紅外輻射加熱干燥

加熱法簡(jiǎn)介

加熱干燥的方式有傳導(dǎo)（包括對(duì)流）加熱和輻射加熱兩類。紅外加熱干燥屬于輻射加熱。20世紀(jì)60年代以前，工業(yè)上采用的紅外加熱法都是用紅外燈作為輻射源。紅外燈是以鎢絲作燈絲，抽空密封在玻璃或石英外殼內(nèi)，與常見(jiàn)的白熾燈的結(jié)構(gòu)相同，外形上有所區(qū)別,鎢絲被加熱到2000K以上，透過(guò)玻璃外殼發(fā)射出來(lái)的紅外輻射集中在1～3微米以內(nèi)，稱為近紅外加熱。70年代起出現(xiàn)了遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)，用熱電絲通電或煤氣燃燒加熱碳化硅之類的加熱器，其表面覆蓋一薄層發(fā)射率高的輻射涂料。把加熱器的溫度控制在400℃左右，則發(fā)射出來(lái)的紅外輻射大都在4微米以外。遠(yuǎn)紅外加熱器的工作溫度較低，經(jīng)支架等的熱傳導(dǎo)損失、無(wú)用的輻射損失都可大大減小。其次，遠(yuǎn)紅外加熱表面都有一層發(fā)射率很高的涂層,一般>0.80,提高了電能(或煤氣能)轉(zhuǎn)變成輻射能的效率。另一方面，大部分干燥過(guò)程要求把油漆中的有機(jī)溶劑或谷物中的水分揮發(fā)掉，各種有機(jī)溶劑和水在 4～25微米范圍內(nèi)有很多吸收帶，容易吸收長(zhǎng)波紅外。因而提高了輻射的利用率。遠(yuǎn)紅外加熱與近紅外加熱相比可節(jié)省15%～30%的能源，而且干燥后的表面質(zhì)量更好。

本書闡述了紅外干燥中的傳熱、傳質(zhì)理論問(wèn)題，也探討了紅外干燥中的工程問(wèn)題，并介紹大量的紅外干燥實(shí)驗(yàn)研究及紅外干燥應(yīng)用研究。本書分為7篇共22章。

第1篇闡述了紅外輻射加熱理論；第2篇介紹了電紅外與燃?xì)饧t外輻射加熱器；第3篇介紹了紅外熱輻射干燥動(dòng)力學(xué)－影響紅外干燥速率的內(nèi)在因素與外在因素及工程干燥優(yōu)化溫度的選擇；第4篇介紹了涂料的紅外干燥及薄層涂膜（烤漆）干燥試驗(yàn)研究；第5篇介紹了紅外木材干燥，其內(nèi)部水分遷移的理論、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)與工程研究；第6篇介紹了中藥飲片熱風(fēng)與紅外干燥工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究及果蔬應(yīng)用干燥研究；

第7篇介紹了中藥飲片、果蔬干燥機(jī)及高效節(jié)能干燥機(jī)進(jìn)展。

本書可供能源動(dòng)力、汽車、食品、化工、建材、冶金、林產(chǎn)加工、化工機(jī)械、工程熱物理、環(huán)保、理療、保健、紡織、太陽(yáng)能等專業(yè)人員閱讀參考，也可作為上述領(lǐng)域的大學(xué)生、研究生、博士生的選修教材。

褚治德，天津大學(xué)機(jī)械學(xué)院，教授、博導(dǎo)，多年從事能源動(dòng)力領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，從事紅外輻射加熱干燥原理與應(yīng)用的研究工作，并有多部著作。

