Teoria
Energia podczerwieni to energia promieniowania, która przemieszcza się przez przestrzeń w formie fal elekromagnetycznych (Rys. 1). Podobnie jak światło, można ją odbijać i skupiać. Nie jest zależna od powietrza, jeśli chodzi o jej przesyłanie i przekształca się w ciepło w chwili absorpcji przez obiekt roboczy.
Rysunek 1
The electromagnetic spectrum – Spektrum elelkromagnetyczne
Ultra violet – Ultrafiolet
Infrared – podczerwień
Radio waves – fale radiowe
Wavelength in microns – Długość fali w mikronach
Ogrzewanie tą metodą jest często błędnie stosowane, a jego wymogi osiągów niedoceniane, z powodu braku zrozumienia podstawowych zasad promiennikowego przekazu ciepła. Kiedy energia ze źródła pada na przedmiot lub obiekt roboczy, nie cała energia jest absorbowana. Część energii może być odbita lub przekazana. Energia, która jest odbita lub przekazana nie ogrzewa bezpośrednio obiektu roboczego i może być całkowicie stracona w procesie (Rysunek 2).
Rysunek 2
Infrared energy – Energia podczerwieni
Reflected energy – energia odbita
Absorbed – zaabsorbowana
Work product – Materiał poddany obróbce
Transmitted energy – energia przekazana
Informacje Techniczne
Teoria i Zasady
Innym ważnym czynnikiem, który należy rozważyć podczas oszacowywania zastosowań technologii infrared jest to, że ilość energii zaabsorbowanej, odbitej lub przekazanej różni się w zależności od długości fali energii i w zależności od materiałów i powierzchni, na którą pada. Te i inne ważne zmienne mają znaczny wpływ na wymagania i działanie energii cieplnej.
Emitery podczerwieni i temperatury źródła – Ilość energii promiennikowej wypromieniowanej ze źródła ciepła jest proporcjonalna do temperatury i emisyjności materiału. Jest to opisane przez prawo Stefana-Boltzmana, które stanowi, że energia emitowana przez ciało doskonale czarne jest proporcjonalna do czwartej potęgi jego całkowitej temperatury. Im wyższa temperatura, tym wyższy jest moc emisji i bardziej wydajne jest źródło.
Emisyjność i doskonałe źródło infrared – Zdolność powierzchni do emitowania promieniowania jest określana przez termin emisyjność lub współczynnik emisji. Tego samego terminu używa się do określenia zdolności powierzchni do absorbowania radiacji. Doskonałe źródło podczerwieni byłoby zdolne do emisji lub zaabsorbowania 100% całej energii. Ten ideał określa się jako „doskonałe” czarne ciało o emisyjności całkowitej lub równej 1.0. Rozkład widmowy doskonałego emitera zamieszczono poniżej.
Rozkład widmowy ciała czarnego przy różnych temperaturach
Radiant Energy – Energia promieniowania
Wavelength (Microns) – Długość fali (Mikrony)
Peak wavelength – Wartość długości fali odpowiadająca maksimum energii
Wien Displacement Curve – Krzywa przesunięć Wiena
1400°F – 760°C
1200°F – 649°C
1000°F – 538°C
800°F – 427°C
400°F – 204°C
Uwaga – Wraz ze wzrostem temperatury, wydajność szczytowa źródła przesuwa się w lewą stronę spektrum elektromagnetycznego z większym odsetkiem mocy wyjściowej w bliskim przedziale infraczerwieni. To zjawisko określa się mianem krzywej przesunięć Wiena i stanowi ono ważny czynnik w doborze sprzętu.
Informacje Techniczne
Teoria i Zasady
Emisyjność – W praktyce większość materiałów i powierzchni to „ciała szare” o współczynniku emisyjności lub absorpcji mniejszym niż 1,0. W zastosowaniach praktycznych można przyjąć, że niskowydajny emiter zwykle jest niskowydajnym absorberem. Na przykład, wypolerowane aluminium ma emisyjność 0,04 i jest bardzo nisko wydajnym emiterem. Bardzo dobrze odbija ono promienie i ciężko ten materiał ogrzać. Jeśli powierzchnię aluminium pokryje się emalią, jej emisyjność wzrasta do 0,85-0,91 i można je z łatwością nagrzać energią infraczerwieni. W Tabeli 1. podano emisyjność niektórych powszechnie spotykanych materiałów i powierzchni.
Absorpcja – Kiedy energia podczerwieni przekształci się w ciepło w kontakcie z powierzchnią, ciepło przemieszcza się po obiekcie roboczym poprzez przewodność. Materiały takie, jak metale, mają wysoką przewodność cieplną i szybko przekażą ciepło równomiernie po całej swej objętości. W przeciwieństwie do nich, plastiki, drewno i inne materiały mają niską przewodność cieplną, a ich powierzchnie mogą osiągać wysokie temperatury na długo przed tym, jak temperatura wewnętrzna wzrośnie dostrzegalnie. Może to być zaletą podczas używania ogrzewania tą metodą do suszenia farby, konserwowania/utwardzania powłok lub odparowywania rozpuszczalników na substratach niemetalowych.
Współczynnik odbicia – Materiały o niskiej emisyjności często są dobrymi reflektorami. Wypolerowane złoto, o emisyjności 0,018, jest świetnym reflektorem infraczerwieni, który nie łatwo się utlenia. Wypolerowane aluminium, o emisyjności 0,04, jest drugim w kolei świetnym wyborem. Jednakże, kiedy powierzchnia dowolnego metalu zaczyna się utleniać lub gromadzić brud, jego emisyjność wzrasta i jego efektywność jako reflektora spada.
Tabela 1 – Przybliżone emisyjności
Przesyłanie – Większość materiałów, z wyjątkiem szkła i niektórych plastików, jest nieprzenikliwa dla infraczerwieni i energia jest albo absorbowana, albo odbijana. Straty w przekazie zazwyczaj można pominąć. Kilka materiałów, takich jak szkło, przezroczyste folie plastikowe i materiały otwarte mogą przesyłać znaczną część padającego na nie promieniowania i w ich wypadku należy szczególnie ostrożnie oceniać zastosowanie technologii infrared.
Kontrolowanie strat energii – Wyłącznie energia zaabsorbowana jest użyteczna w ogrzewaniu obiektu roboczego. Stosując infraczerwień poza pomieszczeniami zamkniętymi, należy się liczyć z ogromnymi stratami spowodowanymi odbiciem i radiestezją. Zamknięcie obiektu roboczego w piecu lub tunelu ze ścianami o wysokim współczynniku odbicia spowoduje, że energia odbita i odpromieniowana zostanie na powrót odbita na obiekt roboczy, w końcu przekształcając większość pierwotnej energii podczerwieni w ciepło w zetknięciu się z obiektem roboczym.
