أنبوب سخان كهربائي بالأشعة تحت الحمراء: الاختيار والأطوال الموجية ودليل الكفاءة

ينفق خط التعبئة والتغليف الذي يقوم بتشغيل أفلام الانكماش بمعدل 55 وحدة في الدقيقة ما يقرب من 40 بالمائة من إجمالي ميزانية الطاقة الخاصة به على الحرارة. عندما قام مهندس الخط باستبدال فرن الهواء الساخن الحراري بأنبوب سخان كهربائي بالأشعة تحت الحمراء، انخفض وقت التسخين من 18 دقيقة إلى أقل من 90 ثانية، وتحسنت جودة الفيلم لأن الإشعاع قام بتسخين المنتج بدلاً من الهواء المحيط. تعتبر هذه النتيجة المقاسة نموذجية للتسخين الإشعاعي، ولهذا السبب تهيمن بواعث الأشعة تحت الحمراء على خطوط معالجة الطلاء والتشكيل الحراري والتجفيف والتعبئة في المنشآت الصناعية.

ما هو أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء الكهربائي وكيف يوفر الحرارة؟

أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء الكهربائي عبارة عن باعث أسطواني يحول الطاقة الكهربائية إلى أشعة تحت الحمراء وينقلها مباشرة إلى السطح المستهدف دون تسخين الهواء بينهما. داخل الأنبوب، يتم تسخين سلك مقاومة النيكل والكروم الملفوف إلى درجة حرارة التشغيل، ويشع غلاف السيراميك أو الكوارتز تلك الحرارة باتجاه المنتج.

ثلاثة تصاميم تهيمن على السوق، والفرق هو مادة سطح الباعث:

• أنابيب كوارتز قصيرة الموجة مملوءة بغاز الهالوجين، تصل درجة حرارتها إلى 900 إلى 950 درجة مئوية
• أنابيب كوارتز متوسطة الموجة تصل درجة حرارتها من 550 إلى 750 درجة مئوية
• أنابيب سيراميكية طويلة الموجة تصل درجة حرارتها إلى 300 إلى 600 درجة مئوية

وتترجم درجات الحرارة السطحية هذه مباشرة إلى الكفاءة. وتحول الوحدة المبنية بشكل جيد 85 إلى 95 في المائة من القوة الكهربائية المدخلة إلى إشعاع قابل للاستخدام، مقارنة بنسبة 40 إلى 60 في المائة لفرن الهواء الساخن الذي يجب أن يقوم أولا بتسخين الهواء والقنوات وجدران الفرن.

اختيار الطول الموجي لأنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء الكهربائي الخاص بك

يحدد الطول الموجي ما يمكن أن يسخنه بالفعل أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء الكهربائي، لأن كل مادة تمتص طاقة الأشعة تحت الحمراء في نطاقات محددة فقط. اختر الطول الموجي الخاطئ وسيمر الإشعاع عبر المنتج أو ينعكس عنه؛ اختر الخيار المناسب وتهبط معظم الطاقة في المكان المطلوب بالضبط.

يتمتع الإشعاع قصير الموجة، من 0.76 إلى 1.4 ميكرون، بأعلى كثافة وأعمق اختراق. يناسب المنتجات السميكة أو الكثيفة والخطوط سريعة الحركة حيث يبقى الجزء تحت الباعث لبضع ثوان فقط. يتوافق الإشعاع ذو الموجة المتوسطة، من 1.4 إلى 3 ميكرون، مع قمم امتصاص الماء والمذيبات والطلاء، مما يجعله الافتراضي للتجفيف والمعالجة. يتم امتصاص الإشعاع طويل الموجة الذي يزيد عن 3 ميكرون على السطح، لذا فهو يناسب البلاستيك والمواد الغذائية والطلاءات الحساسة لدرجة الحرارة. مقارنة مخصصة ل بواعث الموجات القصيرة، والموجات المتوسطة، والموجات الطويلة يشرح الاختلافات الجسدية بمزيد من التفصيل.

