱成型綿塑水管的供干。
（4）造紙業(yè)，特種紙張的涂敷、上色、膠化、上光、印花墻紙等等的千燥，瓦楞紙供干，油氈生產(chǎn)線的原紙
烘干。
（5）制革和制鞋業(yè)，染色及本色皮革、毛皮等的干燥，膠膜活化，聚氯乙烯鞋底的熔接，合成材料成形前的增塑。
（6）食品加工業(yè)
茶葉、干菜及各種水果的脫水干操，面包、餅干的烘烤，食品保溫加熱，罐頭內(nèi)層涂漆烤干，果脯、方糖烘烤，酒的陳化，花生、瓜子、板粟、大米等無砂紅外炒熟。有食品烤箱，油炸鍋之類的現(xiàn)成商品。
（7）工藝美術，絹花供干，漆器供干，瓷漆干燥。
（8）農(nóng)副業(yè)，糧食烘干，季節(jié)性很強的農(nóng)副產(chǎn)品(如黃花菜、香菇、木耳等)的烘干干，竹制品除囊蟲害，雛雞孵化保溫，牧草干制，蔬菜種子干燥。
（9）木材工業(yè)，木質裝飾板的印刷，板類樹脂加工，木材的干燥，木制家具的涂飾供烤，膠合板單板干燥，地板塊干燥。
（10）機電工業(yè)
電鍵絕緣漆供烤，高壓電器油漆洪烤鍍鋅，地道及隧道內(nèi)電機烘干去潮，熒光粉烘干，砂芯（型）的干燥，電焊條烘干，金屬熱處理及熔煉。
（11）化學工業(yè)，試劑干燥，合成橡膠熱處理，聚合材料加熱，硅酸鋁纖維脫水。
（12）公路建設渣油（瀝青）熔化。
（13）建材業(yè)，玻璃纖維氈干燥，絕緣薄膜干操，玻璃纖維窗紗干燥等。
（14）醫(yī)療衛(wèi)生，中草藥、人參、鹿茸的干燥，嬰兒保暖床，滅菌消毒，玻璃儀器退火，各種紅外理療儀，紅外健身器。
（15）取暖，工廠大型車間取暖、人造環(huán)境取暖、舞臺取暖、家庭取暖
（16）紅外陶瓷粉，保健內(nèi)衣、保健服、床上保健用品、各種保健紡織品。

紅外線干燥機優(yōu)點

1、紅外線干燥機用電能產(chǎn)生紅外線，使被烘干干燥的物體產(chǎn)生從表面向內(nèi)部吸收滲透的效果。干燥速率較高，熱效率也較高，照射時不會留有陰影。

2、節(jié)能降耗

從干燥方式入手的三種節(jié)能降耗方法：

（1）組合干燥法
由于物料的多樣性及其性質的復雜性，用單一的干燥方式來干燥物料，往往達不到最終產(chǎn)品的質量要求，或者是消耗能量太大。如果把2種或2種以上的干燥方式結合起來，在物料不同水分階段采用不同的干燥方式，不僅可以有效提高干燥效率，節(jié)約能源，而且可以較好地控制整個干燥過程，有助于獲得高質量的產(chǎn)品，這種干燥方式就稱為組合干燥。

（2）風向控制法
順流干燥和逆流干燥是最常見的2種送風方式，各有其優(yōu)缺點?；炝鞲稍飫t集二者的優(yōu)點于一身，既使得干燥均勻，又可加快干燥速度，縮短干燥時間，節(jié)約能源。

（3）分段干燥法
同種干燥方式有其不同的干燥階段，可針對物料所處階段的特性，采用不同的干燥參數(shù)，稱為分段干燥。

紅外線干燥機存在問題

經(jīng)幾十年的努力，我國紅外加熱輻射器品種已基本齊全，但經(jīng)多年的實踐看來還存在以下幾個問題。

（1）法向全發(fā)射率還不夠高
只要仔細查閱日本及其他制造紅外干燥機較好的國家，其管、板、燈等各種紅外線干燥機提供的法向全發(fā)射率指標均大于0.95，而我國國標大于0.83即認可。這一數(shù)值訂得偏低，不利于促進涂料的研制和發(fā)展。

（2）反射罩利用率太低
無論日本還是我國臺灣省，對管式紅外輻射器均配置反射罩，有利于輻射器的熱響應時間的減少，有利于輻射能量的充分利用。但我國使用的管式輻射加熱器大都不帶反射罩，而反射罩制造價格又偏高，也給管式紅外輻射加熱器配裝輻射罩帶來了困難。這樣造成能源的浪費，應引起重視。

（3）熱響應時間太長
我國大多數(shù)管式、板式輻射加熱器，與國外的相比熱響應時間大多約為國外同種紅外輻射加熱器的2~3倍，這對節(jié)約能源亦極為不利，有關廠家、公司應以同行國際先進指標為目標努力超趕。

（4）無論是法國、英國還是我國的板式紅外輻射加熱器，凡是在板背面中心安裝接線端子的，其結果均是在紅外輻射板的中心區(qū)形成一個低溫區(qū)，這種設計均不合理，應作改進。

（5）外觀質量均有待提高，絕大多數(shù)產(chǎn)品外觀質量均達不到國際較好的水平。

（6）建議各廠家及研究單位、設計單位能運用紅外熱象儀檢驗板式或燈式紅外輻射加熱器的溫度場分布，并適當用這一先進測試手段定期抽檢紅外輻射器的制造質量。

紅外線干燥機發(fā)展趨勢

1、深入研究干燥機理和物料干燥特性，今后開發(fā)和改進干燥機需要在掌握不同物料最優(yōu)操作條件下進行；

2、產(chǎn)品將符合大型化、高強度、高經(jīng)濟性，高原料適應性的特點；

3、重點研究組合式干燥機、微波干燥機和遠紅外干燥機等新型高效干燥機；

4、重視節(jié)能和能量的綜合利用，干燥機產(chǎn)品會采用各種聯(lián)合加熱方式，如移植熱泵和熱管技術，開發(fā)太陽能等；

5、重點發(fā)展自動控制技術，保證實現(xiàn)最優(yōu)操作條件；

6、適應環(huán)保需求，改進干燥機環(huán)境保護措施以減少粉塵和廢氣外泄等。