哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

1、<p>　　YHL150—14—G拱形軟基節(jié)能遠(yuǎn)紅外烘干爐輻射場(chǎng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　這篇論文以節(jié)能優(yōu)化為目的采用拋物面反射的遠(yuǎn)紅外輻射裝置進(jìn)行系統(tǒng)的分析得出最佳的結(jié)果，并且也對(duì)測(cè)試面的吸收特點(diǎn)進(jìn)行處理分析，通過大量的數(shù)據(jù)分析計(jì)算出測(cè)試面所需的最佳溫度以及對(duì)應(yīng)的最佳匹配度。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是利用遠(yuǎn)紅外輻

2、射加熱根據(jù)對(duì)象不同的干燥加熱而設(shè)計(jì)的拱形軟基爐。</p><p>　　本論文的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是輻射場(chǎng)的優(yōu)化?？臻g溫度分布不均是影響輻射效率以及效果的重要因素，因此在論文中首先建立了直照度的模型并對(duì)微元環(huán)進(jìn)行了直照度分析；其次，根據(jù)直照度的分析模型建立反射照度模型。基于直照度的模型。最后，對(duì)比分析直照度、反射照度各自的影響因素并對(duì)他們綜合因素的影響得出有用結(jié)論。有關(guān)紅外技術(shù)的研究，在分析當(dāng)前紅外輻射吸收設(shè)計(jì)理論和應(yīng)用的基

3、礎(chǔ)上，提出了最佳的匹配吸收設(shè)計(jì)方案[1]。對(duì)于工程背景，比較了軟基涂層熱風(fēng)干燥與紅外線干燥的特點(diǎn)，分析了紅外干燥優(yōu)點(diǎn)和難點(diǎn)以及必須解決的問題，研究確定了符合最佳匹配的元件表面溫度；進(jìn)行了滿足輻射場(chǎng)要求的輻射器的科學(xué)布置，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單低廉的溫度控制以及帶基保護(hù)的機(jī)、熱連鎖結(jié)構(gòu)和參數(shù)，取得了節(jié)能、提高生產(chǎn)率和提高產(chǎn)品質(zhì)量的多重效果[1]。取得的結(jié)果也可以作為其他遠(yuǎn)紅外輻射節(jié)能加熱設(shè)計(jì)時(shí)的參考。</p><p>　　本論

4、文還對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行了結(jié)果分析和一些必要的討論，得出了一些有用的結(jié)論對(duì)用于實(shí)際生產(chǎn)是很有幫助的。本論文解決的主要手段是利用計(jì)算機(jī)編制程序進(jìn)行大量的計(jì)算得出目標(biāo)要求的結(jié)果，這里我采用Matlab 7.1編制程序。論文主要作出模型的可視化以更形象的表達(dá)主要思路。</p><p>　　關(guān)鍵詞 最佳匹配吸收方案；節(jié)能；遠(yuǎn)紅外烘干；均勻度；輻射場(chǎng)優(yōu)化；軟基涂層</p><p>　　YHL150-14-

5、Genergy-saving Radiation Field and Far Infrared Drying Furnace Arch Soft Foundation Structure Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper for the purpose of energy saving opt

6、imization using parabolic system device of far infrared radiation and the analysis of the best results, and also to test the absorption characteristics of the process analysis, by analyzing a large amount of data to calc

7、ulate the optimum temperature required for the test surface as well as the corresponding optimal matching degree. The content of this design is used according to different objects of far-infrared radiation heating dry he

8、ating furnace</p><p>　　The design key of this paper is the optimization of radiation field. Spatial temperature distribution are the important factors influencing the radiation efficiency and effect, so

9、 in the thesis, first of all, the establishment of a direct illumination model and the micro yuan ring was direct illumination analysis; Secondly, according to the analysis model of direct illumination reflected illumina

10、tion model is set up. Based on the model of direct illumination. Finally, the comparative analysis of</p><p>　　This paper also to the whole model were analyzed the results and some necessary discussions, som

11、e useful conclusions are drawn for the actual production are of great help/very helpful. In this paper to solve the main measure is calculated using a computer program for a lot of goals and objectives of a result, here

12、I 7.1 program based on Matlab. Paper mainly make a model of visualization to more image expression of the main train of thought.</p><p>　　Keywords The best match to absorb, Energy saving, Far infrared drying

13、, Uniformity, Radiation field optimization, Soft coating.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第1章 緒論- 1 -&l

14、t;/p><p>　　1.1 課題背景與機(jī)理- 1 -</p><p>　　1.2 具體設(shè)計(jì)思路- 2 -</p><p>　　1.3 紅外節(jié)能原理- 3 -</p><p>　　第2章 輻照度- 4 -</p><p>　　2.1 問題重述及討論- 4 -</p><p>　　2.2 模

15、型假設(shè)- 5 -</p><p>　　2.3 符號(hào)說明- 6 -</p><p>　　2.4 模型建立- 6 -</p><p>　　2.4.1 最佳匹配吸收- 6 -</p><p>　　2.4.2 紅外線加熱器的輻照度計(jì)算- 9 -</p><p>　　2.4.3 直照度的數(shù)學(xué)推導(dǎo)- 10 -</

16、p><p>　　2.4.4 反照度的數(shù)學(xué)推導(dǎo)- 13 -</p><p>　　2.5 基于直照度上的反照度幾何模型- 15 -</p><p>　　2.6 兩根管的疊加- 20 -</p><p>　　2.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)- 21 -</p><p>　　2.8 輻射器與走帶機(jī)構(gòu)的連鎖控制- 22 -</p&g

17、t;<p>　　2.9 本章小結(jié)- 23 -</p><p>　　第3章 烘干爐設(shè)計(jì)方案- 24 -</p><p>　　3.1 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)- 24 -</p><p>　　3.2 遠(yuǎn)紅外參數(shù)- 25 -</p><p>　　3.3 輻射器單支功率，支數(shù)及其布置設(shè)計(jì)- 25 -</p><p>

18、;　　3.3.1 各個(gè)輻射管的表面負(fù)荷- 26 -</p><p>　　3.3.2 輻射管的單支功率- 26 -</p><p>　　3.3.3 總支數(shù)和總功率的驗(yàn)算- 26 -</p><p>　　3.4 烘干爐其他設(shè)計(jì)- 26 -</p><p>　　3.4.1 輻射涂料的選取- 26 -</p><p>

19、;　　3.4.2 反射罩的選取- 26 -</p><p>　　3.4.3 輻射加熱裝置及輻射器的組合與工藝布置- 26 -</p><p>　　3.4.4 熱電偶的布置- 27 -</p><p>　　3.4.5 通風(fēng)控制- 27 -</p><p>　　3.4.6 爐體保溫- 27 -</p><p>　

20、　3.4.7 爐溫控制- 27 -</p><p>　　3.4.8 反射裝置設(shè)計(jì)- 27 -</p><p>　　3.5 本章小結(jié)- 28 -</p><p>　　第4章 程序部分- 29 -</p><p>　　4.1 光譜曲線程序：- 29 -</p><p>　　4.2 黑體光譜輻射程序- 29 -&