تحديد حجم أنبوب سخان كهربائي يعمل بالأشعة تحت الحمراء: كثافة الواط ومواد الغلاف

يتلخص حجم أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء الكهربائي في ثلاثة أرقام: كثافة الواط، وطول التسخين، وجهد الإدخال. من بينها، كثافة الواط هي الخطأ الذي يتم تحديده في أغلب الأحيان، ويظهر الخطأ كمنتج محروق أو خط لا يصل إلى درجة الحرارة أبدًا.

كثافة الوات هي إجمالي القوة الكهربائية مقسومًا على إجمالي مساحة السطح الساخنة للأنبوب، معبرًا عنها بالواط لكل سنتيمتر مربع. فهو يتحكم في مدى سخونة سطح الباعث وبالتالي مدى قوة تسخين المنتج. إن الأنبوب منخفض الكثافة الذي يعمل بكامل طاقته لا يصبح أكثر سخونة فحسب؛ يتم إهدار القوة الكهربائية الإضافية لأن درجة حرارة السطح ثابتة من خلال تصميم العنصر.

• معالجة الطلاء وطلاء المسحوق: 3 إلى 5 وات/سم2
• تبخر الماء وتجفيف المنسوجات: 5 إلى 8 وات/سم2
• التشكيل الحراري وتنعيم البلاستيك: 2 إلى 4 واط/سم2
• التسخين المسبق للزجاج والمعدن: 4 إلى 6 وات/سم2

مادة غمد هو القرار الثاني. تستجيب أنابيب الكوارتز في ثوانٍ وتقاوم الصدمة الحرارية، لكنها هشة وتكلف أكثر. الأنابيب الخزفية أقوى ميكانيكيًا وتنبعث منها إشعاعات طويلة الموجة بشكل طبيعي، ولهذا السبب تهيمن بواعث السيراميك على خطوط التشكيل الحراري والمواد الغذائية. تعتبر الأنابيب المغلفة بالمعدن الخيار الأقوى للبيئات القذرة، على الرغم من أن كفاءتها الإشعاعية أقل. تقوم شركة Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. بتصنيع سخانات أنبوبية من السيراميك تعمل بالأشعة تحت الحمراء في مصنعها في Jiangsu، وهو أحد أوائل مصانع عناصر التسخين الكهربائي في الصين.

سخان أنبوب السيراميك بالأشعة تحت الحمراء للتدفئة الصناعية يوفر سخان أنبوب السيراميك هذا حرارة فورية بالأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، مما يجعله مناسبًا للتشكيل الحراري وخطوط معالجة الأغذية. يوفر هيكلها الخزفي المتين مقاومة للتآكل وتوزيعًا متساويًا للحرارة. عرض المنتج →

التباعد والمسافة يكملان التخطيط. عادة ما تكون الأنابيب متباعدة بمقدار 15 إلى 100 ملم اعتمادًا على عرض شعاع العاكس، ويقع المنتج على بعد 100 إلى 300 ملم من الباعث. بعيدًا جدًا وتنخفض كثافة الطاقة؛ قريبة جدًا وستؤدي نقطة ساخنة واحدة إلى حرق سطح المنتج.

قياس توفير الطاقة في خطوط الإنتاج الحقيقية

يؤدي التحول إلى أنبوب سخان كهربائي يعمل بالأشعة تحت الحمراء إلى خفض استخدام طاقة العملية باستمرار بنسبة 15 إلى 30 بالمائة، مع مكاسب أكبر في مساحة الأرضية ووقت الدورة، لأن الطاقة تصل إلى المنتج بدلاً من تسخين الهواء وهيكل الفرن.

حالة تمثيلية: استبدلت حجرة معالجة الطلاء في شرق الصين فرن الهواء الساخن بقدرة 120 كيلووات بأنابيب الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة المتوسطة بقدرة 78 كيلووات. وانخفض وقت الدورة من 12 دقيقة إلى 4 دقائق، وانخفضت الطاقة لكل جزء نهائي بنسبة 28 بالمائة، وانخفضت المواد المرفوضة الناتجة عن تلوث الغبار بشكل حاد لأن خط الأشعة تحت الحمراء لم يكن لديه حركة هواء قسرية لحمل الجزيئات على الطلاء الرطب.