Informacje Techniczne
Oceny źródła
Powszechnie dostępne źródła obejmują lampy grzejne (bańki), lampy kwarcowe (wysokotemperaturowe), rury kwarcowe (średniotemperaturowe) , w osłonie metalowej, elementy ceramiczne i panele ceramiczne, szklane lub metalowe. Każde z tych źródeł ma inną charakterystykę fizyczną, zakresy temperatur działania i szczytowe wartości długości fal. (Patrz zestawienie charakterystyk poniżej.)
Temperatura źródła i rozkład długości fal – Wszystkie źródła ciepła emitują infraczerwień w szerokim spektrum długości fal. Przy dowolnym źródle, wraz ze wzrostem długości fali:
1. Wzrasta całkowita moc wyjściowa podczerwieni i przy wszystkich długościach fali zostaje wyemitowane więcej energii.
2. Wzrasta odsetek infraczerwieni skupionej w szczytowych długościach fali.
3. Wydajność szczytowa źródła przesuwa się w kierunku krótszych (bliższych podczerwieni) długości fali.
Długości fali, dla której przypada max. energii promieniowania, można określić za pomocą prawa przesunięć Wiena :
Absorpcja przez materiały obiektu roboczego w zastosowaniach – Podczas gdy większość materiałów absorbuje długie (dalekie) fale infraczerwieni równomiernie, wiele materiałów selektywnie absorbuje krótką (bliską) wiązkę promieniowania elektromagnetycznego w pasmach. W zastosowaniu ogrzewania zaleca się dobór źródła o długości fali wydajności szczytowej najlepiej odpowiadającej pasmu absorpcji wybiórczej ocieplanego materiału. Jeśli się zna główne długości fali absorpcji ocieplanego materiału, korzystając z poniższego wykresu, można dobrać najskuteczniejsze źródło ciepła. Względny odsetek energii emitowanej przez określone źródło i znajdujący się w określonym zakresie długości fal można odczytać z wykresu.
Przykład – Wiadomo, że materiały plastikowe mają wysokie współczynniki absorpcji infraczerwieni przy długości fal pomiędzy 3 i 4 mikronami. Należy dobrać źródło zapewniające najskuteczniejszą wydolność grzewczą plastików w przedziale 3 do 4 mikronów.
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Oceny źródła
1. Odnaleźć na dole wykresu wartości 3 i 4 mikronów, a następnie odczytać odpowiadające im punkty na krzywej wybranego elementu grzejnego (w tym wypadku użyć danych dla elementów w osłonie metalowej przy 760°C).
2. Od tych punktów przesunąć się w lewo, aby odczytać odpowiadające im odsetki (29 i 51%).
3. Różnica pomiędzy tymi dwiema wartościami (22%) jest odsetkiem energii infraczerwieni emitowanej przez dany element w ustalonych granicach długości fali.
4. Ażeby otrzymać najwyższy odsetek energii emitowanej przez dany element w zadanym paśmie długości fal, należy pomnożyć odsetek z punktu 3. powyżej przez sprawność przetwarzania danego elementu (tabela porównania 56% x 22% = 12,2%).
W tym przykładzie źródło o wysokiej temperaturze (lampa kwarcowa 2204°C) z wartością szczytową w zakresie 1,16 mikrona, mimo iż odznacza się wyższą sprawnością przetwarzania energii, nie byłoby tak skuteczne, jak grzejniki kryte metalem lub panelowe o niższej temperaturze, których wartość szczytowa przypada na przedział 2,8 do 3,6 mikrona. Rury kwarcowe (871°C) zapewniłyby podobne wartości szczytowe długości fal.
% Radiant Energy Below Wavelength – % Energii promieniowania poniżej długości fali
Wavelength – Microns – Długość fali – mikrony
Temperature (T) degrees F = Radiation Peaks – Temperatury (T) w stopniach Celsjusza = Szczytowe wartości promieniowania
3900°F – 2149°C
2150°F – 1177°C
1400°F – 760°C
1000°F – 538°C
740°F – 393°C
550°F – 288°C
410°F – 210°C
310°F – 154°C]
Informacje Techniczne
Oceny źródła
Percentage Increment of Radiant Energy Falling Below any Wavelenght for a Black Body at Temperature T – Wzrost procentowy energii promieniowania znajdującej się poniżej jakichkolwiek długości fal dla ciała czarnego w danej temperaturze T
A – temperatura źródła 2204°C
B – temperatura źródła 871°C
C – temperatura źródła 760°C
D – temperatura źródła 538°C
Charakterystyka dostępnych w handlu podczerwonych źródeł ciepła
Informacje Techniczne
Zastosowania procesu
Parametry zastosowań
Typowe zastosowania procesu ocieplania promieniowaniem obejmują konserwowanie/utwardzanie lub wypalanie/suszenie (proszków, farb, żywic epoksydowych, klejów, spoiw, lepiszczy itp.), suszenie/osuszanie (wody, rozpuszczalników, atramentów, tuszy, farb drukarskich, klejów, spoiw, lepiszczy itp.) oraz ogrzewanie przemysłowe (wstępne, lutowanie, pasowanie skurczowe (wtłaczanie na gorąco), kształtowanie, formowanie, żelowanie, zmiękczanie (wyżarzanie zmiękczające i inkubowanie). Poniżej znajdują się ogólne wytyczne, które można zastosować przy ocenianiu i rozwiązywaniu większości problemów z ocieplaniem promieniowaniem. Niestety, proces ten jest wszechstronny, a jego zastosowania mogą być tak różne, że niemożliwe jest wypisać rozwiązania wszystkich mogących się pojawić problemów.