21、lt;/p><p>　　4.3 最優(yōu)匹配度曲線程序- 30 -</p><p>　　4.4 微元環(huán)的直照度程序- 31 -</p><p>　　4.5 一根熱元件的直射照度- 34 -</p><p>　　4.6 微元環(huán)的反射照度- 37 -</p><p>　　4.7 一根熱元件的反射照度- 40 -</

22、p><p>　　4.8 一根熱元件的總輻照度- 43 -</p><p>　　4.9 兩根管疊加- 49 -</p><p>　　4.10 y的優(yōu)化程序- 54 -</p><p>　　4.11 y0的優(yōu)化程序- 59 -</p><p>　　4.12 本章小結(jié)- 64 -</p><p>

23、;　　第5章 產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析- 65 -</p><p>　　5.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)價(jià)值分析- 65 -</p><p>　　5.1.1 價(jià)值分析概述- 65 -</p><p>　　5.2 產(chǎn)品開發(fā)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析- 67 -</p><p>　　5.2.1 技術(shù)可行性分析- 67 -</p><p>　

24、　5.2.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析- 68 -</p><p>　　結(jié) 論- 66 -</p><p>　　致 謝- 67 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 68 -</p><p>　　附錄A 外文文獻(xiàn)- 69 -</p><p>　　附錄B中文翻譯- 74 -</p><p><

25、;b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景與機(jī)理</b></p><p>　　遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)興起于70年代初，在第二次世界大戰(zhàn)期間，廣泛應(yīng)用用工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究以及軍事領(lǐng)域，尤其是局勢(shì)方面比較突出，例如紅外偵察、紅外夜視、紅外制導(dǎo)、紅外成像制導(dǎo)、紅外音聲等,這些都是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)和未來戰(zhàn)爭(zhēng)中必不可少的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略手段。其次，它是重點(diǎn)推廣的一

26、項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。遠(yuǎn)紅外加熱器有板狀、管狀、燈狀和燈口狀幾種，所用的能源以電能為主，但是也可以利用煤氣，蒸汽、沼氣和煙道氣等，利用這項(xiàng)技術(shù)提高加熱效率，重要的是要提高被加熱物料對(duì)輻射線的吸收能力，使其分子振動(dòng)波長(zhǎng)與遠(yuǎn)紅外光譜的波長(zhǎng)相匹配。因此，此項(xiàng)及時(shí)在利用的過程中，我們要按照“因材施用”的原則，根據(jù)被加熱物的實(shí)際要求來選擇合適的輻射元件，合適的輻射涂層材料，以及要注意改善加熱體的表面狀況。</p><p>　　與傳統(tǒng)

27、的蒸汽、熱風(fēng)和電阻等加熱方法相比，紅外加熱具有一下五個(gè)常見特點(diǎn)：加熱速度快、新產(chǎn)品質(zhì)量好、設(shè)備占地面積小、節(jié)能節(jié)約和加熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際調(diào)查我們可知道，用它代替電加熱，一般可節(jié)電30%左右，在有些場(chǎng)合甚至可達(dá)60%～70%。為此，這項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、食品、藥品、木材、皮革、紡織品、茶葉、煙草等很多種制品或物料的加熱熔化、干燥、整形、消費(fèi)、固化等不同的加工要求。在早期應(yīng)用中，用紅外燈泡作為輻射源，由于受到種種限制，只能作

28、為近紅外能輻射源，再后來，日本科學(xué)家研究出來氧化鎂管和碳化硅板，紅外加熱效果得到比較明顯的提高。一般認(rèn)為，對(duì)木材、皮革、油漆等有機(jī)物質(zhì)、高分子物質(zhì)及含水物質(zhì)的加熱干燥，其效果最為顯著。在一些場(chǎng)合，這項(xiàng)技術(shù)與硅酸鋁耐火纖維保溫材料同爐應(yīng)用的效果甚佳。</p><p>　　遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)是一門新興科學(xué)，近幾年隨著遠(yuǎn)紅外生產(chǎn)品種和數(shù)量的不斷增多，它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)日益引起人們的重視，因此研究遠(yuǎn)紅外輻

29、射材料和應(yīng)用于發(fā)有著廣闊的前景。隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展, 能源的供需矛盾日益加深。日本由于缺乏能源資源,對(duì)節(jié)能技術(shù)給予高度的重視。日本在1964年開始研制遠(yuǎn)紅外輻射元件,70年代初已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn), 從此遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)迅速發(fā)展成為一個(gè)新興領(lǐng)域, 由于其明顯的節(jié)能效果, 越來越多的國(guó)家重視這一技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。經(jīng)過許多科技工作者的研究, 先后制造出了比溫度計(jì)靈敏度高的多的紅外探測(cè)器、人造紅外輻射源、精密的紅外光譜分析儀器——紅外光譜

30、儀。目前探測(cè)器的靈敏度可以比普通的水銀溫度計(jì)高1萬(wàn)倍; 利用激光技術(shù)生產(chǎn)的紅外束, 可使照到樣品上的功率密度比太陽(yáng)能高1億倍; 紅外光譜儀分解光譜的性能也比牛頓分光法高出1千倍[1]。遠(yuǎn)紅外輻射材料的節(jié)能原理為：遠(yuǎn)紅外輻射材料對(duì)其它能量的有效轉(zhuǎn)換和被加熱物質(zhì)的分子振動(dòng)所吸收，而達(dá)到加熱、干燥等目的，它具有節(jié)能、加熱升溫快，無(wú)污染，熱效率高等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于紡織、印染、機(jī)電、印刷、玻璃退火、食品加工和醫(yī)療保健、</p>&

31、lt;p>　　遠(yuǎn)紅外加熱理論：發(fā)熱體的輻射光譜與吸收體的吸收光譜曲線相匹配時(shí)，熱效率最高。只有當(dāng)被加熱物的厚度在紅外光譜測(cè)量厚度時(shí)，遠(yuǎn)紅外的匹配吸收理論才正確。</p><p>　　本課題是設(shè)計(jì)YHL150-14-G烘干爐。它具有這些優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）工件通過速度快；（2）強(qiáng)輻射，完全輻射（對(duì)流不記），烘烤均勻，成品效果佳等特點(diǎn)。</p><p&g

32、t;　　由于強(qiáng)輻射、通過速度快，所以本課題要求所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)紅外烘干爐要求工件所處的溫度場(chǎng)很均勻。</p><p><b>　　具體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本課題設(shè)計(jì)通過熱電偶測(cè)定爐內(nèi)溫度，并用可控硅自動(dòng)控溫，同時(shí)注意符合輻射吸收的定向集中輻射、最佳光譜匹配和最佳綜合效益原則。在設(shè)計(jì)中，可調(diào)節(jié)最佳輻射距離。在處理最佳均勻溫度場(chǎng)時(shí)，在確定最佳輻射溫度的前提下，

33、利用受熱物體任意點(diǎn)處的溫度與輻照度成正比的關(guān)系，通過比較空間任意點(diǎn)的輻照度，尋找?guī)讉€(gè)點(diǎn)的輻照度中插值最小的輻射器的距離，并進(jìn)行調(diào)節(jié)、比較，尋找最佳輻射器間距，最終達(dá)到輻照度近似均勻一致。由于本部分計(jì)算量特別大而且復(fù)雜，在本設(shè)計(jì)中有很大的比例，需要計(jì)算內(nèi)容也很大。</p><p><b>　　紅外節(jié)能原理</b></p><p>　　高溫遠(yuǎn)紅外加熱的核心技術(shù)是高溫紅外涂

34、料的研究與應(yīng)用。其節(jié)能機(jī)理簡(jiǎn)單地說有如下三點(diǎn)： (1)熱傳遞的基本方式，即傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。當(dāng)爐體溫度在900以上時(shí)，熱量傳遞給爐膛，熱輻射是對(duì)流的15倍，熱量傳遞以輻射為主，約占90%以上，高溫物體的熱能傳入低溫物體。當(dāng)爐窯耐火磚內(nèi)表面涂上該涂料后，該涂料涂層與原耐火磚相比，從0.6～0.8上升到0.98，這時(shí)爐內(nèi)表面吸熱量大大增加。但由于涂料本身在高溫下輻射率高達(dá)97%，根據(jù)波爾茲曼四次方定律，即物體表面熱輻射能力與其絕對(duì)溫

35、度的四次方成正比。隨著溫度的升高，爐內(nèi)表面熱輻射能力即以四次方的數(shù)值躍增，從而使?fàn)t堂內(nèi)的熱效率顯著提高，達(dá)到節(jié)能的目的。由于爐內(nèi)溫度升高，燃料的燃燒更加充分，節(jié)能效果因此更顯著。</p><p>　　(2)高溫遠(yuǎn)紅外涂料由強(qiáng)輻射材料組成，高溫下輻射遠(yuǎn)紅外波，這些紅外波的穿透能力極強(qiáng)，能穿透被加熱物體和燃料本身，使被加熱物體里外層同時(shí)受熱。穿透燃料里層時(shí)，使里層的燃料分子吸收紅外波而產(chǎn)生能級(jí)躍遷，放出能量，加速燃料

36、的燃燒，改善燃料的燃燒狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能的目的。 (3)由于爐堂內(nèi)壁涂了遠(yuǎn)紅外涂料后，涂層表面溫度顯著增加，但它本身的吸收熱量很少，只有耐火磚的1/10，大部分熱量被它輻射回來，使?fàn)t內(nèi)溫度明顯提高。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的情況來看，一般提高50～100。由于輻射作用，爐內(nèi)熱風(fēng)產(chǎn)生循環(huán)，冷空氣產(chǎn)生逆流，其煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間增加，產(chǎn)生二次燃燒，排煙溫度降低，熱損失減少，從而提高了熱效率。 總之，各類高溫窯爐內(nèi)壁刷涂高溫遠(yuǎn)紅外涂料后，可減少

37、爐壁熱損失，提高爐內(nèi)熱輻射；同時(shí)被加熱物體的熱吸收性能也相應(yīng)得到改善，從而提高了加熱效率，達(dá)到節(jié)能的目的。</p><p><b>　　輻照度</b></p><p><b>　　問題重述及討論</b></p><p>　　如圖2-1所示，計(jì)算管狀輻射元件安置在拋物面型反射罩中對(duì)測(cè)試面上任意一點(diǎn)的輻照度，其中拋物面開口寬度

38、為，深度為，管狀輻射元件長(zhǎng)為，測(cè)試面為曲面，半徑為R，輻射元件半徑為（如圖2-2）。目標(biāo)要求在多個(gè)拋物面和輻射元件組合下，</p><p>　　圖2-1 紅外輻射簡(jiǎn)易裝置</p><p>　　圖2-2 紅外輻射平面示意圖</p><p>　　調(diào)節(jié)y和y0(見圖2-3)使測(cè)試面上受熱比較均勻；其次選擇最適合的溫度使測(cè)試面的吸收程度最高，即最佳匹配吸收。本論文中取，，，

39、，測(cè)試面垂直軸且到坐標(biāo)平面距離為，測(cè)試面上的涂料為二甲苯溶劑。</p><p>　　圖2-3 輻射器與反射罩位置調(diào)節(jié)圖</p><p>　　由目標(biāo)要求可知，先要在滿足最佳匹配吸收的條件下來獲得輻射元件的最佳溫度，其次用微分幾何來解決測(cè)試面上任意一點(diǎn)的輻照度問題。很顯然，用全部拋物面和輻射元件來推導(dǎo)對(duì)整個(gè)測(cè)試面的輻照度是相當(dāng)復(fù)雜的，因?yàn)檎麄€(gè)反射面不能用一個(gè)具體的函數(shù)來表達(dá)且y和y0的調(diào)節(jié)使得

40、它們不斷變化，因此我們從拋物面群中取出一個(gè)拋物面，再在輻射元件上取一個(gè)微元環(huán)，建立微元環(huán)對(duì)測(cè)試面輻射的幾何模型，最后進(jìn)行疊加就可以了。</p><p><b>　　模型假設(shè)</b></p><p>　?。?）輻射元件為光滑的管狀元件，其表面的輻射度均勻且為理想的朗伯源；</p><p>　?。?）只計(jì)算輻射元件產(chǎn)生的輻照度，但被輻射元件本身遮擋

41、的部分不計(jì)，而且有其他處產(chǎn)生的輻照度忽略不計(jì)；</p><p>　?。?）反射罩的反射率為1，軸通過輻射元件的中點(diǎn)，加熱管平行于軸，工作表面垂直于軸；</p><p>　?。?）輻射元件只對(duì)測(cè)試面上長(zhǎng)為，寬為的范圍內(nèi)起主要貢獻(xiàn)作用，對(duì)于范圍之外的貢獻(xiàn)可忽略；</p><p>　　（5）均勻度比較時(shí)只計(jì)算核心區(qū)域，邊沿處不考慮；</p><p>

42、;　　（6）拋物面的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于輻射元件的長(zhǎng)度；</p><p>　?。?）本論文中只考慮遠(yuǎn)紅外輻射，對(duì)流不予考慮。</p><p><b>　　符號(hào)說明</b></p><p>　　表示拋物面的開口寬度；</p><p><b>　　表示拋物面的深度；</b></p><p>

43、;　　表示輻射元件的長(zhǎng)度；</p><p>　　表示輻射元件的半徑；</p><p>　　表示兩輻射元件之間的距離；</p><p>　　y0表示輻射元件軸心距拋物面頂點(diǎn)的距離；</p><p>　　表示吸收物質(zhì)的波長(zhǎng)；</p><p>　　表示涂料的光譜吸收率；</p><p><b&g

44、t;　　表示自然對(duì)數(shù)的底；</b></p><p>　　表示所吸收的輻射能量；</p><p><b>　　表示光譜輻射力，；</b></p><p>　　表示黑體的熱力學(xué)溫度，；</p><p>　　表示溫度為的物體的黑體輻射力；</p><p>　　表示輻射元件的直輻照度；<

45、/p><p>　　表示輻射元件的反射照度；</p><p>　　表示一個(gè)微元環(huán)的直輻照度；</p><p>　　表示輻射元件上一點(diǎn)到測(cè)試面上一點(diǎn)的距離；</p><p>　　表示一點(diǎn)對(duì)測(cè)試面上一點(diǎn)的反射照度。</p><p><b>　　模型建立</b></p><p><

46、;b>　　最佳匹配吸收</b></p><p>　　由于不同物質(zhì)有不同的紅外吸收光譜，各種涂料的吸收光譜主要是用儀器測(cè)量得到，結(jié)果表明吸收率隨波長(zhǎng)變化而變化；由儀器描繪的吸收曲線極其復(fù)雜，難以用具體的函數(shù)來表達(dá)，為了解決這個(gè)問題我們可以采用曲線擬合或?qū)⑵浜?jiǎn)化成折線，這里我們采用多個(gè)小段的折線代替吸收曲線。對(duì)于二甲苯我們?nèi)?7個(gè)點(diǎn)如下頁(yè)表2-1所示。 </p><p>　　

47、表2-1 二甲苯的吸收光譜</p><p>　　將上表中的點(diǎn)依次首尾相連得到模擬吸收光譜圖(如圖2-4)，得到吸收光譜后我們就可以選取最適溫度使二甲苯的吸收最大。</p><p>　　圖2-4 二甲苯的吸收光譜曲線</p><p>　　對(duì)于任意一段折線我們建立這一段的方程：</p><p><b>　?。?-1）</b>

48、</p><p>　　有量子力學(xué)理論得到的普朗克定律：</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　式中：表示光譜輻射力，；</p><p><b>　　表示波長(zhǎng)，；</b></p><p>　　表示黑體的熱力學(xué)溫度，；</p><

49、p><b>　　表示自然對(duì)數(shù)的底；</b></p><p>　　表示第一輻射常量，其值為；</p><p>　　表示第二輻射常量，其值為。</p><p>　　由此給定溫度后就可以得二甲苯的全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收輻射能量：</p><p><b>　?。?-3）</b></p>&

50、lt;p>　　式中表示所吸收的輻射能量。</p><p>　　從而，相對(duì)匹配度為：</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　式中表示溫度為的物體的黑體輻射力，， 。</p><p>　　對(duì)上的推導(dǎo)我們可以對(duì)不同的溫度求出相應(yīng)的匹配度，然后找出最佳匹配度，具體做法：將溫度賦予初值300，以

51、1為步長(zhǎng)逐步增加到700，用計(jì)算機(jī)擬合得到的結(jié)果如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-5 相對(duì)匹配度曲線</p><p>　　從上圖得到，最佳匹配吸收點(diǎn)是在溫度為426時(shí)獲得，此時(shí)對(duì)應(yīng)的相對(duì)匹配吸收為0.17989。到這里我們得到了所需的最佳溫度，下面將進(jìn)行測(cè)試面上均勻度分析。</p><p>　　紅外線加熱器的輻照度計(jì)算</p><p&g

52、t;　　從簡(jiǎn)易模型可知，照射到測(cè)試面上某點(diǎn)的紅外線來自兩個(gè)部分：一部分是由輻射元件發(fā)出直接照射到點(diǎn)；另一部分是由輻射元件發(fā)出經(jīng)反射罩反射后照射到點(diǎn)，因此照射到點(diǎn)的輻照度(記為)是由輻射元件發(fā)出直接照射到點(diǎn)的輻照度(后稱為直輻照度，記為)與輻射元件發(fā)出經(jīng)反射罩反射后照射到點(diǎn)的輻照度(后稱為反射照度，記為)之和，即有，。</p><p>　　管狀輻射元件是一柱面輻射源，柱面的大小與拋物面相比不能看作無(wú)限小，因而不能將

53、其看作點(diǎn)光源；由于反射罩的存在，也不能將其看作線輻射源。因此我們將熱源件表面先分割成多個(gè)小微元環(huán)，在將一個(gè)環(huán)分割成一些小微元面，可將近似看作一個(gè)點(diǎn)輻射源，計(jì)算出對(duì)點(diǎn)的輻照度，然后對(duì)整個(gè)圓環(huán)進(jìn)行積分，最后將全部的微元環(huán)進(jìn)行疊加，這樣就得到了整個(gè)測(cè)試面上的輻照度，當(dāng)然點(diǎn)的輻照度也就知道了。</p><p><b>　　直照度的數(shù)學(xué)推導(dǎo)</b></p><p>　　在輻射元

54、件上任意取一點(diǎn)，在附近取一小微元，則由蘭貝特定律和輻射定律可知，在測(cè)試面上點(diǎn)處的直輻照度為：</p><p><b>　　圖2-6 直照度</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中是輻射元件表面處的定向輻射強(qiáng)度， l是，兩點(diǎn)之間的距離，為處輻射元件表面外法線與所成的夾角，為測(cè)試面上點(diǎn)

55、處法線與所成的夾角。(如圖2-6)</p><p>　　由假設(shè)可知，定向輻射強(qiáng)度是一常數(shù)，其大小為：L=M/，是輻射元件表面的輻射強(qiáng)度，因而（2-5）式為：</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　對(duì)此式進(jìn)行微元環(huán)上積分，就得到一個(gè)微元環(huán)對(duì)點(diǎn)處的直輻照度，因而有：</p><p><b&

56、gt;　?。?-7）</b></p><p>　　式中表示一個(gè)微元環(huán)的直輻照度。</p><p>　　由我們的假設(shè)，上式可以簡(jiǎn)化為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，<

57、;/b></p><p><b>　　，， </b></p><p>　　為測(cè)試面點(diǎn)處的法線與軸夾角，R為測(cè)試屏半徑。</p><p>　　由最佳匹配度吸收原則可知，測(cè)試面上的最佳溫度為426，因而我們?cè)O(shè)計(jì)的輻射器溫度應(yīng)在400—450，在這里我們暫取選取700。熱元環(huán)的寬度選取0.001，，測(cè)試面距原點(diǎn)的距離為0.4，圓環(huán)的圓周上以為

58、步長(zhǎng)，圓環(huán)的圓心為(0，0.04，0)，拋物線的開口為200，深為100，測(cè)試面上以邊長(zhǎng)2的正方形中求一個(gè)熱元環(huán)對(duì)各點(diǎn)的直輻照度如下頁(yè)圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 微元環(huán)的直照度</p><p>　　從上圖可以看出，輻射能量大部分是集中在中心區(qū)域；在方向受到拋物線開口的限制，測(cè)試面上的輻射只能在約(-0.5，0.5)范圍內(nèi)有效；在方向離中心較遠(yuǎn)處輻射能量約為0(約是在0.0

59、083~0.0099)，而最大值約為0.6838，遠(yuǎn)大于邊沿地區(qū)，這樣說來兩個(gè)相隔一定距離的微元環(huán)就影響很小，最后將全部的微元環(huán)進(jìn)行疊加，就是一根輻射元件對(duì)測(cè)試面的直輻照度如下頁(yè)圖2-8所示。</p><p>　　圖2-8 單根熱元件的直輻照度</p><p>　　正如分析所說，疊加的結(jié)果是相當(dāng)令人滿意的。他們的誤差也可以忽略不計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中從方向來說，利用1范圍內(nèi)，也就是說邊沿地區(qū)

60、不是利用的主要區(qū)。因此在做微元環(huán)對(duì)測(cè)試面的輻照度時(shí)，僅考慮正對(duì)面的1的長(zhǎng)形區(qū)域就滿足了。</p><p><b>　　反照度的數(shù)學(xué)推導(dǎo)</b></p><p>　　如圖2-9所示，任取輻射元件表面上某點(diǎn)，設(shè)有一束射線沿方向發(fā)射，經(jīng)反射罩反射后沿方向照射到測(cè)試面上某點(diǎn)，假設(shè)由點(diǎn)沿以立體角發(fā)射的射線經(jīng)反射罩反射后照射到測(cè)試面點(diǎn)附近微元上，則由輻射定律和蘭貝特定律可知，由處

61、微元沿照射到上的輻射功率為：</p><p>　　圖2-9 反射輻照度模型</p><p>　　式中表示點(diǎn)處的定向輻射強(qiáng)度，為輻射元件表面處外法線與向量a所成的夾角。</p><p>　　同樣，由我們的假設(shè)上式可以寫成：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　式中是輻射元件

62、表面的輻射強(qiáng)度。</p><p>　　由輻照度定義可知，點(diǎn)處沿經(jīng)反射罩反射照到處的反射輻照度為：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　， ，</b></p><p>

63、;<b>　　，</b></p><p>　　為向量a與輻射元件表面處法線所成的角。</p><p>　　對(duì)上式進(jìn)行積分，即得到由加熱管發(fā)射經(jīng)反射罩反射照到點(diǎn)處的反射輻照度，即：</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>　　式中是輻射元件表面反射罩反射可看見點(diǎn)的區(qū)域。<

64、/p><p>　　由于紅外線輻射線的反射也滿足光的反射原理，所以有</p><p>　　式中是沿發(fā)射的紅外輻射線照到反射罩上點(diǎn)處反射罩表面的單位法矢量。</p><p>　　由上式我們可以解得：</p><p>　　根據(jù)反射罩表面的柱面方程，對(duì)已知的可以求出點(diǎn)，利用其他的關(guān)系式求出，再由測(cè)試面方程求出點(diǎn)，這樣我們就可以得到，及關(guān)于的函數(shù)關(guān)系式。對(duì)

65、于給定的測(cè)試面上的點(diǎn)，利用函數(shù)關(guān)系式可以求出，，因而就可以計(jì)算出輻射元件的反射輻照度。</p><p>　　基于直照度上的反照度幾何模型</p><p>　　由上面反照度的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可知，表達(dá)是比較繁瑣，這給計(jì)算機(jī)編制程序帶來了一定的困難，因而我們基于直照度的表達(dá)式來建立反射照度的幾何模型。如圖2-10所示，首先，由于紅外線輻射遵守光的反射原理，我們可以將測(cè)試面上點(diǎn)處的以切平面為鏡像到，這樣

66、在微元處就相當(dāng)于Pt點(diǎn)直接照射到處，因而處的輻照度就可以用直照度的公式了。對(duì)于給定一個(gè)角時(shí)，在這一點(diǎn)所能照射到的拋物面范圍最終能得到一個(gè)鏡像曲面，如圖2-11所示，這個(gè)曲面上的任意一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著測(cè)試面上一點(diǎn)，且由圖可以看出由一點(diǎn)發(fā)出的射線不能相交可知，它們之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。</p><p>　　圖2-10 反射輻照度</p><p>　　圖2-11 鏡像輻射面</p>&l

67、t;p>　　設(shè)表面反照度的方程為：</p><p>　　輻射元件的表面方程為：</p><p>　　式中為輻射元件的半徑。</p><p>　　在給定一個(gè)值時(shí)，就是已知的，為，為，這樣每照射到點(diǎn)就對(duì)應(yīng)著一個(gè)， 由</p><p>　　可以得到以下關(guān)系式：</p><p><b>　　式中為一常數(shù)；&

68、lt;/b></p><p>　　從以上三個(gè)關(guān)系式，給一個(gè)點(diǎn)，就可以聯(lián)立解出一個(gè)點(diǎn)。</p><p>　　在直照度計(jì)算中已經(jīng)推導(dǎo)出一點(diǎn)對(duì)測(cè)試面上的輻射照度，再反照度里其表達(dá)式為：</p><p>　　式中表示一點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的輻照度。</p><p>　　由我們的假設(shè)，上式可以簡(jiǎn)化為：</p><p><b>

69、;　　式中：，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，或</b></p><p>　　為測(cè)試面點(diǎn)處的法線與軸夾角，。和是測(cè)試面上的一點(diǎn)以拋物線切線為對(duì)稱軸的對(duì)稱點(diǎn)。計(jì)算出微圓環(huán)對(duì)測(cè)試面的反射輻照度后，把所有的圓環(huán)疊加后就得到一根輻射元件的反射輻照度。</p>

70、<p>　　在這里我們暫取選取700。熱元環(huán)的寬度選取0.001，，測(cè)試面距原點(diǎn)的距離為0.4，圓環(huán)的圓周上以為步長(zhǎng)，圓環(huán)的圓心為(0，0.04，0)，拋物線的開口為200，深為100，拋物線的焦點(diǎn)為0.025，測(cè)試面上以邊長(zhǎng)2的正方形中求一個(gè)熱元環(huán)對(duì)各點(diǎn)的反射輻照度(如圖2-12)。從圖中可以看出，輻射量的分布正好與微元直照度相反，中間低兩邊高，這樣對(duì)于他們的疊加后均勻度有好處，至少在邊沿處可以使能量分布較均勻，而且也可以

71、看出盡管我們?cè)跍y(cè)試面上取了較大的范圍，但在熱管軸線方向能量是比較集中的，這跟圓環(huán)的圓心坐標(biāo)有關(guān)，在后邊我們將給予說明；在左下圖中，我們可以看出均勻度不好，尤其是在中間，能量時(shí)高時(shí)低交替變換，微圓環(huán)的疊加可以消除一些不均的現(xiàn)象，在后邊我們將疊加并作出圖形給予討論；在右上圖中，很明顯表現(xiàn)出各處能量的不均勻現(xiàn)象；右下角是微圓環(huán)反射照度的三維圖形。</p><p>　　圖2-12 微元環(huán)的反射照度</p>

