紅外輻射加熱干燥

加熱法簡介

加熱干燥的方式有傳導（包括對流）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)，與常見的白熾燈的結構相同，外形上有所區(qū)別,鎢絲被加熱到2000K以上，透過玻璃外殼發(fā)射出來的紅外輻射集中在1～3微米以內(nèi)，稱為近紅外加熱。70年代起出現(xiàn)了遠紅外加熱技術，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)射出來的紅外輻射大都在4微米以外。遠紅外加熱器的工作溫度較低，經(jīng)支架等的熱傳導損失、無用的輻射損失都可大大減小。其次，遠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)轉變成輻射能的效率。另一方面，大部分干燥過程要求把油漆中的有機溶劑或谷物中的水分揮發(fā)掉，各種有機溶劑和水在 4～25微米范圍內(nèi)有很多吸收帶，容易吸收長波紅外。因而提高了輻射的利用率。遠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)理論問題，也探討了紅外干燥中的工程問題，并介紹大量的紅外干燥實驗研究及紅外干燥應用研究。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氣紅外輻射加熱器；第3篇介紹了紅外熱輻射干燥動力學－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、實驗室實驗與工程研究；第6篇介紹了中藥飲片熱風與紅外干燥工業(yè)生產(chǎn)基礎數(shù)據(jù)實驗研究及果蔬應用干燥研究；

第7篇介紹了中藥飲片、果蔬干燥機及高效節(jié)能干燥機進展。

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

褚治德，天津大學機械學院，教授、博導，多年從事能源動力領域的教學與科研工作，從事紅外輻射加熱干燥原理與應用的研究工作，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愛因斯坦光電效應量子論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輻射與對流換熱熱流密度的計算022

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

第3章國際與國內(nèi)紅外標準、量子學說和分子內(nèi)部的能級034

3.1國際標準紅外輻射波長的劃分034

3.2歷史上對紅外區(qū)波段的劃分035

3.3紅外國家標準與國際標準036

3.4量子學說和分子內(nèi)部的能級036

3.5分子的振動機理——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量040

第2篇電紅外與燃氣紅外輻射加熱器

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高溫燒結直熱式YHW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章燃氣紅外輻射加熱器054

5.1表面燃燒式多孔陶瓷板燃氣紅外輻射加熱器054

5.2多孔陶瓷板金屬網(wǎng)燃氣紅外輻射加熱器055

5.3金屬網(wǎng)燃氣紅外輻射加熱器055

5.4多孔介質(zhì)燃氣紅外輻射加熱器056

5.5非回流式燃氣燃燒輻射管紅外輻射加熱器057

5.6回流式燃氣燃燒輻射管紅外輻射加熱器058

5.7催化氧化燃氣燃燒紅外輻射加熱器059

第3篇紅外熱輻射干燥動力學及工程干燥優(yōu)化溫度的選擇

第6章紅外熱輻射干燥動力學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毛細管對水分的束縛力071

6.5平衡水分和自由水分073

6.6木材的纖維飽和點及平衡含水率074

6.7典型毛細管多孔膠體結構特點077

6.8水同物料的結合能與單位脫水量的能耗078

第7章紅外熱輻射干燥動力學Ⅱ——影響紅外干燥速率的外在因素081

7.1國內(nèi)外干燥理論綜述081

7.2非穩(wěn)態(tài)紅外干燥動力學方程083

7.3料層厚度對干燥速率的影響084

7.4物料初濕含量對干燥速率的影響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毛細管多孔膠體干燥的優(yōu)化溫度選擇086

8.3毛細管多孔體干燥的優(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)化選擇及兩實際物體表面間的輻射換熱計算087

第4篇涂料的紅外干燥及薄層涂膜(烤漆)干燥試驗研究

第9章涂料的紅外輻射090

9.1涂膜簡介090

9.2涂料分類及涂膜生成機理簡介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介100

10.2紅外輻射涂膜烘道設計101

10.3高溫定向輻射紅外干燥開放式烘道102

第11章紅外輻射加熱在涂裝工程中的應用105

11.1國內(nèi)外紅外輻射薄層烤漆進展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的研究與應用119