Na tej i kolejnych stronach omawiane są główne czynniki z tej listy:
1. Rodzaj ogrzewanego produktu
2. Wymiary fizyczne i waga/ilość
3. Pokrycie powierzchni lub rozpuszczalniki (jeśli występują)
4. Charakterystyka absorpcji infraczerwieni
5. Prędkość wytwarzania (kg/h, ilość/h itp.)
6. Sposób obrabiania obiektu podczas ocieplania (ciągły, seriami lub inny)
7. Czas reagowania elementu (jeśli jest ważny)
8. Wymogi poziomu mocy w W/m2 w oparciu o stosunek czas/temperatura (jeśli jest znany)
9. Początkowa temperatura pracy
10. Końcowa temperatura pracy
11. Wentylacja (jeśli występuje lub jest wymagana)
12. Dostępne źródła mocy
13. Ograniczenia przestrzenne (ilość dostępnego miejsca)
Charakterystyka absorpcji infraczerwieni – Jak poprzednio omówiono, wiele materiałów, szczególnie plastiki, absorbują promieniowanie podczerwone selektywnie. W poniższej tabeli umieszczono informacje o niektórych często spotykanych materiałach plastikowych i zalecanych temperatur źródła w zastosowaniach kształtowania termicznego.
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Czas reagowania elementu – Przy niektórych zastosowaniach, takich jak ciągłe ogrzewanie sieciowe błony papierowej lub plastikowej, niezbędna jest możliwość szybkiego wyłączenia grzejników w wypadku wstrzymania pracy. Przy takich zastosowaniach należy wziąć pod uwagę promieniowanie opóźnione promienników podczerwieni i związanego z nimi wyposażenia. Promieniowanie opóźnione danego elementu jest funkcją temperatury pracy i masy. Lampy kwarcowe i rury kwarcowe mają stosunkowo niska masę i promieniowanie podczerwone drutu rezystancyjnego spada znacznie w ciągu kilku sekund po wyłączeniu urządzenia. Jednakże, otaczająca drut kwarcowa rura lampy działa jak drugie źródło promieniowania i nadal wypromieniowuje znaczą ilość energii. Elementy kryte metalem mają większą masę i trochę dłuższe czasy reagowania elementu. Panele szerokopolowe mają największa masę i najdłuższy czas reagowania elementu zarówno przy rozgrzewaniu, jak i wychładzaniu. Na poniższym wykresie podano średnie szybkości wychładzania różnych źródeł po ich wyłączeniu. Rzeczywiste czasy wychłodzenia źródła i obiektu roboczego będą się różnić w zależności od budowy wyposażenia, temperatury obiektu, temperatury otoczenia i wentylacji.
Temperatura źródła w zależności od czasu
Sheath of Surface Temperature (°F) – Temperatura osłony lub powierzchni (°F)
1600 – 871°C
1500 – 816°C
1400 – 760°C
1300 – 704°C
1200 – 649°C
1100 – 593°C
1000 – 538°C
900 – 482°C
800 – 427°C
700 – 371°C
600 – 316°C
500 – 260°C
400 – 204°C
300 – 149°C
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Elapsed Time (Sec.) – Czas, który upłynął (sek.)
Source Temperature After Shutdown – Temperatura źródła po jego wyłączeniu
1. Lampa kwarcowa
średnica 3/8″ (0,9525 cm – drut wolframowy)
2. Tuba kwarcowa
średnica 1/2″ (1,25 cm – drut niklowo chromowy)
3. Osłona metalowa
4. Panel szerokopolowy
5. Grzejnik ceramiczny
Stosunek czas-temperatura – Decydującym krokiem podczas oceniania zastosowania ogrzewania podczerwienią jest określenie czasu koniecznego na doprowadzenie obiektu roboczego do odpowiedniej temperatury i czasu, który musi upłynąć przy stałej temperaturze w celu osiągnięcia pożądanego rezultatu (konserwowanie/utwardzanie lub wypalanie/suszenie). W poniższej tabeli podano stosunek czas/temperatura dla kilku typowych materiałów i zastosowań podczerwieni.
Wyprowadzanie informacji o stosunku czas-temperatura z badań doświadczalnych – Jeśli określone informacje dla wybranego obiektu roboczego nie są łatwo dostępne, prosty lecz efektywny test zazwyczaj zapewni wystarczająco dużo danych wstępnych, aby przejść do wykonania projektu. Należy umieścić jeden lub więcej grzejników promiennych tak, aby promieniowanie było skierowane na próbkę obiektu roboczego. Odległość pomiędzy licem grzejnika a próbką powinna być zbliżona do tej, która wystąpi w zastosowaniu finalnym. Umieścić próbkę w taki sposób, aby cała znalazła się w obszarze, na który pada promieniowanie. Włączyć grzejnik(i) i zapisać czas potrzebny do tego, aby osiągnąć pożądaną temperaturę. Obliczyć liczbę watów na centymetr kwadratowy (W/cm2) wypromieniowanych na obiekt roboczy biorąc powierzchnię obiektu roboczego wystawioną na działanie promieniowania i maksymalna wartość W/cm2 na licu grzejnika taką, jaką podano na stronach katalogu produktu. Jeśli te dane nie są dostępne i nie można przeprowadzić testu próbki, w poniższej tabeli jako pomoc podano kilka sugerowanych gęstości watów.
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Poziom mocy lub natężenie promieniowania – W większości zastosowań procesu potrzeba więcej niż jednego grzejnika, aby osiągnąć pożądany rezultat. Jeśli grzejniki są umocowane tak blisko siebie, jak to tylko możliwe, sieciowa moc wypromieniowywana przez układ jest określany przez maksymalny poziom mocy lub natężenia promieniowania. Na stronach katalogów grzejników promiennikowych podano maksymalną liczbę kW/m2 na licu każdego z grzejników. Typowe wartości natężenia promieniowania (poziomu mocy) są, jak następuje:
Określanie wymaganej liczby kW – Trudno jest wyprowadzić proste wzory wyliczeń dla zastosowań ogrzewania promiennikowego, z powodu licznych zmiennych i niewiadomych w procesie. Dane projektowe uzyskane z poprzednich urządzeń lub z badań doświadczalnych często stanowią najrzetelniejszy sposób oszacowywania wymogów na moc zainstalowanego oprzyrządowania. Całkowite wymogi energetyczne można oszacować za pomocą konwencjonalnych równań strat ciepła. Wyniki równań konwencjonalnych zapewnią sprawdzenie danych uzyskanych z nomogramów ani z badań doświadczalnych. Równania konwencjonalne musza obejmować, jako minimum, co następuje:
1. Obliczyć ciepło jawne wymagane, aby doprowadzić obiekt roboczy do temperatury końcowej. Obliczenia podstawowe ciepła właściwego i kilogramów materiału na godzinę.
2. Określić ciepło utajone parowania (jeśli występuje). Ciepło utajone parowania zazwyczaj jest niewielkie dla rozpuszczalników stosowanych w farbach i często się je pomija. Jednakże, jeśli odparowuje się wodę, liczba kilowatogodzin do tego potrzebnych może być całkiem znaczna.
