[科普中国]-远红外高温鼓风干燥箱

远红外高温鼓风干燥箱是利用远红外加热和干燥技术来实现干燥目的的设备。

研究背景远红外技术是一项较新的科学技术，而远红外加热和干燥技术又是在红外技术基础上发展起来的一项新技术。它是把远红外辐射物体发射的远红外线直接照射在被加热物上，并且为被加热物体所吸收，直接转变为热能而达到加热干燥的目的。这种加热方法具有高效快干、节约能源、干燥质量最好等优点，在各个方面得到了广泛的应用。

我国远红外干燥箱的生产已有多年的历史。开始是用红外灯泡作为加热辐射器，后来逐步应用管式和碳化硅远红外辐射器。另外，半导体远红外辐射器已得到推广和应用。新的远红外辐射元件——石英玻璃远红外辐射元件已经崭露头角。它克服了其他辐射元件的一些缺点：如表面采用辐射涂料、涂层易于剥落、辐射性能不稳定和自身热容量大等。

国内生产的远红外干燥箱，其最高温度均在300℃以下，而远红外鼓风干燥箱的最高温度可达600℃或更高。1

箱体结构远红外高温鼓风干燥箱的箱体结构简图如下图所示：

箱体结构主要由通风机装置、排气孔、板状远红外加热器、热的电偶和接线柱组成。1

加热原理根据量子力学理论，远红外线是构成物质的基本质点发生能级跃迁时以光量子形式向外辐射的电磁波。它的传播过程就是辐射。它所载运的能量称为辐射能。当这种电磁波在空间传播过程中遇到另一物体时，其所载运的辐射能有可能部分被物体所吸收，变成该物体基本粒子微观运动的动能，即热能，从而使物体变热。

物体内部的固有频率与电磁频率匹配愈好，物体内部的热能愈大，加热效果也愈好。这样可加快升温速度，达到节能的目的。1

设计要点远红外高温鼓风干燥箱在设计时主要考虑以下问题：温度外逸（表面温度）；电功率的确定；辐射元件的选择；温度控制仪表的选择；箱内温度均匀性和箱体的变形等。

温度外逸对流放热过程所传递的热量：

式中：α——对流放热系数；

tl、tw——分别为流体和壁面温度。

再根据公式换算为温度：

式中：k——外壁对空气的放热系数（千卡/平方米·小时·度）；

t0——室温（度）。

电功率根据一般电加热计算方法：

其中k为 式中：T——最高工作温度（度）；

T0——室温（度）；

G——换气量（公斤/秒）；

G1、G2、G3、G4——空气、钢材、保温材料、耐火材料的重量（公斤）；

C1、C2、C3、C4——空气、钢材、保温材料、耐火材料的比热（千卡/公斤·度）；

K1——传热系数（千卡/平方米·秒·度）；

K2——漏热系数（千卡/平方米·秒·度）；

F1——平均散热面积（平方米）；

F2——漏热系数（平方米）；

t——升温时间（秒）。

辐射元件辐射元件可选碳化硅平板，内孔穿电阻丝。碳化硅的优点是结构简单、成本低、安装检修便利。缺点是热容量大、热惯量大。

温度控制器温度控制器可选用XWB-101型电子电位计配热电偶控温。该仪表操作安装极其方便，仪表精度基本能达到要求。

箱体结构箱内温度均匀性和箱体变形是高温干燥箱的主要问题。它要求箱体结构合理、辐射加热元件布置适当和鼓风热循环匀称。1

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学