【正文】 ............................................... 23 輻射管的單支功率 ............................................................. 23 總支數(shù)和總功率的驗(yàn)算 ..................................................... 23 烘干爐 其他設(shè)計 ........................................................................ 23 輻射涂料的選取 ................................................................. 23 反射罩的選取 ..................................................................... 24 輻射加熱裝置及輻射器的組合與工藝布置 ..................... 24 熱電偶的布置 ..................................................................... 24 通風(fēng)控制 ............................................................................. 24 爐體保溫 ............................................................................. 24 爐溫控制 ............................................................................. 24 反射裝置設(shè)計 ..................................................................... 25 本章小結(jié) .................................................................................... 25 第 4 章 程序部分 ......................................................................................... 26 光譜曲線程序： ........................................................................ 26 黑體光譜輻射程序 .................................................................... 26 最優(yōu)匹 配度曲線程序 ................................................................ 27 微元環(huán)的直照度程序 ................................................................ 28 一根熱元件的直射照度 ............................................................ 30 微元環(huán)的反射照度 .................................................................... 32 一根熱元件的反射照度 ............................................................ 35 一根熱元件的總輻照度 ............................................................ 38 兩根管疊加 ................................................................................ 42 y 的優(yōu)化程序 ............................................................................ 47 y0 的優(yōu)化程序 .......................................................................... 51 本章小結(jié) .................................................................................. 55 第 5 章 產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ............................................................. 56 產(chǎn)品設(shè)計價值分析 .................................................................... 56 價值分析概述 ..................................................................... 56 產(chǎn)品開發(fā)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 .................................................... 57 技術(shù)可行性分析 ................................................................. 58 經(jīng)濟(jì)可行性分析 ................................................................. 58 哈 爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 V 結(jié) 論 ............................................................................................................. 66 致 謝 ............................................................................................................. 67 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................... 68 附錄 A 外文文獻(xiàn) .......................................................................................... 69 附錄 B 中文翻譯 ........................................................................................... 73 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題背景與機(jī)理 遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)興起于 70 年代初， 在第二次世界大戰(zhàn) 期間，廣泛應(yīng)用用工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及軍事領(lǐng)域，尤其是局勢方面比較突出， 例如紅外偵察、紅外夜視、紅外制導(dǎo)、紅外成像制導(dǎo)、紅外音聲等 ,這些都是現(xiàn)代戰(zhàn)爭和未來戰(zhàn)爭中必不可少的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略手段。