3. Powietrze wentylacji (jeśli występuje). Wzrost temperatury powietrza dla temperatur roboczych, 170°C lub mniejszych, można zazwyczaj określić jako 50% wzrostu końcowej temperatury pracy. W wypadku wyższych temperatur pracy należy przyjmować temperatury powietrza i pracy jako takie same.
4. Wymogi cieplne przenośnika pasowego lub łańcuchowego. Należy przyjąć, że wzrost temperatury przenośnika jest taki sam, jak wzrost temperatury obiektu roboczego.
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
1. Straty na ścianach, podłogach lub sklepieniach dla zamkniętych pieców. W wypadku nieizolowanych powierzchni metalowych.
2. Straty na krańcu pieca. W wypadku pieców zamkniętych zależeć to będzie od kształtu powierzchni krańca pieca i od tego, czy się używa uszczelek powietrza czy nie. Jeśli się używa sylwetkowych nakładek izolujących, współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 10% jest do przyjęcia.
3. Suma wszystkich strat obliczona w punktach 1-6 powyżej będzie stanowić minimalną wymaganą ilość całkowitej energii cieplnej opartą na konwencjonalnych równaniach strat.
Równania dotyczące ogrzewania podczerwienią – Wymogi energii podczerwieni można również ocenić za pomocą równań i nomogramów utworzonych specjalnie dla zastosowań podczerwieni.
Ogrzewanie przemysłowe – W wypadku ogrzewania przemysłowego można użyć następującego równania:
Gdzie:
kg/h = kilogramy obiektu roboczego (przeliczone z funtów) na godzinę
Cp = Ciepło właściwe w Btu/ (kg*2.205)/ (T°C*9/5+32)
delta [(T°C*9/5+32] = Wzrost temperatury w T°C
Sprawność(RE) = Połączona sprawność źródła i odbłyśnika
VF = Współczynnik widoku (View Factor) to stosunek energii podczerwieni przyjętej przez obiekt roboczy do całkowitej energii odbitej wypromieniowanej przez źródło. Dla zamkniętych pieców należy używać współczynnika o wartości 0,9. Dla innych zastosowań, należy posłużyć się danymi z tabeli współczynników widoku.
epsilon = Współczynnik absorpcji (emisyjności) obiektu roboczego
Suszenie/osuszanie i odparowywanie rozpuszczalników – Usuwanie rozpuszczalnika lub wody z obiektu wymaga podniesienia temperatury obiektu do temperatury parowania rozpuszczalnika i dołożenia odpowiedniej ilości ciepła, wystarczającej na jego odparowanie. Aby obliczyć wymogi ciepła dla odparowywania rozpuszczalników, należy znać następujące dane:
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
1. Liczbę kilogramów rozpuszczalnika, które mają być odparowywane na godzinę
2. Liczbę kilogramów obiektu roboczego na godzinę
3. Początkową temperaturę obiektu roboczego i rozpuszczalnika
4. Ciepło właściwe obiektu roboczego
5. Ciepło właściwe rozpuszczalnika
6. Temperatura parowania rozpuszczalnika (np.: wody = 100°C)
7. Ciepło parowania rozpuszczalnika
8. Wydajność źródła/odbłyśnika
9. Współczynnik widoku
10. Współczynnik absorpcji (emisyjności)
Uwaga – Zagrożenie pożarem. Rozpuszczalniki łatwopalne w atmosferze wywołują zagrożenie pożarem, zaleca wypompowywanie przynajmniej 74,81 m3 na litr rozpuszczalnika, gdy łatwopalne substancje lotne są uwalniane w pracujących ciągle piecach.
W wypadku suszenia/osuszania, należy używać poniższego równania:
Gdzie:
QWP = Liczba Btu wymagana, aby temperatura obiektu roboczego wzrosła z temperatury początkowej do temperatury parowania
QS = Liczba Btu wymagana, aby temperatura rozpuszczalnika wzrosła z temperatury początkowej do temperatury parowania
QLH = Liczba Btu wymagana z powodu ciepła utajonego rozpuszczalnika
Sprawność(RE) = Połączona sprawność źródła i odbłyśnika
VF = Współczynnik widoku (View Factor) to stosunek energii podczerwieni przyjętej przez obiekt roboczy do całkowitej energii odbitej wypromieniowanej przez źródło. Dla zamkniętych pieców należy używać współczynnika o wartości 0,9. Dla innych zastosowań, należy posłużyć się danymi z tabeli współczynników widoku.
epsilon = Współczynnik absorpcji (emisyjności) obiektu roboczego
Sterowanie – Większość układów sterowania używanych w przemysłowym ogrzewaniu podczerwienią można podzielić na dwie kategorie: otwarte układy sterowania lub układy sterowania ręcznego oraz układy sterowania ze sprzężeniem zwrotnym lub systemy w pełni automatyczne.
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Otwarte układy sterowania lub układy sterowania ręcznego – Najprostszym i najtańszym (lecz spełniającym swoją funkcję) systemem sterowania jest system sterowania wielkością zasilającą wejściową (procentowy regulator czasowy), kontroler sterujący stycznikiem magnetycznym. Regulator czasowy włącza i wyłącza cyklicznie grzejniki promiennikowe na krótkie okresy czasu (zazwyczaj 15 – 30 sekund). Ten system sterowania najlepiej sprawdza się przy grzejnikach krytych metalem, które mają wystarczającą masę termiczną, aby zapewnić równomierne wypromieniowywanie. Można go używać wraz z grzejnikami opartymi na lampach kwarcowych i rurach kwarcowych, stosując specjalny zespół obwodów elektrycznych w celu przełączania raczej z pełnego napięcia zasilania na jego połowę niż z pełnej mocy na pełne wyłączenie.
Układy sterowania ze sprzężeniem zwrotnym lub systemy automatyczne – Ponieważ energia podczerwieni ogrzewa obiekt roboczy promieniowaniem bezpośrednim kierunkowym, układy sterowania ze sprzężeniem zwrotnym zależne od badania czujnikami temperatury powietrza i utrzymywania jej na określonym poziomie są stosunkowo nieefektywne (za wyjątkiem sytuacji, gdy stosuje się całkowicie zamknięte piece). W zastosowaniach krytycznych, w których zakresy tolerancji temperatury są niewielkie, zaleca się stosowanie bezstykowych czujników temperatury sterujących transduktorowymi panelami sterowania. Bezstykowe czujniki temperatury można rozmieścić tak, aby mierzyły wyłącznie temperaturę obiektu roboczego. Właściwie rozmieszczone, bezstykowe czujniki temperatury i transduktorowe panele sterowania mogą zapewnić bardzo dokładne sterowanie promieniowaniem i kontrolowanie temperatury obiektu roboczego.
Nomogram do ogrzewania przemysłowego – W wypadku stosowania ogrzewania przemysłowego, można użyć nomogramu poniżej. Nomogram ten nie uwzględnia wymogów energii cieplnej dla wentylacji powietrza. Aby oszacować całkowitą liczbę kW dla ogrzewania przemysłowego, należy:
1. Określić liczbę kilogramów materiału, które należy podgrzać, na godzinę (A)
2. Odczytując w poprzek nomogramu dojść do wartości ciepła właściwego materiału (B)
3. Odczytując w górę nomogramu dojść do pożądanej wartości wzrostu temperatury w °C (C)
4. Odczytując w poprzek nomogramu dojść do sprawności ogólnej (D).
Sprawność ogólna = współczynnik absorpcji obiektu roboczego x współczynnik widoku x sprawność źródła. Określić współczynnik absorpcji obiektu roboczego (emisyjność powierzchni) (np.: ? = 0,85 dla metalu krytego emalią). Określić współczynnik widoku (przyjąć 0,9 jako współczynnik widoku dla pieców dobrze zaprojektowanych lub zamkniętych). Określić sprawność źródła. Typowe sprawności źródla/odbłyśnika to:
Dla lamp kwarcowych 0,70 do 0,90
Dla rur kwarcowych 0,60 do 0,70
Dla krytych metalem 0,55 do 0,65
5. Odczytując w dół nomogramu dojść do wymaganej liczby kilowatów (E).
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Oszacowywanie całkowitej liczby kilowatów dla ogrzewania przemysłowego
Pounds of Material Per Hour – Liczba kilogramów materiału na godzinę
200 – 91
300 – 136
500 – 227
800 – 363
1000 – 454
2000 – 907
3000 – 1361
5000 – 2268
8000 – 3629
10000 – 4536
Specific Heat of Material – Ciepło właściwe materiału
Temperature Rise °F – Wzrost temperatury °C
[25 – 14
50 – 28
75 – 42
100 – 56
125 – 69
150 – 83
175 – 97
200 – 111
250 – 139
300 – 167
350 – 194
400 – 222]
Overall Efficiency – Sprawność ogólna
Kilowatts of Infrared Required – Liczba wymaganych kilowatów podczerwieni
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Nomogram do ogrzewania przemysłowego – Nomogramu poniżej można użyć do oszacowania liczby kilowatów wymaganej do odparowania wody z powierzchni obiektu roboczego. Wykres oparto na punkcie wyjściowym temperatury obiektu roboczego równym 21°C. Nomogram ten nie uwzględnia wymogów energii cieplnej dla wentylacji ani cyrkulacji powietrza.
1. Określić liczbę kilogramów wody (rozpuszczalnika), które należy podgrzać, na godzinę (A)
2. Odczytując w górę nomogramu dojść do sprawności źródła/odbłyśnika (B). W zależności od konfiguracji i zanieczyszczenia metalu odbłyśnika wtrąceniami typowe sprawności źródła/odbłyśnika to:
Dla lamp kwarcowych 0,70 do 0,90
Dla rur kwarcowych 0,60 do 0,70
Dla krytych metalem 0,55 do 0,65
3. Odczytując w poprzek nomogramu dojść do współczynnika absorpcji obiektu roboczego (C). Wartość ta jest oparta na emisyjności powierzchni obiektu roboczego (np.: ? = 0,85 dla metalu krytego emalią) i współczynnikiem widoku pieca lub przestrzeni. Przyjąć 0,9 jako współczynnik widoku dla pieców dobrze zaprojektowanych lub zamkniętych.
4. Odczytując w dół nomogramu dojść do wymaganej liczby kilowatów (D).
Oszacowywanie liczby kilowatów dla suszenia/osuszania
Pounds of Water Evaporated Per Hour – Liczba kilogramów odparowywanej wody na godzinę
20 – 9
40 – 18
60 – 27
80 – 36
100 – 45
Source/Reflector Efficiency – Sprawność źródła/odbłyśnika
Work Product Absorption Factor (Emissivity x View Factor) – Współczynnik absorpcji obiektu roboczego (emisyjność x współczynnik widoku)
Kilowatts of Infrared Energy Required – Ilość wymaganej energii podczerwieni w kilowatach
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Uwaga – W wypadku odparowywania rozpuszczalników innych niż woda należy obliczyć energię wymaganą do podgrzania rozpuszczalnika do temperatury parowania używając jego wagi, ciepła właściwego i wzrostu temperatury. Obliczyć ciepło utajone parowania i dodać tę wartość do energii wymaganej do podgrzania rozpuszczalnika do temperatury parowania.
Wypalanie/osuszanie i utwardzanie/konserwowanie – Nomogramu poniżej można użyć do określenia wymaganej gęstości watów przekazywanych na obiekt roboczy w celu wypalania/osuszania i utwardzania/konserwowania farb oraz powłok. Lakiery utwardza/konserwuje się głównie poprzez odparowanie rozpuszczalnika i można je utwardzić/zakonserwować za pomocą podczerwieni w ciągu 2-15 minut. Emalie utwardza/konserwuje się głównie poprzez polimeryzację, co wymaga dłuższego czasu (15-20 minut). Pokosty/lakiery bezbarwne, lakiery asfaltowe i farby do wymalowań wewnętrznych utwardzają się/konserwują się poprzez utlenienie lecz zwykle można ten proces przyspieszyć za pomocą ogrzewania podczerwienią. W celu odszukania przybliżonej gęstości watów potrzebnej do wypalenia/osuszenia należy:
1. Odnaleźć temperaturę, którą obiekt roboczy ma osiągnąć w ciągu pięciu minut (A)
2. Odczytując w poprzek nomogramu dojść do linii przedstawiającej grubość materiału, który się ogrzewa (B)
3. Odczytując w górę nomogramu dojść do wartości powietrza wentylacji w metrach na minutę nad powierzchnią obiektu roboczego (C). Jeśli tej wartości się nie zna, należy oszacować liczbę metrów na minutę w oparciu o metrze sześciennym wentylowania lub powietrza cyrkulującego podzielonego przez przybliżoną powierzchnię przekroju pieca. Przy zastosowaniach, w których nie stosuje się wymuszonej wentylacji, należy przyjąć 0,06-0,141 metrów na minutę.
