ПОГЛОЩЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ

При расчете и проектировании радиационных, установок с использованием газовых горелок необходимо учитывать прежде всего спектральную характеристику излучающего насадка (па­нели) трубки и терморадиационные (оптические) свойства об­лучаемых материалов (поглощаемость, отражаемость и пропу — скаемость лучистого потока в зависимости от его длины волны и толщины слоя материала, а также селективность).

В общем случае рекомендуется подбирать излучатели с мак­симумом энергии излучения, совпадающим с максимумом по­
глощения ее материалом при данных длинах волн. Однако при этих условиях материал должен иметь наименьшую отража­тельную и пропускательную способности.

Если облучается тонкий слой материала, находящийся на подложке, например лакокрасочное покрытие, то в этом случае следует выбрать такой спектр излучения генератора (излучате­ля), при котором пленка материала будет иметь максимум про­пускания, а подложка — максимум поглощения.

В этом случае за счет излучения в основном будет нагревать­ся подложка, а от нее — пленка (путем кондукции).

ПОГЛОЩЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ

Отраженный поток /

Лучистый потоп

Отраженный поток

Лучистый поток

Выделение тепла

Нелоглощенныи Потоп

Рис. 81. Схема поглощения лучистого потока внутри одно­родного слоя материала а — сильное поглощение; б — слабое поглощение

/

Выделение тепла

О

На рис. 81 показана схема распределения лучистого падаю­щего потока на однородный слой материала. В первом случае, когда тело обладает высокой лучепоглощательной способностью (рис. 81, а), лучистый поток, падающий на тело, частично отра­жает его поверхностью, частично (в большей степени) погло­щается внутри тела. В этом случае наиболее интенсивно нагрева­ются верхние слои тела. Причем, чем меньше теплопроводность тела, тем сильнее будут нагреты его верхние слои (считая от облучаемой поверхности). Во втором случае (рис. 81,6), когда тело обладает невысокой поглощательной способностью, часть лучистого потока будет отражена внешней поверхностью тела, часть — граничным слоем (тело — воздух), которая в свою оче­редь, отразившись, возвратится в толщу тела, а остальная часть потока пройдет сквозь тело. В данном случае температура на облучаемой стороне будет несколько выше, чем на противопо­ложной, однако внутри слоя температура будет ниже, чем на его границах.

На рис. 82 представлена схема распределения лучистого по­тока в двухслойном (неоднородном) теле. При высокой пропу-
скательной способности первого слоя (рис. 82,а) и высокой по — глощательной способности второго (подложки) лучистый поток частично отражается на границах первого слоя и частично по­глощается вторым слоем (подложкой из стали), нагревая его. В этом случае температура у необлучаемой поверхности перво­го слоя (у облучаемой поверхности второго слоя) будет значи­тельно выше, чем у облучаемой поверхности первого слоя. На некоторой глубине этого слоя температура будет меньше, чем

ПОГЛОЩЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ

Поток

Лоток

Отражений Тепловой поток поток

ПОГЛОЩЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ

Рис. 82. Схема распределения лучистого потока, падающего на неоднородный (двухслойный) материал

О

А — сильное поглощение вторым слорм; б — слабое поглощение вто­рым слоем

/ — поверхность черная (сталь); 2 — поверхность блестящая (алюминий)

На его границах. Во втором случае (рис. 82,6), когда подлож­ка обладает высокой отражательной способностью, например из алюминия, нагрев ее будет значительно медленнее, чем в первом случае, поэтому и температура на границе первого и второго слоев будет также меньше.

Из рассмотренных примеров следует, что при лучистом на­греве материалов с высокой пропускательной способностью их нужно помещать на подложке с высокой поглощательной спо­собностью. При подложках из алюминия (с высокой отража­тельной способностью) необходимо либо перед нанесением покрытия обрабатывать поверхность подложки пескоструйными аппаратами или травлением (для увеличения шероховатости), либо увеличивать интенсивность облучения, если не удается по­добрать излучатель с соответствующим спектром излучения.

Для толстых материалов рекомендуется применять излуча­тели со спектром, хорошо пропускаемым и мало отражаемым данным материалом, чтобы обеспечить более глубокое проника­ние излучения в материал.

В качестве примера на рис. 83 показаны кривые пропуска — тельной и отражательной способности коллоидального капил­лярно-пористого тела в зависимости от длины волны и кривые спектрального излучения кварцевых трубчатых излучателей (Т= 1425° К и Г = 2250° К).

Из рисунка видно, что области максимального пропускания материала соответствует и область максимального отражения. Выбор излучателя должен производиться в зависимости от тех­нологии обработки материала. При необходимости интенсивной

H%

ПОГЛОЩЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ

25

І 2 3 \,мк

Рис. 83. Спектральные характеристики мате­риалов и излучателей

1 — отражательная способность макаронного теста R у.

2— пропускная способность D^ теста; 3 — спектр из­лучения генератора пои Г=1425°К; 4 — то же, при 7"=2250° К

Обработки поверхности материала целесообразно принять излу­чатель <?, у которого максимум излучения приходится на область минимального отражения и пропускания материала. При обес­печении прогрева материала по глубине (толщине) следует при­нять излучатель 4, максимум излучения которого приходится на область высокой пропускаемости материала.

Исследованиями установлено, что общая отражательная спо­собность материалов снижается с уменьшением их влажности, по­этому целесообразно в процессе сушки менять температуру излу­чателей. Это положение, однако, нельзя распространять на излу­чатели, в которых газ сжигается в объемных керамических или металлических сетках, так как эти излучатели из условий устой­чивости и полноты горения газа не позволяют менять температу­ру излучающего насадка.

Ваш отзыв

Рубрика: ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *