【正文】 各個輻射管的表面負荷 ..................................................... 26 輻射管的單支功率 ............................................................. 26 總支數(shù)和總功率的驗算 ..................................................... 26 烘干爐其他設(shè)計 ........................................................................ 26 輻射涂料的選取 ................................................................. 26 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 V 反射罩的選取 ..................................................................... 26 輻射加熱裝置及輻射器的組合與工藝布置 ..................... 26 熱電偶的布置 ..................................................................... 27 通風(fēng)控制 ............................................................................. 27 爐體保溫 ............................................................................. 27 爐溫控制 ............................................................................. 27 反射裝置設(shè)計 ..................................................................... 27 本章小結(jié) .................................................................................... 28 第 4 章 程序部分 ......................................................................................... 29 光譜曲線程序： ........................................................................ 29 黑體光譜輻射程序 .................................................................... 29 最優(yōu)匹配度曲線程序 ................................................................ 30 微元環(huán)的直照度程序 ................................................................ 31 一根熱元件的直射照度 ............................................................ 34 微元環(huán)的反射照度 .................................................................... 37 一根熱元件的反射照度 ............................................................ 40 一根熱元件的總輻照度 ............................................................ 43 兩根管疊加 ................................................................................ 49 y的優(yōu)化程序 ............................................................................ 54 y0 的優(yōu)化程序 .......................................................................... 59 本章小結(jié) .................................................................................. 64 第 5 章 產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)經(jīng)濟分析 ............................................................. 65 產(chǎn)品設(shè)計價值分析 .................................................................... 65 價值分析概述 ..................................................................... 65 產(chǎn)品開發(fā)中的技術(shù)經(jīng)濟分析 .................................................... 67 技術(shù)可行性分析 ................................................................. 67 經(jīng)濟可行性分析 ................................................................. 68 結(jié) 論 ............................................................................................................. 66 致 謝 ............................................................................................................. 67 參考文獻 ....................................................................................................... 68 附錄 A 外文文獻 .......................................................................................... 69 附錄 B 中文翻譯 ........................................................................................... 74 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題背景與機理 遠紅外加熱技術(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 點推廣的一項節(jié)能技術(shù)。遠紅外 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紅外光譜的波長相匹配。因此， 此項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： 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。 根據(jù)實際調(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 60%～ 70%。為此，這項技術(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、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。 一般認為，對木材、皮革、油漆等有機物質(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。 遠紅外加熱技術(shù)是一門新興科學(xué)，近幾年隨著遠紅外生產(chǎn)品種和數(shù)量的不斷增多，它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大，遠紅外加熱技術(shù)日益引起人們的重視，因此研究遠紅外輻射材料和應(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年開始研制遠紅外輻射元件 ,70年代初已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn) , 從此遠紅外加熱技術(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 科技工作哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 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]。 遠紅外輻射材料的節(jié)能原理為：遠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，可廣泛應(yīng)用于紡織、 印染、機電、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，我們所研制的遠紅外陶瓷輻射材料用在鋁制品的涂層上，其節(jié)時率達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 , 再到目前的遠紅外定向強輻射器 ，中國的遠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 ： （ 1）工件通過速度快；（ 2）強輻射，完全輻射（對流不記），烘烤均勻，成品效果佳等特點。 由于強輻射、通過速度快，所以本課題要求所設(shè)計的遠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處的溫度與輻照度成正比的關(guān)系，通過比較空間任意點的輻照度，尋找?guī)讉€點的輻照度中插值最小的輻射器的距離，并哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 進行調(diào)節(jié)、比較，尋找最佳輻射器間距，最終達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)能機理簡單地說有如下三點： (1)熱傳遞的基本 方式 ，即傳導(dǎo)、對流、輻射。當(dāng)爐體溫度在 900 OC 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 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，從而使爐堂內(nèi)的熱效率顯著提高，達到節(jié)能的目的。由于爐內(nèi)溫度升高，燃