第1篇紅外輻射理論

第1章紅外輻射的基本理論002

1.1紅外輻射的基本概念002

1.2普朗克黑體輻射定律004

1.3愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)量子論006

1.4維恩位移定律009

1.5斯蒂芬-玻爾茲曼定律009

1.6蘭貝特定律012

1.7基爾霍夫定律013

第2章表面間的輻射換熱015

2.1角系數(shù)及黑體表面間輻射換熱015

2.2灰體表面間的輻射換熱019

2.3輻射與對(duì)流換熱熱流密度的計(jì)算022

2.4輻射換熱熱流密度與對(duì)流換熱熱流密度的對(duì)比研究——節(jié)能減排的理論研究025

第3章國(guó)際與國(guó)內(nèi)紅外標(biāo)準(zhǔn)、量子學(xué)說(shuō)和分子內(nèi)部的能級(jí)034

3.1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)紅外輻射波長(zhǎng)的劃分034

3.2歷史上對(duì)紅外區(qū)波段的劃分035

3.3紅外國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)036

3.4量子學(xué)說(shuō)和分子內(nèi)部的能級(jí)036

3.5分子的振動(dòng)機(jī)理——紅外吸收光譜的產(chǎn)生038

3.6紅外發(fā)射光譜與吸收光譜的測(cè)量040

第2篇電紅外與燃?xì)饧t外輻射加熱器

第4章電紅外輻射加熱器044

4.1碳化硅紅外輻射加熱器044

4.2乳白石英紅外輻射加熱器045

4.3鍍金石英紅外輻射加熱器046

4.4陶瓷紅外輻射加熱器047

4.5電阻帶式紅外輻射電加熱器047

4.6集成式電阻膜紅外輻射加熱器050

4.7高溫?zé)Y(jié)直熱式Y(jié)HW型紅外輻射加熱器050

4.8搪瓷紅外輻射加熱器051

4.9燈形紅外輻射加熱器052

第5章燃?xì)饧t外輻射加熱器054

5.1表面燃燒式多孔陶瓷板燃?xì)饧t外輻射加熱器054

5.2多孔陶瓷板金屬網(wǎng)燃?xì)饧t外輻射加熱器055

5.3金屬網(wǎng)燃?xì)饧t外輻射加熱器055

5.4多孔介質(zhì)燃?xì)饧t外輻射加熱器056

5.5非回流式燃?xì)馊紵椛涔芗t外輻射加熱器057

5.6回流式燃?xì)馊紵椛涔芗t外輻射加熱器058

5.7催化氧化燃?xì)馊紵t外輻射加熱器059

第3篇紅外熱輻射干燥動(dòng)力學(xué)及工程干燥優(yōu)化溫度的選擇

第6章紅外熱輻射干燥動(dòng)力學(xué)Ⅰ——影響紅外干燥速率的內(nèi)在因素064

6.1濕物料與水的相互作用064

6.2毛細(xì)管多孔膠體材料的吸收光譜066

6.3紅外輻射的穿透性068

6.4毛細(xì)管對(duì)水分的束縛力071

6.5平衡水分和自由水分073

6.6木材的纖維飽和點(diǎn)及平衡含水率074

6.7典型毛細(xì)管多孔膠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)077

6.8水同物料的結(jié)合能與單位脫水量的能耗078

第7章紅外熱輻射干燥動(dòng)力學(xué)Ⅱ——影響紅外干燥速率的外在因素081

7.1國(guó)內(nèi)外干燥理論綜述081

7.2非穩(wěn)態(tài)紅外干燥動(dòng)力學(xué)方程083

7.3料層厚度對(duì)干燥速率的影響084

7.4物料初濕含量對(duì)干燥速率的影響085

第8章干燥工程優(yōu)化溫度的選擇086

8.1油漆(涂料)干燥的優(yōu)化溫度選擇086

8.2毛細(xì)管多孔膠體干燥的優(yōu)化溫度選擇086

8.3毛細(xì)管多孔體干燥的優(yōu)化溫度選擇087

8.4新材料干燥的優(yōu)化溫度選擇087

8.5輻射器溫度的優(yōu)化選擇及兩實(shí)際物體表面間的輻射換熱計(jì)算087

第4篇涂料的紅外干燥及薄層涂膜(烤漆)干燥試驗(yàn)研究

第9章涂料的紅外輻射090

9.1涂膜簡(jiǎn)介090

9.2涂料分類及涂膜生成機(jī)理簡(jiǎn)介091

9.3吸收光譜與紅外輻射涂料095

9.4碳化硅高發(fā)射率涂料097

9.5三氧化二鐵系列高溫高發(fā)射率涂料098

第10章紅外輻射涂膜烘道100

10.1紅外輻射橋式烘道簡(jiǎn)介100

10.2紅外輻射涂膜烘道設(shè)計(jì)101

10.3高溫定向輻射紅外干燥開(kāi)放式烘道102

第11章紅外輻射加熱在涂裝工程中的應(yīng)用105

11.1國(guó)內(nèi)外紅外輻射薄層烤漆進(jìn)展105

11.2汽車鋼圈丙烯酸罩光漆的紅外輻射烘烤105

11.3輻射加熱器與被烤工件的輻射換熱與計(jì)算108

11.4蘭胎竹漆器紅外輻射烘烤109

11.5自行車擋泥板的紅外輻射烘烤112

11.6紅外定向輻射加熱膠合板單板干燥113

11.7木質(zhì)人造板制品粉末涂裝紅外輻射加熱快速固化技術(shù)的研究與應(yīng)用119

11.8紅外輻射技術(shù)在紡織行業(yè)中的應(yīng)用138

11.9紅外輻射技術(shù)在塑料加工中的應(yīng)用141

11.10紅外輻射在造紙烘干工藝中的實(shí)驗(yàn)研究143

第5篇木材內(nèi)部水分遷移的理論、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)與工程研究

第12章恒條件與變條件下干燥過(guò)程的實(shí)驗(yàn)規(guī)律150

12.1國(guó)內(nèi)外恒條件與變條件下干燥過(guò)程實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述150

