Блог Хитл

Инфракрасный нагрев: история и принцип ик нагрева

Лого Хитл

Что такое инфракрасное отопление?

Инфракрасный нагрев - это тип нагрева, используемый для передачи тепла окружающим телам при помощи инфракрасного излучения. Тепловая энергия передается непосредственно телу с более низкой температурой через электромагнитные волны в инфракрасной области. Окружающий воздух не нагревается и не участвует в передаче тепла. Это делает инфракрасные нагреватели энергоэффективными, удобными и полезными для здоровья. Вырабатываемая энергия является теплой и не сушит воздух. Инфракрасные нагреватели работают от электричества или топлива.

Электромагнитные волны в инфракрасном спектре имеют широкий диапазон длин волн от 780 нм до 1 микрона. Более короткие длины волн в инфракрасном спектре имеют более высокие частоты и большую интенсивность излучения. Таким образом, тепло, производимое инфракрасными волнами, колеблется от сотен градусов до 3600 C.


Инфракрасный нагрев: история и принцип ик нагрева

В последние десятилетия были сделаны попытки использовать энергию на основе научных принципов ик излучения на благо человечества. В настоящее время инфракрасные нагреватели доступны в широком ассортименте см самыми разнообразными конструкциями для любых потребностей. Инфракрасные обогреватели используются в жилых помещениях, офисах, на рабочих местах, в гаражах и складах. В различных отраслях промышленности внедряются инфракрасные системы, поскольку они могут эффективнее выполнять такие процессы, как сушка, отверждение, печать, выпечка и термоформование. В медицине инфракрасные обогреватели используются в физиотерапии для улучшения реабилитации.

История инфракрасного обогрева

Инфракрасная энергия была открыта сэром Уильямом Гершелем, британско-немецким астрономом, в начале 19 века. Инфракрасный нагрев обычно не использовался до Второй мировой войны. Именно в то время преимущество ик нагрева было признано военными и его начали использовать для быстрой сушки красок и лаков военной техники. Инфракрасные печи стали заменой топливным конвекционным печам, которые были намного дороже. Инфракрасные обогреватели в те времена часто видели в мастерских и на фабриках. Однако популярность инфракрасных нагревательных элементов снизилась после Второй мировой войны, поскольку все больше людей начали заниматься системами центрального отопления.


Инфракрасный нагрев: история и принцип ик нагрева


Разработка инфракрасных нагревателей возобновилась в конце 20-го и начале 21-го века со стремлением мирового сообщества к более экологичным технологиям. Диапазон нагрева расширился до большего количества областей в инфракрасном спектре. Также было разработано множество конструкций как нагревательных элементов, так и инфракрасного оборудования. Использование инфракрасных нагревателей и по сей день постоянно растет.

Принципы работы инфракрасных обогревателей

Электромагнитные волны

Электромагнитные волны - это волны, состоящие из двух волн, колеблющихся перпендикулярно друг другу. Одна из волн представляет собой колеблющееся электрическое поле, а другая - колеблющееся магнитное поле.

Электромагнитные волны можно описать по их длине волны и частоте. Длина волны - это расстояние между двумя соседними гребнями в цикле волны. Длины волн в электромагнитном спектре обычно выражаются в нанометрах или ангстремах. Частота - это количество волновых циклов в секунду, обычно выражаемое в герцах (Гц). Электромагнитные волны классифицируются на основе этих свойств.


Инфракрасный нагрев: история и принцип ик нагрева


Длина волны и частота обратно пропорциональны друг другу. Кроме того, энергия волны прямо пропорциональна частоте, но обратно пропорциональна длине волны. Волны с более высокими частотами и более короткими длинами волн несут более высокие энергии и обладают большей пропускающей способностью. Волны с более низкими частотами и более длинными волнами несут меньшую энергию.

В отличие от механических волн, электромагнитные волны не нуждаются в среде для распространения. Им не нужны окружающие молекулы для перемещения, в отличие от звуковых волн (механических волн), которые проходят через воздух. Они могут проходить по воздуху, объектам и даже в вакууме. Вот почему мы чувствуем тепло солнца, хотя оно находится за тысячи миль от земли, не смотря на окружающий нас холодный воздух. Этот принцип также применяется в работе инфракрасных нагревателей, в которых источник излучения аналогичен солнцу.

Инфракрасные волны

Инфракрасная область находится между видимой и микроволновой областью электромагнитного спектра. Инфракрасные волны имеют длину волны от 700 нм (430 ТГц) до 1 мм (300 ГГц). Как указывалось ранее, их существование было обнаружено в 1800 году сэром Уильямом Гершелем, британско-немецким астрономом, при измерении температуры невидимой области в спектре ниже, чем у красного света, который показал самую высокую температуру.


Инфракрасный нагрев: история и принцип ик нагрева

Инфракрасный диапазон широк, как и связанный с ним энергетический и температурный диапазон. Инфракрасные волны подразделяются на:

 

Область

Сокращенное название

Длина волны (мкм)

Частота (ТГц)

Фотоэнергия (мэВ)

Диапазон температур (° C)

Ближний инфракрасный

NIR

0,75 - 1,4

214–400

886–1653

3,591 - 1,797

Коротковолновый инфракрасный

SWIR

1,4 - 3

100 - 214

413–886

1,797 - 693

Средневолновый инфракрасный

MWIR

3–8

37 - 100

155–413

693 - 89

Длинноволновый инфракрасный

LWIR

8–15

20 -37

83 - 155

89 - -80 (отрицательная температура)

Дальний инфракрасный

FIR

15 - 1000

0,3 - 20

1,2 - 83

-80,15 - -270,15

Нагрев - одно из многих применений инфракрасных волн. Инфракрасные волны также полезны в спектроскопии, визуализации и связи.

Излучение - это механизм передачи тепла, вызванный испусканием, поглощением и отражением электромагнитных волн. Все тела с температурой выше абсолютной (-273 С) излучают инфракрасное тепло. Тепловое излучение, испускаемое телом, вызвано случайным движением, колебаниями и столкновениями атомов и молекул и составляющих их протонов и электронов. Тела излучают тепло в зависимости от их температуры: более горячие объекты излучают больше тепловой энергии. Тепловая энергия, передаваемая излучением, не влияет на окружающие молекулы, а зависит от объектов, которые источник «видит». Он может легко перемещаться по воздуху, предметам и даже в вакууме. Инфракрасное тепло также не зависит от количества излучения, испускаемого принимающим телом.

Другими механизмами передачи тепла являются теплопроводность и конвекция, которые могут происходить одновременно с излучением. При теплопроводности тепло передается через столкновения и колебания между соседними атомами или молекулами, что легко происходит в твердых телах. Направление теплопередачи при теплопроводности - от области с более высокой кинетической энергией к области с более низкой кинетической энергией. При конвекции тепловая энергия передается за счет смещения молекул в объеме жидкости. Когда часть жидкости нагревается, молекулы вблизи первичного источника тепла расширяются и удаляются от него. Тепловая энергия переносится вместе с движением молекул и передается более холодной части жидкой массы.


Компания Хитл в России занимается производством инфракрасных нагревательных элементов, а также инфракрасных печей и модулей для различных отраслей промышленности. Больше о наших нагревателях вы можете узнать по телефону или на страницах раздела с инфракрасными нагревателями.

10.08.2021

Статьи по теме

Возврат к списку