72、<p>　　在這里我們也將上圖中的微圓環(huán)進(jìn)行疊加。由于測(cè)試面上的步長(zhǎng)為0.01m，為了簡(jiǎn)便我們的熱管上疊加步長(zhǎng)也為0.01m，疊加100次得到如下圖形(如圖2-13)。圖中顯示，在測(cè)試面上熱管軸線方向的輻射是比較均勻的，且能量主要集中在中心區(qū)域，由于拋物線反射罩具有聚集能量的特點(diǎn)，所以與直照度相比，經(jīng)過反射的能量時(shí)較集中，這樣能量損失也就較小(因?yàn)槲覀冎焕煤诵膮^(qū)域，邊沿不考慮)，換句話說，在一定條件下，充分的利用反射罩對(duì)我們

73、的輻射設(shè)計(jì)是有好處的；在垂直熱管軸線方向，仍然不均的現(xiàn)象，從直照度的圖中大約可知，疊加后可以消弱不均的現(xiàn)象但不能消除。在右上圖中可知，在軸線方向，輻射均勻，有條紋就體現(xiàn)了不均，特別在中間也就是熱管的正對(duì)面，有一小塊能量很高，這會(huì)產(chǎn)生不良的結(jié)果，實(shí)際上這就是我們所說的“射差問題”，后邊將給與一定的討論。右下圖是單根熱管反射照度疊加后的三維圖形。解決不均的現(xiàn)象就是我們的優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題。</p><p>　　圖2-13

74、 單根熱管的反照度</p><p>　　為了更好的解決測(cè)試面上不均的問題，下面我們將直照度和反射照度進(jìn)行疊加，從疊加的結(jié)果來分析解決的方法(如圖2-14)。</p><p>　　下圖就是在溫度取700K，r=0.01m，測(cè)試面距原點(diǎn)的距離為0.5m，圓環(huán)的圓周上以為步長(zhǎng)，圓環(huán)的圓心為(0，0.04，0)，拋物線的開口為200mm，深為100mm，拋物線的焦點(diǎn)為0.025m，測(cè)試面上以邊長(zhǎng)2

75、m 的正方形中求一個(gè)熱管對(duì)各點(diǎn)的輻射照度。測(cè)試面劃分成以0.01m為邊長(zhǎng)的小網(wǎng)格，在下圖中也分別從平行于熱元件的軸線方向和垂直于軸線方向描繪出微元環(huán)的反射輻照度，其次給出了從頂端看的等輻射線。</p><p>　　從上圖可以看出，疊加后不均現(xiàn)象仍然存在，且在熱管的軸線方向不均加劇了，由蘭貝特定律可知，直照度在邊沿中的貢獻(xiàn)大不好，從這里也可看出，測(cè)試面上的能量最好是通過反射罩獲得，當(dāng)然要在一定的條件下，這樣不但可以

76、減少能量的損失而且還增加了均勻性，至于垂直軸線方向的情況，要通過多根熱管來削弱，必須保證不產(chǎn)生射差問題。</p><p>　　圖2-14 單根熱管的總輻照度</p><p>　　以上圖中的情況為例，可能會(huì)產(chǎn)生射差問題也可能不會(huì)，就看在所照的對(duì)象傳熱程度，熱在高輻射區(qū)熱量很快傳開這就不會(huì)產(chǎn)生射差問題，如果傳熱速率很慢，射差問題就可能產(chǎn)生。在圖2-13與圖2-14右上角圖中相比較，在核心區(qū)域均

77、勻度增加了。</p><p><b>　　兩根管的疊加</b></p><p>　　當(dāng)輻射元件及相鄰兩個(gè)反射罩的位置參數(shù)取得一個(gè)理想值時(shí)可使測(cè)試屏上獲得的總輻照度足夠均勻，而且其所獲得的輻照度來自兩根輻射管，不受第三根管的影響，也即第三根管的輻射能根本到達(dá)不了測(cè)試屏。這樣輻照不均勻現(xiàn)象消除，避免了局部過熱而損壞烘干對(duì)象，可以保證烘干質(zhì)量和效率，此時(shí)的輻照度分布如圖2-

78、15。</p><p>　　圖2-15 兩根管疊加的總輻照度</p><p><b>　　優(yōu)化設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是在理想狀況下設(shè)計(jì)，然而，理想情況幾乎達(dá)不到，但是為了保證烘干質(zhì)量和效率，我們需要找出在現(xiàn)有條件所能達(dá)到的最優(yōu)值，也即使輻射熱損失降低到所能滿足的最小值，使到達(dá)測(cè)試面的能量盡可能均勻。</p>&l

79、t;p>　　在第一章中我們提到，衡量均勻程度的標(biāo)準(zhǔn)為方差值，為此編制了在y和y0變換的時(shí)候計(jì)算各個(gè)方差的程序。</p><p>　　y的范圍取0.2—0.25，步長(zhǎng)取0.01，其所對(duì)應(yīng)的方差值為：</p><p><b>　　eee =</b></p><p>　　1.0e+005 *</p><p>　　1.00

80、34 0.9859 0.9622 0.9465 0.9302 0.9135</p><p>　　由此可知隨著y的增加方差逐漸減小，方差越小越均勻，可取。</p><p>　　的范圍取為0.02—0.08，步長(zhǎng)為0.005，其所對(duì)應(yīng)的方差值為：</p><p><b>　　eee =</b></p>&

81、lt;p>　　1.0e+005 *</p><p>　　Columns 1 through 8</p><p>　　0.4959 0.6284 0.7784 1.0037 0.9137 0.9004 0.8767 0.8664</p><p>　　Columns 9 through 13</p><p>　　0.85

82、37 0.8509 0.8537 0.8598 0.8672</p><p>　　由此可知隨的增加方差值首先增加而后減小，但是當(dāng)?shù)臅r(shí)候方差最小，故取。</p><p>　　輻射器與走帶機(jī)構(gòu)的連鎖控制</p><p>　　軟基涂層的最大工藝難度是基底耐溫能力差。當(dāng)走帶停止時(shí)，帶基在輻射器的直接照射下，容易產(chǎn)生皺褶損壞帶基。由于溫感元件測(cè)量的是爐內(nèi)的溫度，其溫度

83、的升高必然會(huì)滯后于帶基。即便是能夠直接測(cè)量工件表面的溫度，溫度的測(cè)量與控制也不可能絕對(duì)同步。由于帶基對(duì)溫度的極端敏感性，所以保護(hù)帶基不能依靠溫度的調(diào)節(jié)。為此，我們電路中加裝了輻射器與走帶機(jī)構(gòu)的連鎖控制，當(dāng)走帶機(jī)構(gòu)停止時(shí)，加輻射元件即刻停電，由于所選的加熱器的熱慣性小，故其表面溫度下降很快，不至于損壞帶基。當(dāng)走帶開始后，加熱器才通電，從而確保帶基不被考?jí)?。因此在電路中需要利用時(shí)間繼電器，綜合性能分析，選擇型單結(jié)晶體管電子式時(shí)間繼電器（如圖

84、2-16）。電路左邊部分是電源，經(jīng)整流和濾波后的電壓加在晶閘管和繼電器線圈串聯(lián)的電路上。再經(jīng)穩(wěn)壓二極管和電阻穩(wěn)壓后的電壓加在右邊單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路上。也是濾波電容。</p><p>　　延時(shí)從接通電源開始，而后分，和，，兩路對(duì)電容充電。一路阻值小，進(jìn)行快速預(yù)充電，一路在預(yù)充電的基礎(chǔ)上充到上電壓上升到等于單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓時(shí)，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，向放電，在上形成一個(gè)脈沖電壓，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，繼電器線圈通電，斷開動(dòng)斷