其次， 它是重點(diǎn)推廣的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。遠(yuǎn)紅外 加熱器有板狀、管狀、燈狀和燈口狀幾種，所用的能源以電能為主， 但是也可以利用 煤氣，蒸汽、沼氣和煙 道氣等 ， 利用這項(xiàng)技術(shù)提高加熱效率，重要的是要提高被加熱物料對輻射線的吸收能力，使其分子振動波長與遠(yuǎn)紅外光譜的波長相匹配。因此， 此項(xiàng)及時在利用的過程中，我們要按照“因材施用”的原則，根據(jù)被加熱物的 實(shí)際 要求來選擇合適的輻射元件， 合適的 輻射涂層材料， 以及要注意 改善加熱體的表面狀況。 與傳統(tǒng)的蒸汽、熱風(fēng)和電阻等加熱方法相比， 紅外加熱 具有 一下五個常見特點(diǎn)： 加熱速 度快、新產(chǎn)品質(zhì)量好、設(shè)備占地面積小、 節(jié)能節(jié)約 和加熱效率高 等 優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)實(shí)際調(diào)查我們可知道， 用它代替電加熱 ，一般可節(jié)電 30%左右， 在有些 場合甚至可達(dá) 60%～ 70%。為此，這項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、食品、藥品、木材、皮革、紡織品、茶葉、煙草等很多種制品或物料的加熱熔化、干燥、整形、消費(fèi)、固化等不同的加工要求。 在早期應(yīng)用中， 用紅外燈泡作為輻射源，由于受到種種限制，只能作為近紅外能輻射源，再后來，日本科學(xué)家研究出來氧化鎂管和碳化硅板，紅外加熱效果得到比較明顯的提高。 一般認(rèn)為，對木材、皮革、油漆等有機(jī)物質(zhì)、高分子物質(zhì)及含水物質(zhì)的加熱干燥，其效果最為顯著。在一些場合，這項(xiàng)技術(shù)與硅酸鋁耐火纖維保溫材料同爐應(yīng)用的效果甚佳。 遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)是一門新興科學(xué)，近幾年隨著遠(yuǎn)紅外生產(chǎn) 品種和數(shù)量的不斷增多，它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)日益引起人們的重視，因此研究遠(yuǎn)紅外輻射材料和應(yīng)用于發(fā)有著廣闊的前景。 隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展 , 能源的供需矛盾日益加深。日本由于缺乏能源資源 ,對節(jié)能技術(shù)給予高度的重視。日本在 1964年開始研制遠(yuǎn)紅外輻射元件 ,70年代初已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn) , 從此遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)迅速發(fā)展成為一個新興領(lǐng)域 , 由于其明顯的節(jié)能效果 , 越來越多的國家重視這一技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。經(jīng)過許多 科技工作 者的研究 , 先后制造出了比溫度計靈敏度高的多的紅外探測器、人造紅外輻射源、精密的紅外 光譜分析儀器 —— 紅外光譜儀。目前探測器的靈敏度可以比普通的水銀溫度計高 1萬倍 。 利用激光技術(shù)生產(chǎn)的紅外束 , 可使照到樣品上的功率密度比太陽能高 1億倍 。 紅外光譜儀分解光譜的性能也比牛頓分光法高出 1千倍 [1]。 遠(yuǎn)紅外輻射材料的節(jié)能原理為：遠(yuǎn)紅外輻射材料對其它能量的有效轉(zhuǎn)換和被加熱物質(zhì)的分子振動所吸收，而達(dá)到加熱、干燥等目的，它具有節(jié)能、加熱升溫快，無污染，熱效率高等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于紡織、印染、機(jī)電、印刷、玻璃退火、食品加工和醫(yī)療保健、民用炊具、取暖設(shè)備等方面，我們所研制的遠(yuǎn)紅外陶瓷輻射材料用在鋁制品的涂層上 ，其節(jié)時率達(dá) 40%以上，熱利用率增量為 35%左右，節(jié)能率80%以上，是一種理想的高效節(jié)能材料。 在我國， 遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)的應(yīng)用，從 碳化硅、金屬管、電阻帶、陶瓷、半導(dǎo)體、搪瓷等元件到 80石英管、鍍金石英管、微晶玻璃燈等元件 , 哈 爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 再 到目前的遠(yuǎn)紅外定向強(qiáng)輻射器 ，中國的遠(yuǎn)紅外加熱科技在中國科學(xué)家的努力下，經(jīng)過了三個階段的發(fā)展已經(jīng)逐漸成熟，而且遠(yuǎn)紅外元件 電能輻射轉(zhuǎn)換效率由 從前的 40～ 50%提高到 78%以上， 烘道、烘箱由密閉、保溫型發(fā)展到開放型。在當(dāng)前我國 國慶的基本情況下 , 遠(yuǎn)紅外加熱水平的提高 , 在節(jié)能和提高加熱干燥物質(zhì)量 方面具有十分重要的意義。 遠(yuǎn)紅外加熱理論：發(fā)熱體的輻射光譜與吸收體的吸收光譜曲線相匹配時，熱效率最高。只有當(dāng)被加熱物的厚度在紅外光譜測量厚度時，遠(yuǎn)紅外的匹配吸收理論才正確。 本課題是設(shè)計 YHL15014G 烘干爐。它具有這些優(yōu)點(diǎn) ： （ 1）工件通過速度快；（ 2）強(qiáng)輻射，完全輻射（對流不記），烘烤均勻，成品效果佳等特點(diǎn)。 由于強(qiáng)輻射、通過速度快，所以本課題要求所設(shè)計的遠(yuǎn)紅外烘干爐要求工件所處的溫度場很均勻。 具體設(shè)計思路 本課題設(shè)計通過熱電偶測定爐內(nèi)溫度，并用可控硅自動控溫，同時注意符合輻射吸收的定向集中輻射 、最佳光譜匹配和最佳綜合效益原則。在設(shè)計中，可調(diào)節(jié)最佳輻射距離。在處理最佳均勻溫度場時，在確定最佳輻射溫度的前提下，利用受熱物體任意點(diǎn)處的溫度與輻照度成正比的關(guān)系，通過比較空間任意點(diǎn)的輻照度，尋找?guī)讉€點(diǎn)的輻照度中插值最小的輻射器的距離，并進(jìn)行調(diào)節(jié)、比較，尋找最佳輻射器間距，最終達(dá)到輻照度近似均勻一致。由于本部分計算量特別大而且復(fù)雜，在本設(shè)計中有很大的比例，需要計算內(nèi)容也很大。 紅外節(jié)能原理 高溫遠(yuǎn)紅外加熱的核心技術(shù)是高溫紅外涂料的研究與應(yīng)用。其節(jié)能機(jī)理簡單地說有如下三點(diǎn)： (1)熱傳遞的基本 方式 ，即 傳導(dǎo)、對流、輻射。當(dāng)爐體溫度在 900OC 以上時，熱量傳遞給爐膛，熱輻射是對流的 15 倍，熱量傳遞以輻射為主，約占 90%以上，高溫物體的熱能傳入低溫物體。當(dāng)爐窯耐火磚內(nèi)表面涂上該涂料后，該涂料涂層與原耐火磚相比，從 ～ 上升到 ，這時爐內(nèi)表面吸熱量大大增加。但由于涂料本身在高溫下輻射率高達(dá) 97%，根據(jù)波爾茲曼四次方定律，即物體表面熱輻射能力與其絕對溫度的四次方成正比。隨著溫度的升高，爐內(nèi)表面熱輻射能力即以四次方的數(shù)值躍增，從而使?fàn)t堂內(nèi)的熱效率顯著提高 ，達(dá)到節(jié)能的目的。由于爐內(nèi)溫度升高，燃料的燃燒更加充分，節(jié)能效果因此 更 顯著。 (2)高溫遠(yuǎn)紅外涂料由強(qiáng)輻射材料組成，高溫下輻射遠(yuǎn)紅外波，這些紅外波的穿透能力極強(qiáng)，能