12.2變條件下的模擬實(shí)驗(yàn)方案150

12.3升溫速率對(duì)干燥的影響152

12.4升速段增濕對(duì)干燥速率的影響154

12.5恒速段吹風(fēng)對(duì)干燥速率的影響155

12.6降速段降溫對(duì)干燥速率的影響156

12.7間斷輻照對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響157

第13章木材內(nèi)部自由水分蒸發(fā)（遷移）的理論研究158

13.1木材內(nèi)部自由水分蒸發(fā)(遷移)的毛細(xì)管理論158

13.2木材內(nèi)部水分蒸發(fā)(遷移)的溫度應(yīng)力理論161

13.3低溫紅外木材干燥(內(nèi)部水分遷移)的蒸發(fā)面理論研究162

13.4高溫紅外與高速噴射木材干燥的含水率、板溫與自由水分的蒸發(fā)面位置165

13.5高溫與低溫?zé)犸L(fēng)干燥木材的含水率、板溫與自由水分的蒸發(fā)面位置166

第14章木材干燥過(guò)程的工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究168

14.1紅外輻射干燥爐干燥木材的原理168

14.2天津家具七廠的紅外木材干燥爐168

14.3天津家具七廠的紅外木材干燥爐現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試準(zhǔn)備169

14.4天津家具七廠的紅外木材干燥爐現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析170

14.5天津家具七廠的紅外木材干燥爐改進(jìn)前、后的木板中心層溫度對(duì)比曲線171

14.6木材干燥指標(biāo)對(duì)比及鑒定172

第15章我國(guó)木材干燥技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景174

15.1我國(guó)木材干燥的責(zé)任與地位174

15.2我國(guó)木材干燥技術(shù)的現(xiàn)狀174

15.3我國(guó)木材干燥技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新175

15.4創(chuàng)新技術(shù)的基石——干燥理論的基礎(chǔ)研究176

15.5木材紅外干燥小結(jié)178

第6篇中藥飲片熱風(fēng)與紅外干燥基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究及果蔬干燥研究進(jìn)展

第16章中藥資源、中藥飲片的加工與干燥進(jìn)展180

16.1中藥資源與分類180

16.2中藥飲片的加工與藥性180

16.3中藥飲片工程干燥簡(jiǎn)介181

第17章中藥飲片熱風(fēng)干燥基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究183

17.1實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試儀器183

17.2實(shí)驗(yàn)方案與測(cè)點(diǎn)分布184

17.327種飲片熱風(fēng)干燥基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究185

17.4影響飲片熱風(fēng)干燥質(zhì)量的主要因素194

第18章中藥飲片紅外干燥工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究200

18.1實(shí)驗(yàn)裝置與測(cè)溫點(diǎn)分布200

18.2輻射器的發(fā)射率及飲片吸收率200

18.3中藥飲片紅外輻射干燥換熱的四大特性202

18.4輻射板溫度對(duì)干球溫度及干燥速率的影響202

18.5輻射板溫度與干球溫度、干燥速率的關(guān)系203

18.6爐內(nèi)紅外空間電功率密度對(duì)干燥速率的影響205

18.7飲片料層厚度對(duì)紅外干燥過(guò)程的影響206

18.8輻射板的優(yōu)化布置方案207

18.927種飲片工業(yè)生產(chǎn)紅外干燥基本實(shí)驗(yàn)研究208

第19章檳榔的紅外輻射振動(dòng)流化干燥實(shí)驗(yàn)研究218

19.1檳榔的紅外輻射螺旋振動(dòng)流化干燥動(dòng)力學(xué)研究218

19.2檳榔在固定床中的基本干燥規(guī)律220

第20章紅外輻射加熱技術(shù)在果蔬脫水干燥中的應(yīng)用研究222

20.1概述222

20.2果蔬脫水紅外輻射加熱干燥原理與數(shù)學(xué)模型222

20.3紅外輻射加熱技術(shù)在果蔬干燥中的應(yīng)用研究225

20.4特征遠(yuǎn)紅外技術(shù)用于果蔬干制的研究228

20.5結(jié)論231

第7篇中藥飲片、果蔬干燥熱風(fēng)、振動(dòng)流化、紅外輻射、微波藥丸干燥機(jī)的工程應(yīng)用與進(jìn)展

第21章中藥飲片、果蔬干燥熱風(fēng)、振動(dòng)流化、紅外輻射、微波藥丸干燥機(jī)的工程應(yīng)用234

21.1熱風(fēng)對(duì)流干燥機(jī)234

21.2水平槽型、圓環(huán)式振動(dòng)流化干燥機(jī)236

21.3紅外輻射加熱螺旋與遠(yuǎn)紅外振動(dòng)式流化干燥機(jī)238

21.4微波藥丸干燥殺菌機(jī)239

第22章中藥飲片、果蔬干燥機(jī)工程進(jìn)展241

22.1回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)241

22.2三環(huán)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)簡(jiǎn)介242

22.3三環(huán)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的特點(diǎn)242

22.4三環(huán)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的主要干燥指標(biāo)與各種干燥機(jī)(爐)主要指標(biāo)對(duì)比244

22.5三環(huán)轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的干燥動(dòng)力學(xué)分析245

22.6充分利用高品位的能量246

符號(hào)說(shuō)明249

參考文獻(xiàn)250