11.8紅外輻射技術在紡織行業(yè)中的應用138

11.9紅外輻射技術在塑料加工中的應用141

11.10紅外輻射在造紙烘干工藝中的實驗研究143

第5篇木材內(nèi)部水分遷移的理論、實驗室實驗與工程研究

第12章恒條件與變條件下干燥過程的實驗規(guī)律150

12.1國內(nèi)外恒條件與變條件下干燥過程實驗簡述150

12.2變條件下的模擬實驗方案150

12.3升溫速率對干燥的影響152

12.4升速段增濕對干燥速率的影響154

12.5恒速段吹風對干燥速率的影響155

12.6降速段降溫對干燥速率的影響156

12.7間斷輻照對干燥動力學的影響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)的毛細管理論158

13.2木材內(nèi)部水分蒸發(fā)(遷移)的溫度應力理論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高溫與低溫熱風干燥木材的含水率、板溫與自由水分的蒸發(fā)面位置166

第14章木材干燥過程的工程現(xiàn)場試驗研究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)場測試準備169

14.4天津家具七廠的紅外木材干燥爐現(xiàn)場測試與分析170

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

14.6木材干燥指標對比及鑒定172

第15章我國木材干燥技術的現(xiàn)狀與發(fā)展前景174

15.1我國木材干燥的責任與地位174

15.2我國木材干燥技術的現(xiàn)狀174

15.3我國木材干燥技術的發(fā)展與創(chuàng)新175

15.4創(chuàng)新技術的基石——干燥理論的基礎研究176

15.5木材紅外干燥小結178

第6篇中藥飲片熱風與紅外干燥基礎數(shù)據(jù)實驗研究及果蔬干燥研究進展

第16章中藥資源、中藥飲片的加工與干燥進展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介181

第17章中藥飲片熱風干燥基礎數(shù)據(jù)實驗研究183

17.1實驗裝置及測試儀器183

17.2實驗方案與測點分布184

17.327種飲片熱風干燥基礎數(shù)據(jù)實驗研究185

17.4影響飲片熱風干燥質(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)基礎數(shù)據(jù)實驗研究200

18.1實驗裝置與測溫點分布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、干燥速率的關系203

18.6爐內(nèi)紅外空間電功率密度對干燥速率的影響205

18.7飲片料層厚度對紅外干燥過程的影響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)紅外干燥基本實驗研究208

第19章檳榔的紅外輻射振動流化干燥實驗研究218

19.1檳榔的紅外輻射螺旋振動流化干燥動力學研究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在果蔬脫水干燥中的應用研究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)學模型222

20.3紅外輻射加熱技術在果蔬干燥中的應用研究225

20.4特征遠紅外技術用于果蔬干制的研究228

20.5結論231

第7篇中藥飲片、果蔬干燥熱風、振動流化、紅外輻射、微波藥丸干燥機的工程應用與進展

第21章中藥飲片、果蔬干燥熱風、振動流化、紅外輻射、微波藥丸干燥機的工程應用234

21.1熱風對流干燥機234

21.2水平槽型、圓環(huán)式振動流化干燥機236

21.3紅外輻射加熱螺旋與遠紅外振動式流化干燥機238

21.4微波藥丸干燥殺菌機239

第22章中藥飲片、果蔬干燥機工程進展241

22.1回轉轉筒干燥機241

22.2三環(huán)轉筒干燥機簡介242

22.3三環(huán)轉筒干燥機的特點242

22.4三環(huán)轉筒干燥機的主要干燥指標與各種干燥機(爐)主要指標對比244

22.5三環(huán)轉筒干燥機的干燥動力學分析245

22.6充分利用高品位的能量246

符號說明249

參考文獻250