85、觸電，氖指示燈起燃，延時(shí)結(jié)束。同時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，迅速放電。斷開電源，繼電器線圈斷電，恢復(fù)原狀。</p><p>　　圖2-16 走帶機(jī)構(gòu)的連鎖控制圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章分別討論了以下五方面的內(nèi)容：</p><p>　　(1) 微元環(huán)對(duì)測(cè)試面的直照度和反照度；</p

86、><p>　　(2) 單根管對(duì)測(cè)試面的直照度、反照度與總照度；</p><p>　　(3) 兩根管對(duì)測(cè)試面的總照度；</p><p>　　(4) 匹配度與輻射場(chǎng)的優(yōu)化處理；</p><p>　　(5) 輻射器與走帶機(jī)構(gòu)的連鎖控制。</p><p><b>　　烘干爐設(shè)計(jì)方案</b></p>

87、<p><b>　　結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　(1)工藝流程及技術(shù)要求</p><p>　　自裝配線來——加熱——揮發(fā)——固化——下線</p><p>　　黏膠帶的寬度不妨為，黏膠帶的行走速度為。黏膠帶在爐內(nèi)的烘烤時(shí)間為。烘烤面積為</p><p>　　(2)烘干爐的生產(chǎn)效率</p&g

88、t;<p><b>　　按照烘烤表面積</b></p><p>　　(3)拱形的類型及有關(guān)參數(shù)</p><p>　　烘爐類型為箱式烘爐，一端有門，受熱車體沿著一定的坡度固定在EF的鐵板上，關(guān)上爐門進(jìn)行烘干。</p><p>　　(4) 車間溫度常年波動(dòng)范圍</p><p><b>　　(5)爐壁&

89、lt;/b></p><p>　　采用薄壁結(jié)構(gòu)，取厚度為，外殼采用包裝薄鐵皮，內(nèi)壁采用的薄板，中間填塞礦棉扎，用角鐵做骨架，爐膛外部不可以調(diào)。無(wú)爐門</p><p><b>　　(6)通風(fēng)</b></p><p>　　爐體頂部開有送風(fēng)口，每2個(gè)輻射器外套中間設(shè)一組送風(fēng)管.一組送風(fēng)管為4個(gè)內(nèi)徑為160mm的圓形管送風(fēng)。</p>

90、<p>　　爐體底部設(shè)有若干組排風(fēng)口.每組為2個(gè)內(nèi)徑為160mm的圓形管排風(fēng)，可調(diào)閥門引出爐膛后又豎直排風(fēng)管，自然抽風(fēng)。</p><p><b>　　(7) 測(cè)溫</b></p><p>　　在爐體上每隔一定的距離開有測(cè)溫孔，插入熱電偶，油控溫儀表自動(dòng)進(jìn)行控制。</p><p><b>　　遠(yuǎn)紅外參數(shù)</b>&

91、lt;/p><p>　?。?）溫度T1的確定</p><p>　　由編制的程序得最佳輻射溫度為T1=426K，匹配度為0.17989</p><p><b>　?。?）輻射管的選擇</b></p><p>　　采用石英管作為輻射管，由于強(qiáng)輻射溫度極高，所以遠(yuǎn)紅外涂料不予考慮。</p><p>　?。?

92、）被加熱物的最佳烘干溫度</p><p>　　由《遠(yuǎn)紅外輻射加熱技術(shù)》表2-17查知絕緣漆的最佳加熱溫度為150—170 C，選取T2=160 C。</p><p>　?。?）距離系數(shù)f1的選定</p><p>　　由于輻射距離為400mm，兩側(cè)輻射管中心距為800mm，由《遠(yuǎn)紅外輻射加熱技術(shù)》表2-19，取距離系數(shù)f1=0.234</p><p

93、>　?。?）射角系數(shù)f2的選擇</p><p><b>　　角系數(shù)忽略不計(jì)。</b></p><p>　　(6) 勻度系數(shù)f3的估算</p><p>　　由于強(qiáng)輻射要求有非常均勻的溫度場(chǎng)，爐內(nèi)輻照度近似均勻一致f3≈0.96</p><p>　?。?）滿度系數(shù)f4的估算</p><p>　　

94、滿度系數(shù)在普通的箱式烘爐中，工件白的很密，一般取經(jīng)驗(yàn)公式f4=0.95</p><p>　?。?）介質(zhì)動(dòng)態(tài)系數(shù)f5的選定</p><p>　　介質(zhì)動(dòng)態(tài)系數(shù)一般按經(jīng)驗(yàn)取f5的值在0.8～1之間，取為0.90。</p><p>　　輻射器單支功率，支數(shù)及其布置設(shè)計(jì)</p><p>　　布置52支輻射管，4支輻射管選為一組，共分13組，輻射器單支功

95、率為3.17kw、型號(hào)取為一致，管徑均取20mm，管長(zhǎng)均為1000mm。</p><p>　　各個(gè)輻射管的表面負(fù)荷</p><p>　　根據(jù)輻射管在爐膛不同高度上的達(dá)到327C，查圖2-13，由曲線1得出表面負(fù)荷為.</p><p><b>　　輻射管的單支功率</b></p><p>　　總支數(shù)和總功率的驗(yàn)算</

96、p><p>　　2.88×52=150（kw）</p><p><b>　　烘干爐其他設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　輻射涂料的選取</b></p><p>　　由于本課題采用強(qiáng)輻射而忽略對(duì)流因素，故溫度要求較高，而以烘烤汽車為例，經(jīng)選擇優(yōu)化，需要熱慣性小，減少升溫時(shí)間和防止停車后產(chǎn)

97、生的烘焦問題，最后采取石英管作為輻射管，而涂料不記。</p><p><b>　　反射罩的選取</b></p><p>　　由于反射罩要求有較高的反射率，能耐熱、耐腐蝕，并且有良好的機(jī)械強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)性，故采用渡銅的拋光不銹鋼制成，又考慮到拋物線反射罩比平面反射罩效率高30%，于是外型采用拋物線型，反射罩開口：200mm深：100mm 厚：5mm</p>

98、<p>　　輻射加熱裝置及輻射器的組合與工藝布置</p><p>　　輻射加熱裝置有石英遠(yuǎn)紅外輻射器和不銹鋼反射罩組成。</p><p>　　如果加熱爐工件表面的輻照強(qiáng)度處處相等，則加熱質(zhì)量不難保證，根據(jù)輻照度的均勻性主要決定于爐內(nèi)輻射器的組合方式和工藝。</p><p><b>　　熱電偶的布置</b></p><