4. Odczytując w prawą stronę nomogramu dojść do współczynnika absorpcji dla powierzchni lub powłoki obiektu roboczego (np.: ? = 0,85 dla emaliowanej blachy cienkiej) (D).
5. Odczytując w dół stronę nomogramu dojść do wymaganej wartości gęstości watów na powierzchni obiektu roboczego (E).
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Oszacowywanie gęstości mocy dla utwardzania/konserwowania i wpalania/osuszania
Temperature (°F) To be Attained in Five Minutes – Temperatura (°C), która ma zostać osiągnięta w ciągu pięciu minut
100 – 38
200 – 93
300 – 149
400 – 204
500 – 260
600 – 316]
Wood – Drewno
12 Gauge Sheet Metal – Blacha cienka o grubości 2,053 mm
16 Gauge – 1,291 mm
20 Gauge – 0,812 mm
24 Gauge – 0,511 mm
28 Gauge – 0,321 mm
Ventilation Air Feet Per Minute (Air at 80°F) – Metry pow. wentylacyjnego na minutę (powietrze w temp. 27°C)
50 – 1,416
150 – 4,248
300 – 8,495
Absorption Factor (Emissivity) – Współczynnik absorpcji (emisyjność)
Watt Density Required on Product (W/in2) – Gęstość watów wymagana na obiekcie roboczym (W/cm2)
0 – 0
1 – 0,16
2 – 0,31
3 – 0,47
4 – 0,62
5 – 0,78
6 – 0,93
7 – 1,09
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Określanie odstępu pomiędzy zamontowanymi grzejnikami a obiektem roboczym – Po określeniu całkowitą liczbę wymaganych kilowatów i pożądaną gęstość mocy (W/m2) padających na obiekt roboczy, następnym krokiem jest określenie odstępów pomiędzy grzejnikami i ich liczby. W większości zastosowań w piecach wykorzystujących przenośniki odstępy 30,5 cm pomiędzy licem grzejnika a obiektem roboczym powodują wytworzenie równomiernego rozłożenia promieniowania. Na wykresie poniżej podano odstępy pomiędzy liniami środkowymi dla grzejników promiennikowych , aby uzyskać różne intensywności na obiekcie roboczym w oparciu o odstęp rzędu 30,5 cm od lica grzejnika do obiektu roboczego. Poszczególne zastosowania mogą wymagać zwiększenia lub zmniejszenia odstępu.
Wykres można zastosować do liniowych lub punktowych źródeł podczerwieni zainstalowanych w odbłyśnikach. Dla grzejników ceramicznych i płaskich panelowych źródeł podczerwieni należy wziąć danie z tabel współczynników widoku.
Intensywność w zależności od odstępów – Punktowe i liniowe źródła podczerwieni
Heater Center to Center Distance = L (in.) – Odległość pomiędzy środkami grzejników = L (cm)
2 – 5
4 – 10
6 – 15
8 – 20
10 – 25
12 – 30
14 – 36
16 – 41
18 – 46
20 – 51
22 – 56
24 – 61
26 – 66
28 – 71
30 – 76
32 – 81
34 – 86
36 – 91
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Average W/in2 on Work Product – Przeciętna gęstość mocy (W/cm2) na obiekcie roboczym
2 – 0,31
4 – 0,62
6 – 0,93
8 – 1,24
10 – 1,55
12 – 1,86
14 – 2,17
16 – 2,48
18 – 2,79
20 – 3,10
A = QRT (rura kwarcowa ? 3/8″ (0,9525 cm))
B = RAD/QRT (rura kwarcowa ? 1/2″ (1,25 cm)
C = S-RAD
D = RADD/U-RAD/QR (rura kwarcowa ? 3/8″ (0,9525 cm))
E = U-RP
Współczynnik widoku dla paneli płaskich – Jeżeli padaniem promieniowania z liniowych i punktowych źródeł podczerwieni można sterować odbłyśnikami, to promieniowanie z płaskich paneli pada rozproszone, a energia podczerwona jest emitowana z dużego obszaru. Zatem kształt źródła i celu są ważnym czynnikiem w określaniu gęstości mocy padającej na obiekt roboczy. Dla powierzchni paneli w zastosowaniach takich, jak kształtowanie termiczne lub ogrzewanie sieciowe, energia padająca na obiekt roboczy jest określana przez „współczynnik widoku”. Współczynnik widoku określa się jako procent lub ułamek opuszczający powierzchnię płaskiego panelu (źródła), który jest przechwytywany przez powierzchnię obiektu roboczego (celu). Współczynnik widoku dla powierzchni równoległych (prostokątów) można określić korzystając z wykresu. Przykład – Odnaleźć współczynnik widoku dla grzejnika panelowego 30 x 60 cm umocowanego w odległości 10 cm od miejsca, w którym znajduje się materiał w ciągłym suszeniu sieciowym podczerwienią. X/L = 60 cm / 10 cm = 6, Y/L = 30 cm / 10 cm = 3. Odczytując w lewą stronę wykresu dojść do przecięcia się X/L = 6 i Y/L = 3 przy współczynniku widoku o wartości 0,7.
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Współczynnik widoku dla dwóch równoległych płaszczyzn
View Factor – Współczynnik widoku
L = Odległość pomiędzy powierzchniami
X = Długość prostokąta
Y = Szerokość prostokąta
Przykład ogrzewania podczerwienią w piecu – Producent 250 litrowych elektrycznych grzejników wody pragnie osuszyć farbę na ich płaszczach z blachy cienkiej (bez pokrywy i dna) w temperaturze 177°C. Płaszcze ważą 15 kg, mają średnicę 66 cm, wysokość 114 cm i powierzchnię zewnętrzną 2,4 m2. Proces wymaga wymalowania 20 płaszczy na godzinę. Płaszcze będą zawieszone na łańcuchu przenośnikowym na 2,75 m kle i będą obracane w miarę ich przemieszczania. Łańcuch przenośnikowy waży 17,9 kg/mb Grzejniki zostaną zainstalowane w piecu tunelowym o 5 cm izolacji i ścianach odbijających promieniowanie. Piec ma 2,4 m długości, 1,2 m szerokości i 2,1 m wysokości i ma otwory o wymiarach 0,9 m na 1,8.
Wyniki testów wstępnych wykazują, że aby osiągnąć zadowalający wynik, płaszcze muszą być osuszane przez sześć minut. Farba ma gęstość 0,86 kg/l, 50% stanowią w niej substancje lotne i ma wydajność 5,2 m2 na litr. Należy przyjąć, że:
Temperatura pokojowa jest równa 21°C
Ciepło właściwe stali (blachy) = 0,12 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32]
Punkt wrzenia rozpuszczalnika = 77°C
Ciepło właściwe rozpuszczalnika = 0,34 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32]
Ciepło utajone parowania = 156 Btu/0,453592 kg
Ciepło wymagane do przeprowadzenia operacji –
1. Ciepło absorbowane przez płaszcze – (20 płaszczy/h x 15 kg = 300 kg/h)
300 kg/h x 0,12 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32] x (177°C – 21°C)
—————————————————————————————– = 6.5 kW
3412 Btu/kW
2. Ciepło absorbowane przez rozpuszczalnik – Objętość rozpuszczalnika
2,4 m2 x 20 płaszczy/h x 50%
—————————————– = 4,5 l/h
5,2 m2/l
Ciepło wymagane do pogrzania rozpuszczalnika do temperatury 21°C
4,5 l/h x 0,86 kg/l x 0,34 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32] x (77°C – 21°C)
————————————————————————————————– = 0,1 kW
3412 Btu/kW
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Ciepło wymagane do odparowania rozpuszczalnika
4,50 l/h x 0,86 kg/l x 156 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32]
—————————————————————————– = 0,4 kW
3412 Btu/kW
Ciepło absorbowane przez rozpuszczalnik = 0,1 + 0,4 = 0,5 kW
3. Ciepło wymagane przez powietrze wentylacji – zaleca wypompowywanie przynajmniej 74,81 m3 na litr rozpuszczalnika.
Gęstość powietrza = 1,28 kg/m3
Ciepło właściwe powietrza = 0,240 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32]
Uwaga – Powietrze wentylacji jest ogrzewane przez odpromieniowanie i konwekcję z obiektu roboczego, ścian pieca itp. Temperatura powietrza zawsze jest niższa niż temperatura obiektu roboczego. Należy przyjąć, że temperatura powietrza wynosi 93°C.
Objętość (V) = 4,5 l/h x 74,81 m3 = 340 m3/h
340 m3/h x 1,28 kg/m3 x 0,24 Btu/0,453592 kg/[(°C*9/5)+32] x (93°C – 21°C)
———————————————————————————————————
3412 Btu/kW
Ciepło absorbowane przez powietrze wentylacji = 8.78 kW
4. Przenośnik łańcuchowy i wieszaki – Zazwyczaj przenośnika łańcuchowego nie uwzględnia się w zakresie pracy grzejników (padania promieniowania) i jest ogrzewany poprzez konwekcję powietrza w tunelu. Ponieważ już uwzględniono ciepło absorbowane przez powietrze, można pominąć ciepło absorbowane przez przenośnik. (Prędkość przenośnika powinna zapewnić pozostawanie obiektu przez 6 minut w ogrzewanym obszarze 2,4 m).
Całkowite pochłonięte ciepło – 6,5 kW + 0,5 kW + 8,8 kW = 15,8 kW
Straty cieplne – Straty cieplne z powierzchni pieca o 5 cm izolacji (wykres G-126-S) = 129 W/m2. Należy przyjąć wewnętrzną temperaturę ścian i stropu = 121 °C, ? T = 100°C.
Powierzchnia ścian 2,1 x 2,4 0,6 m = 10,4
Powierzchnia stropu i podłogi 2,4 x 1,2 x 0,6 = 6 m2
Otwarte krańce tunelu = 0,9 x 1,8 x 0,6 m = 3 m2
Straty cieplne z zewnętrznych powierzchni pieca
16 m2 x 129 W/m2
————————- = 2,1 kW
1000 W/kW
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Zastosowania procesu
Strata cieplna z otwartych krańców tunelu (należy przyjąć, że krańce otwarte są równe nieizolowanej powierzchni metalu w takich samych warunkach, co powierzchnie pieca).
3,4 m2 x 11,6 W/m2°C x 82°C
———————————— = 3,24 kW
1000 W/kW
Całkowite straty cieplne – 2,1 kW + 3,24 kW = 5, 34 kW
Całkowita pojemność cieplna wymagana do wykonania operacji – 15,8 kW + 5,34 kW = 21,14 kW
Podobnie jak w przypadku obliczania ciepła w każdym procesie, uwzględnienie wszystkich zmiennych i wartości nieznanych występujące w danym zastosowaniu nie jest możliwe. Zaleca się stosowanie współczynnika bezpieczeństwa. W przypadku zastosowań ogrzewania podczerwienią zaleca się stosowanie współczynnika bezpieczeństwa równego 1,4.
Całkowite wymagane ciepło = 21,14 x 1,4 = 29,6 kW
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Ogrzewanie klimatyzacyjne
Ogrzewanie punktowe w pomieszczeniach zamkniętych
Punktowe ogrzewanie podczerwienią stanowisk roboczych i pracowników w dużych budynkach lub na dużych powierzchniach okazało się być ekonomiczne i zadowalające. Do zastosowań ogrzewania miejscowego (powierzchnie o długości lub szerokości poniżej 15,2 m) można użyć poniższych wytycznych.
1. Określić najniższą oczekiwaną temperaturę otoczenia we wnętrzu, którą musi pokonać system. Jeśli ochronę przez zamarznięciem zapewnia inny system grzewczy, ta temperatura będzie wynosić 4°C.
2. Określić pożądaną równoważną temperaturę otoczenia (zazwyczaj 21°C jest nominalną średnią).
3. Odjąć wartość z kroku 1. od wartości z kroku 2., aby określić teoretyczny wzrost temperatury otoczenia (delta T), którego wytworzenia oczekuje się od systemu podczerwieni. Jeśli na zajmowanym obszarze występują przeciągi (ruch powietrza z prędkością powyżej 13,4 m na minutę (0,8 km/h) należy rozważyć zastosowanie ekranowania lub innej ochrony przed przeciągami.
4. Określić w m2powierzchnię, którą trzeba ogrzać. Określa się ją jako „planowany obszar roboczy” (AD) (Rys. 1).
5. Pomnożyć powierzchnię planowanego obszaru roboczego przez 10,8 watów na metr kwadratowy razy pożądany teoretyczny wzrost temperatury (
? T), jak określono w kroku 3 (najmniejsza wartość to 129 watów na metr kwadratowy). Współczynnik projektowy gęstości mocy o wartości 19,4 wata na metr kwadratowy zakłada zamocowanie osprzętu na wysokości 3 m. Należy dodać 5% za każde 30,5 cm wysokości mocowania powyżej 3 m. (Należy unikać mocowania osprzętu poniżej 2,4 m).
