表面技术用新型加热与干燥设备
【摘耍】 责面涂装加热与于燥设备是近年来开发的节电新技术， 可较传统热风炉或一般远红外炉节电I 5～ 40 ． 炉内上下温差3～ 8℃ 。文章提出用系统优亿的原理和方法对乳白石英管低温辐射加热进行研究， 设计中采用辐射密度分布法和部仔}功率控{5j法。
据1EC统计，50—65O℃加热、脱水与干燥领域，能耗占国民经济总能源的12一l5 。降低能耗，提高设备的热效率． 改善设备质量， 是当前亟待解决的课题。金属表面油漆、粉漆和水漆涂装流水线应用的前处理水分烘干炉和漆膜 化炉， 历来采用热风循环加热炉。70年代末期，在国内又大面推广了远红外加热设备。实践表明，热风炉适应性强， 炉内温度差小，但是热效率低。远红外炉以节能哄起， 实际上，热效率仅仅相当于热风炉，炉内温差和适应性远不能同热风炉相比美。有没有可以替代热风炉的设备?提高热风炉热效率的技术途径在哪里?我们在这方面作了一些研究和探讨，并设计、开发出一种新型烘干与固化设备—— 低温辐射加热设备滁装流水线中的烘干炉与固化炉属半开放连续式加热环境。从设计上讲{dy}要求是工件上下温度要符合工艺要求且均匀。第二要求是节省能量。传热学和热力学分析表明 连续式炉不能采用传导传热， 不宜采用自然对流传热； 否则，空气将大量逸出，浪费能谭； 袁逸出的热空气聚集上部， 炉内温差特别龙。删下的技术路线，要么采用强制对流， 热风循环式，但由于是间接加热，能耗偏大}要么采用辐射加热，然而低温辐射
传热在理论上障碍极大，所有的传热学教科书， 低温与对流挂钩， 辐射仅发生在高温与其空下，如暖道计算， 忽略暖气片的辐射热并不表现出计算误差。国际标准中也规定，高温炉表面350℃以下其辐射热可忽略不计由此可见低温实现辐射传热本身技术难度就很大， 而且还要解决以下两个难题： 一是如何保证辐射传热工件表面温度均匀性， 二是如何在辐射传热条件下能够适合各种工件的加热要求。
1 低温辐射传热
(1)加热元件本身电能辐射能转换效率式中。e-—— 元件表面光谱辐射率。
— — 斯蒂芬一波尔茨曼常数
5．67× 10一I2W ／cm2K‘
— — 元件表面温度K
S—— 元件表面积cm
尸—— 元件输入电功率W
(2)元件辐射能应当9O 以上聚集在工件上。采用反射技术，直射技术。
(3)元件表面温度在任何加热时刻不能低于35O℃， 否则元件本身就从辐射传热为主， 转化为对流传热为主。
(4)加热炉总功率设计要符合辐射传热要求，企图用常规调压、调功办法来适应温度要求， 其结果只能是由辐射传热为主转变为对流传热为主。
(5)调温技术要保证实现辐射传热。常规远红外炉升端时往往全电压供电， 恒温时则调功降压或通断， 由辐射变为对流或破坏温度均匀性。
(6)选择传热效率高的辐射渡谱—— 远红外技术提供了这方面的理论与技术， 即匹配吸收才能提高辐射传热效率。在另外的场合也可选取紫外固化系统。其中聚焦技术和部分功率控温技术是辐射炉发明部分。
2 辐射传热温度均匀·l生技术
(1)辐射场均匀陲技术
(2)辐射场温度均匀性技术
(3)对流场温度曲线
(4)补偿技术、对漉与辐射互补技术
其中辐射密度分布法替代功率密度分布法是一项重要发明。远红外采用功率密度分布，元件功率不同， 导致表面温度不同，无法实现“匹配吸收”且维修不方便。男外光学均匀性技术的嫁接为辐射温度均匀提供了可靠的保证。这方面，影响温度分布的各种因素， 各种曲线及科学数据尚未成为没计者手中的参考数据， 有待今旨的开发， 笔形成“软件包”程序。
5 适应性技术
辐射传热只适应于薄的， 形状简单的工件。对于厚的， 形状复杂的， 超大工件， 难以奏效。众所周知， 低温辐射中对流热占30～35 ，工件产生的对流热， 导致总热量上升为35~4Q 。如何利用这部分热量，如何让束辐射区的温度尽快接近辐照区的温度?在分析r热风炉的缺陷之后， 本文提出了同一热源，辐射与热风复台加热方式。将反射器制成为进吼管道的外壁，进风口设在法线方向， 由众多,d3~5mm管组成进气孔。被冷却的热空气经过加热元件再加热，调节进风量大小使进风口温度达到工艺温度， 即所谓“内循环”， 既可尽快使工件表面温度均匀，又充分利用了这部分热量 这项专利技术，扩大了辐射炉的应用范围。
4 使用效果
与热风炉相比， 辐射炉热效率可提高I5~20 ，炉内温度均匀性达到或接近热风炉水平。与远红外炉相比，辐射炉的热效率亦可提高10~20 ，炉内温度均匀性远非远红外炉所比。北京125厂电机整体持装流水线曲固化炉最能体现辐射炉的优越性。外壳烤漆，go℃或140℃、J 80℃， 无论如何电机内的线圈温升不能超过85~g0℃。热风炉和远红外炉均无法实现上述要求，唯辐射炉可。目前的粉末涂装可在同一温度下(180℃)烘烤15~20分钟。实际上工件在最初的3～5分钟其表面远低于180℃ ，采用辐射炉，既可提高产量又可以缩短周化炉的长度。假如再配台高温快速固化涂料， 可使涂装设备大大简化。该技术在北京、天津、西安，沈阳等地试点， 包括汽车、开关柜、挖掘机、电冰箱、
洗衣机、电机 工具、炊其、家具等，节电量均大于25％， 热效率(GB2588— 81)>35 。全烘道工件上下温差±4．5℃。装机总功率可减少15~35％，升湿时间可缩短20~70 ，产品质量提高5～10 ，10~16个月节电费相当于节能改造投资．