حيث تكتسب سخانات أنبوب الأشعة تحت الحمراء مكانتها

يكتسب أنبوب السخان الكهربائي بالأشعة تحت الحمراء مكانه في أي مكان تحتاج فيه العملية إلى تسخين سريع ودقيق وبدون مساحة كبيرة للتعامل مع الهواء. مجموعات التطبيقات الخمس الأكثر شيوعًا هي:

• معالجة الطلاء وطلاء المسحوق على الأجزاء المعدنية
• التشكيل الحراري للصفائح والأفلام البلاستيكية
• يتقلص التغليف والتعبئة والتغليف فيلم الختم
• تجفيف المنسوجات وحرقها وطلاءها
• التسخين المسبق للزجاج والسيراميك والمعادن

تعد الخطوط متعددة المناطق أفضل تخطيط لمعظم هذه العمليات. نظرًا لأنه يمكن التحكم في كل أنبوب سخان كهربائي بالأشعة تحت الحمراء بشكل فردي، يمكن للمشغلين رفع الحرارة في المقاطع الكثيفة أو السميكة وخفضها في المقاطع الرقيقة. هذا التحكم المقسم إلى مناطق غير ممكن باستخدام فرن واحد يعمل بالهواء الساخن، وهو السبب الرئيسي وراء سداد التعديلات التحديثية بالأشعة تحت الحمراء بشكل أسرع من المتوقع.

لتحديد حجم الخط بشكل صحيح، تحتاج إلى طيف امتصاص المنتج، وسرعة الخط، ودرجة الحرارة المستهدفة. يمكنك ذلك مناقشة التخطيط مع مهندسينا واطلب عينة اختبار قبل الالتزام بالتثبيت الكامل.

الأسئلة المتداولة

ما هو الفرق بين أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء ذو الموجة القصيرة والموجة الطويلة؟

تعمل الأنابيب ذات الموجات القصيرة عند درجة حرارة 900 إلى 950 درجة مئوية وتنبعث منها إشعاعات تتراوح من 0.76 إلى 1.4 ميكرون، والتي تخترق عمق المنتج. تعمل الأنابيب الخزفية طويلة الموجة عند درجة حرارة 300 إلى 600 درجة مئوية وتنبعث منها إشعاعات أعلى من 3 ميكرون، والتي يتم امتصاصها على السطح. استخدم الموجة القصيرة للتسخين السريع للأجزاء الكثيفة والموجة الطويلة لتسخين السطح اللطيف.

كم من الوقت يستمر أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء الكهربائية؟

عادة ما تدوم أنابيب الكوارتز القصيرة الموجة من 5000 إلى 7000 ساعة، وأنابيب السيراميك ذات الموجة الطويلة من 8000 إلى 12000 ساعة، والأنابيب المغلفة بالمعدن أطول عندما تكون محمية من التلوث. يعمل التحكم في درجة الحرارة بحلقة مغلقة على إطالة العمر عن طريق منع ارتفاع درجة الحرارة الزائدة.

هل يمكن لسخان أنبوب الأشعة تحت الحمراء أن يحل محل فرن الهواء الساخن مباشرة؟

نعم، بالنسبة لمعظم عمليات تسخين الأسطح، لكن تخطيط الخط يتغير. منطقة الأشعة تحت الحمراء أقصر لأن نقل الحرارة يكون أسرع، ويجب التحكم في المسافة بين المنتج والأنبوب بمقدار 100 إلى 300 ملم. عادة ما تعطي المبادلة المباشرة دون إعادة تباعد الباعثات نتائج متفاوتة.

ما هي كثافة الواط التي يجب أن أختارها لمعالجة الطلاء؟

لمعالجة الطلاء المعتمد على المذيبات والطلاء المائي، قم بالتخطيط على سطح باعث يتراوح من 3 إلى 5 وات/سم2. عادةً ما يكون طلاء المسحوق أعلى قليلاً عند 4 إلى 6 واط / سم 2. قم بتأكيد القيمة من خلال اختبار أنبوب واحد على المنتج الفعلي قبل طلب خط كامل.