6. Określić umiejscowienie mocowań oprzyrządowania
1. Na obszarach, gdzie wymiar szerokości jest równy lub mniejszy niż 7,6 m, należy używać przynajmniej dwóch sztuk osprzętu umieszczonych naprzeciwko siebie na obwodzie obszaru, przechylonych pod pewnym kątem. Zapewnia to większą powierzchnię działania energii podczerwieni na pracowników w obszarze roboczym. Należy nachylić oprzyrządowanie tak, aby górna granica zakresu padania promieniowania oprzyrządowania znajdowała się około 1,8 m nad środkiem obszaru stanowisk roboczych (Rys. 2).
2. Podczas określania umiejscowienia oprzyrządowania, należy pamiętać o zapewnieniu odpowiedniego prześwitu, aby mógł tam manewrować sprzęt ciężki, taki jak dźwignice i wózki podnośnikowe.
3. Należy unikać kierowania podczerwieni na ściany zewnętrzne.
7. Oszacować (próbnie) obszar padania promieniowania. Dodać długość oprzyrządowania do szerokości zakresu padania promieniowania z oprzyrządowania (W), aby ustalić długość zakresu (L). Obszar zakresu padania promieniowania = L x W (Rys. 3).
8. Podzielić planowany obszar roboczy (krok 4.) na obszar zakresu padania promieniowania (krok 7.).
Obszar zakresu padania promieniowania
Q = ———————————————————-
Planowany obszar roboczy
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Ogrzewanie klimatyzacyjne
Jeżeli obszar zakresu padania promieniowania jest większy, bądź równy planowanemu obszarowi roboczemu, iloraz (Q) będzie większy, bądź równy 1, a obszar pokrycia jest odpowiedni. Jeśli Q jest mniejsze niż 1, powierzchnia planowanego obszaru roboczego przekracza powierzchnię zakresu padania promieniowania z którejś części oprzyrządowania. Należy dopasować umiejscowienie grzejników i zakresy padania promieniowania lub, jeśli to konieczne, dodać oprzyrządowanie, którego zakres padania promieniowania będzie zachodził na zakres już zaplanowanego oprzyrządowania, aby zapewnić odpowiedni obszar pokrycia.
1. Pomnożyć iloraz (Q w kroku 8.) przez wzrost temperatury teoretycznej (delta T z kroku 3.) i planowany obszar roboczy (AD z kroku 8.), aby określić ilość promieniowania, które należy użyć.
Promieniowanie (waty) = Q x delta T x AD
2. Dostępnych jest wiele rodzajów grzejników promiennikowych, które można użyć w zastosowaniu ogrzewania klimatyzacyjnego, włączając w to modele podstropowe, naścienne i przenośne podłogowe. Należy wybrać odpowiednie oprzyrządowanie z katalogu produktów. Zaleca się montowanie grzejników o połowie mocy wymogów watowych po każdej ze stron stanowiska pracy na planowanym obszarze roboczym.
Sterowanie – Sterowanie ręczne z pomocą procentowych regulatorów czasowych może być odpowiednie dla małych instalacji. Aby zapewnić lepsze sterowanie poziomami ogrzewania klimatyzacyjnego w wypadku wahających się temperatur otoczenia należy podzielić całkowite wymagane ciepło na dwa lub trzy obwody tak, aby można było włączać każdy element oprzyrządowania lub obwód elementu grzejnego w pożądanej kolejności. Podzielenie na etapy można wykonać stosując wieloetapowe termostaty powietrzne ustawione na różne temperatury.
Informacje Techniczne
Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym – Ogrzewanie klimatyzacyjne
Figure 1 – Design Area – Rysunek 1. – Planowany obszar roboczy
Figure 2 – Tilted Infrared Fixtures for Spot Heating – Rysunek 2. – Nachylone oprzyrządowanie podczerwienne do ogrzewania punktowego
[10′ – 3 m
11.5′ – 3,5 m
60° Reflector – Odbłyśnik 60°
22° Tilt – nachylenie 22°]
Figure 3 – Pattern Area – Rysunek 3. – Obszar zakresu padania promieniowania
Mounting Height – Wysokość mocowania
Width of Radiation Pattern – Szerokość zakresu padania promieniowania
Angle of uniform radiation – Kąt równomiernego (jednakowego) promieniowania
Fixture Location – Umiejscowienie osprzętu
Ogrzewanie powierzchni w pomieszczeniach zamkniętych
W wielu środowiskach przemysłowych można w sposób ekonomiczny zrealizować ogrzewanie obszaru (obszary o długości lub szerokości powyżej 15,2 m) stosując kilka promienników podczerwienie jednocześnie. Aby pobieżnie oszacować wymogi sprzętowe należy określić najniższą temperaturę wnętrza i użyć współczynnika o wartości 9,7 wata na każdy metr kwadratowy planowanego obszaru roboczego na każdy stopień temperatury teoretycznej. Jeśli obliczona strata cieplna w strukturze, włączając przenikanie i wentylację, jest niższa niż wartość z pobieżnej oceny należy wybrać niższą wartość. Rozmieścić grzejniki równomiernie na całej przestrzeni zachowując co najmniej 30% zachodzenie na siebie zakresów padania promieniowania poszczególnych grzejników.
Ogrzewanie punktowe na otwartym powietrzu
Należy postępować według tych samych wytycznych, które zostały opisane w dziale Ogrzewanie punktowe w pomieszczeniach zamkniętych, lecz liczbę watów na metr kwadratowy na każdy stopień wzrostu teoretycznej temperatury otoczenia należy podwoić (około 38,8 wata na metr kwadratowy na każdy stopień Celsjusza). Ten współczynnik stosuje się do zastosowań ogrzewania na otwartym powietrzu przy braku lub niewielkim efekcie ochładzania pracowników przez wiatr. Jeśli prędkości wiatru są czynnikiem w danym zastosowaniu, należy określić równoważną temperaturę powietrza na podstawie Tabeli efektu chłodzenia wiatrem (Wind Chill Chart), lub korzystając z innego źródła informacji.
Uwaga – Zwiększanie ilości promieniowania podczerwonego do bardzo znacznych wartości, aby pokonać efekt chłodzenia wiatrem, może wywoływać dyskomfort i stres termiczny. W zastosowaniach na otwartym powietrzu, przy wystawieniu na działanie czynników zewnętrznych, zazwyczaj lepsze rezultaty przynosi ekranowanie lub inna ochrony przed wiatrem.