[科普中国]-远红外加热

远红外线又称为长波红外线，其波长范围从5.6微米至1000微米。远红外加热技术利用热物体源所发射出来的远红外线照射被加热物料，使物料吸收远红外线后内部分子和原子“共振”产生热能，以达到加热的目的，是一种辐射传热的过程1。利用这项技术可提高加热效率，节约能源。远红外加热器有板状、管状、灯状和灯口状几种，所用的能源以电能为主，但亦可用煤气，蒸汽、沼气和烟道气等。

简介远红外加热技术兴起于70年代初，其利用辐射传热，由电磁波传递能量，是一项重点推广的节能技术。远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热物体大量吸收远红外线，此时物体内部分子和原子发生“共振”并产生强烈的振动、旋转，使得物体温度升高，达到加热的目的。利用这项技术可提高加热效率，但要注意提高被加热物料对辐射线的吸收能力，使其分子振动波长与远红外光谱波长相匹配。远红外加热技术由于其显著的节能优势，被广泛应用于油漆、塑料、食品、药品、木材、皮革、纺织品、茶叶、烟草等多种制品或物料的加热熔化、干燥及固化等工序。

远红外加热原理在任何加热装置中，热源均以对流、辐射和传导三种形式的热能传递给被加热物体。导热是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。对流是依靠流体运动，把热量由一处传递到另一处的现象。无论是导热还是对流，都必须通过冷热物体的直接接触或依靠常规物质为媒介来传递热量。但热辐射的机理则完全不同，它是依靠物体表面对外发射可见和不可见的射线来传递热量。辐射加热的传递速度快，又不通过任何介质，因而大大减少了热能传递过程中的损失，从而提高了热能利用率。

在远红外加热技术中突出辐射加热为主。远红外线照射到被加热的物体时，一部分射线被反射回来，一部分被穿透过去。当发射的远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热的物体大量吸收远红外线，使得物体内部分子和原子发生“共振”——产生强烈的振动、旋转，而振动和旋转使物体温度升高，从而达到加热目的。利用这项技术提高加热效率，重要的是注意匹配辐射。

所谓匹配辐射是指当照射到物体上的红外线频率与组成该物体的物质分子振动频率相同时，分子就会对红外辐射能量产生共振吸收，同时通过分子间能量的传递，使分子内能(振动能及转动能)增加，也就是分子平均动能增加，表现为物体温度升高。匹配吸收的主要含义是指红外线加热器发射出来的选择性辐射的频率与被加热物质分子本身的振动频率相一致，此时引起的共振吸收即为匹配吸收2。

匹配吸收对薄层加热有重要意义，如烤漆、塑料加工和某些盐类的脱水干燥等。而对厚物料加热意义不大，因为远红外线对一般物质的穿透能力很低，一般只能穿透几微米到几毫米之间，其能量即使不被表面分子所吸收，也会被物体内所吸收，在这种情况下主要设法降低反射率，以此来提高吸收率。某些被加热物质由于烘烤质量或加工工艺要求，希望被加热物体内外同时受热，如：木材的烘干，希望内外同时受热以免开裂；又如塑料的熔化亦要求内外同时受热以免外部温度过高而老化。因此，对这些物质加热时应考虑非匹配吸收，让一部分远红外线透入体内，达到均匀加热的目的。

判断标准与设计原则远红外加热技术判定标准评价远红外加热系统的好坏，主要是看在整个加热过程中是否是以辐射加热为主，以传导和对流加热为辅，辐射加热所占比例越大，说明该系统的性能越好3。

经过远红外工作者们对大量的远红外烘道、烘箱热能转换效率的测定和理论上的研究。在80年代中期提出了判定辐射烘道的两个方法：一是测定烘道内空间温度和元件表面温度，只有T空间