99、;p>　　為了實(shí)現(xiàn)溫度的均勻性，熱電偶作了兩種不同的測(cè)溫。其一是爐膛空間的溫度（左右各兩支），其二是輻射對(duì)于烘干爐，當(dāng)可燃?xì)怏w集中揮發(fā)時(shí)，必須迅速用風(fēng)機(jī)抽出氣體以保證安全，抽出氣體進(jìn)入催化燃燒裝置，從催化裝置出來的氣體再送入爐膛，以減少能量損失。</p><p><b>　　通風(fēng)控制</b></p><p>　　對(duì)于烘干爐，當(dāng)可燃?xì)怏w集中揮發(fā)時(shí)，必須迅速用風(fēng)機(jī)抽

100、出氣體以保證安全，抽出氣體進(jìn)入催化燃燒裝置，從催化裝置出來的氣體在大于爐膛，以減少能量損失。</p><p><b>　　爐體保溫</b></p><p>　　遠(yuǎn)紅外線輻射加熱雖以輻射加熱為主，但對(duì)爐的保溫隔熱也很重要。有些烘爐的溫度可以達(dá)到50~60度以上，這樣經(jīng)爐殼散失的熱量將占總功率的20%以上。</p><p>　　為提高加熱效率，盡量

101、減少爐體熱損失設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）按定向集中的原則設(shè)計(jì)，盡量避免由爐內(nèi)壁向外散熱；</p><p>　?。?）加強(qiáng)爐壁的反射；</p><p>　　（3）提高爐墻的熱阻，減輕爐墻的自重，采用高溫絕熱材料保溫，主要原因是價(jià)格便宜，重量輕；</p><p>　?。?）烘干爐的鐵板外殼導(dǎo)熱快，散熱好，因降低烘干爐外表面

102、的溫度；</p><p>　　（5）盡量減少爐體尺寸和總重，以減少自身蓄熱和散熱面積。</p><p><b>　　爐溫控制</b></p><p>　　一般烘干爐都是控制爐溫 以代表工件的溫度 ，而遠(yuǎn)紅外線輻射則應(yīng)控制輻射器溫度 ，用熱電偶測(cè)出爐膛各處的溫度。用位式控制儀控制溫度</p><p><b>　　

103、反射裝置設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了獲得管狀熱管的輻射線，采用拋物面型的反射罩。拋物線頂點(diǎn)應(yīng)取在坐標(biāo)的原點(diǎn)上，其焦距在距頂點(diǎn)處。由于輻射器不是單一的點(diǎn)光源，為了獲得較多的平行光，應(yīng)將熱管的中心由焦點(diǎn)向內(nèi)移0.005m，由于輻射器的溫度為426K，宜用表面光潔的鋁板，其表面越光潔，反射率越高。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></

104、p><p>　　本章主要討論了以下三方面：</p><p>　　(1) 烘干爐結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)；</p><p>　　(2) 烘干爐一些構(gòu)件的選取，例如，選取輻射管功率的大小，輻射管的分組及其布置；還有通風(fēng)裝置的布置等；</p><p>　　(3) 遠(yuǎn)紅外參數(shù)的選取。</p><p><b>　　程序部分</b

105、></p><p><b>　　光譜曲線程序：</b></p><p>　　說明：以下程序均在MATLAB7.1下編制.M文件生成。</p><p>　　xx =[2.86, 3.08, 3.33, 3.37, 3.42, 3.5, 3.56, 3.62, 4.13, 5.02, 5.41, 5.67, 5.88, 6.25, 6.32,

106、 6.43, 6.62, 6.71, 6.87, 6.96, 7.14, 7.28, 7.53, 8.33, 8.56, 8.73, 8.87, 9.16, 9.24, 9.32, 9.65, 10, 10.18, 11, 11.22, 11.45, 11.65, 11.7, 12.34, 12.65, 12.79, 13.07, 13.25, 13.75, 14.1, 14.47, 15.36]; </p><p&

107、gt;　　y =[8, 6, 70, 60, 70, 7, 12, 4, 0, 9, 2, 7, 2, 10, 57, 20, 30, 70, 60, 70, 30, 40, 10, 5, 24, 8, 20, 9, 28, 10, 39, 10, 13, 5, 22, 10, 28, 5, 10, 50, 30, 85, 51, 79, 50, 74, 30]; </p><p>　　x=xx.*10^(-6)

108、;</p><p>　　plot(x,y,'-d');</p><p>　　title('二甲苯的吸收光譜曲線');</p><p>　　xlabel('波長(zhǎng)λ/m');</p><p>　　ylabel('吸收率K(%)');</p><p><b

109、>　　grid on</b></p><p><b>　　黑體光譜輻射程序</b></p><p>　　sigma = 5.67*10^(-8);%黑體輻射常數(shù)</p><p>　　c1 = 3.742*10^(-16);%第一輻射常量</p><p>　　c2 = 1.4388*10^(-2);%第二

110、輻射常量</p><p>　　for i = 1:1:15</p><p>　　t = i*100;%光譜輻射溫度</p><p><b>　　j = 0;</b></p><p>　　for lambda = 0:.01:10;%光譜輻射力的波長(zhǎng)</p><p>　　j=j+1;

111、 Eblambda(i,j)=c1.*(lambda*10^(-6))^(-5)./(exp(c2./((lambda*10^(-6)).*t))-1)*10^(-18);%普朗克定律</p><p><b>　　end</b></p><p>　　Eblamb

112、da(i,1) = 0;</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　plot([0:.01:10],Eblambda(i,:),'b');</p><p><b>　　end</b></p><p>　　%繪制普朗克定律曲線圖</p>&l

113、t;p>　　axis([0 10 0 max(Eblambda(:))]);</p><p>　　title('普朗克定律');</p><p>　　xlabel('λ/um');</p><p>　　ylabel('Ebλ(W/m^3)');</p><p><b>　　gri

114、d on ;</b></p><p><b>　　hold off;</b></p><p><b>　　最優(yōu)匹配度曲線程序</b></p><p>　　xx=[2.86, 3.08, 3.33, 3.37, 3.42, 3.5, 3.56, 3.62, 4.13, 5.02, 5.41, 5.67, 5.88

115、, 6.25, 6.32, 6.43, 6.62, 6.71, 6.87, 6.96, 7.14, 7.28, 7.53, 8.33, 8.56, 8.73, 8.87, 9.16, 9.24, 9.32, 9.65, 10, 10.18, 11, 11.22, 11.45, 11.65, 11.7, 12.34, 12.65, 12.79, 13.07, 13.25, 13.75, 14.1, 14.47, 15.36]; </

116、p><p>　　yy=[8, 6, 70, 60, 70, 7, 12, 4, 0, 9, 2, 7, 2, 10, 57, 20, 30, 70, 60, 70, 30, 40, 10, 5, 24, 8, 20, 9, 28, 10, 39, 10, 13, 5, 22, 10, 28, 5, 10, 50, 30, 85, 51, 79, 50, 74, 30]; </p><p>　　

117、x=xx.*10^(-6);</p><p>　　y=yy./100;%吸收率K(%)</p><p>　　c1=3.742*10^(-16);</p><p>　　c2=1.4388*10^(-2);</p><p>　　for j=1:401</p><p>　　T(j)=300+1*(j-1);</p>