红外线加热

概括：这道题是任珊尉同学的课后物理练习题，主要是关于红外线加热，指导老师为舒老师。红外线的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量。在远红外线照射到被加热的物体时，一部分射线被反射回来，一部分被穿透过去。当发射的远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热的物体吸收远红外线，这时，物体内部分子和原子发生"共振"--产生强烈的振动、旋转，而振动和旋转使物体温度升高，达到了加热的目的。

题目：红外线加热

大多不直接接触的好像都应该是红外线加热,什么电暖气、浴霸、水暖气、气暖气等等

举一反三

例1： 红外线可以给物体加热吗[物理练习题]

一、红外线物理性质

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,试图测量各种颜色的光的加热效应.结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快.因此得到结论：太阳光谱中,红光的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线.也可以当作传输之媒界.太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75～1000μm.红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.75～1.50μm之间穿入人体组织较深,约5～10毫米；中红外线,波长为1.50～6.0μm之间；远红外线,波长为6.l000μm 之间穿透组织深度小于2毫米.

但是,根据国际照明委员会规定：0.78～1.4μm为远红外,1.3μm为中红外,1000μm为远红外,红外线辐射是一种电磁辐射,故称为远红外辐射.

二、远红外加热

1、远红外作用原理

在热交换的三种形式中,传导与对流需要靠媒介来传热,而辐射则不然,食品及有机物质在波长3～5μm间具有最大吸收波,当此吸收波与电磁波一致时,促使物质分子振动而产生摩擦热.静止物体在有限的温度下内部的原子及分子不规则运动,加热后分子运动加剧,原子摇动激烈,与物体所接触的空气分子激烈地互相碰撞,结果,导致物体能量传到四周的气体分子中,而物体温度降到静止状态,这是一种热传导现象.当物体内部分子受热激烈运动时,其结果会以与温度对应的波长的电磁波释放出来.

远红外线光子的能量很小,此辐射能不会对物体内部分子进行分解.因此用其加热时,物质稳定性高,物体表面温度在800K以下,辐射能除受温度影响以外,也受物体表面.改质影响,由物体发射的远红外线,是由于内部带电原子之振动所产生的,而吸收体,也是由于电磁波造成物体原子之振动.使电磁波能量因磨擦生“热”而消失,而物体则由于原子振动加剧而增加能量,因而温度上升.

2、远红外线加热特性.

多数食品为含水分高的有机物质,受红外线照射后,这些物质在固有的振动频率下产生共振作用,因而吸收远红外线的热能,使物质内部热能改变.因此,具有加热效率良好的性质.另一方面,产生远红外线的加热材料,由于受热吸收热能后,分子间振动及自由电子运动活泼化.而以远红外线方式将热能释放出来.

远红外线加热的特性主要包括：

①“热”辐射后,不被物质周围空气吸收,而直接传动被加热物体表面.经过物体吸收后,使其温度升高,其传递的深度受物质种类大小,物理性质,如密度、比热、传热分数,屈折率、反射率、吸收系数、吸收波长等影响.②传热迅速.辐射之热量与热源与照射物体间温度四次方之差成正比,热对流受到热源周围温度及被加热物体温度等影响；③有机物因热辐射的红外线与其分子间产生共振作用而将辐射能吸收.因此,由于物体色泽所引起的加热效果差异不大,所得到均匀地加热；④热辐射时,光子能阶低,因辐射所造成的化学分解作用小,不致触及物体固有特性；⑤远红外线具有光的性质：直线性、散乱性、反射性,短时间内,热的供给、切断很容易控制.

另外,红外辐射加热还具有节约能源,提高生产率和便于实现工艺自动化等优点.

将热风干燥与远红外辐射加热干燥相比,远红外辐射加热有如下优点：①烘烤时间可缩短1／10左右；②电子消耗可降低1／2～1／3；③烤炉占地面积可减少到1／3～1／10；④使用方便,造价低,便于温控.

（二）红外加热元件

在远红外烤炉中影响加热效果和工艺条件的部分就是红外辐射元件,包括产生能量的热源,红外涂层及有效利用此能量的反射装置.

1、远红外加热元件类型及构造

（1）基本要求：

①热辐射面温度要均一,辐射温度能够任意迅速控制；②热辐射面传热以外的热损失尽量小；③热辐射面加热材料有高的耐热性能,机械强度要好；④热源（加热装置）结构简单,制造容易.

（2）红外辐射元件的构造和分类

能辐射红外线的器件称为红外辐射元件：一般由三部分组成：

①发射体或热源：发射体主要指电热式的电阻发热体.热源有蒸汽,燃烧气体或余热气,作用是向红外涂层提供足够的热量.也就是保证辐射层具有正常发射红外线所必须的工作温度.

②红外涂层：其功能是在一定温度下,发射出具有所需波段宽度和较大功率的红外线.

③基体及附件：基体是用于安装发热体成涂层的,附件是保证工作的附属零件.

直热式是指电热辐射元件,既是发热元件又是热辐射体,直热式元件升温快,重量轻,多用于需快速加热装置中.但只能借助电能而不能用其它能源来产生红外辐射.旁热式是指由外部供热给辐射体而产生红外辐射,其能源可借助电,煤气或蒸汽等.

例2： 【金属加热用什么红外线加热管】

可以采用保护套红外线灯管.江苏海创电气科技有限公司有生产

(专利产品)

相关思考练习题：

题1：红外加热可以达到多少度？

点拨：比较复杂，和被加热物体特性密切相关。 理论上的最高度是在被加热物是理想黑体的情况下得到，此时黑体的温度能达到所用加热红外线的色温温度。这时候黑体与外界能量交换达到平衡。 而上述理想状态是不能在现实中得到的，现实中能达到的最高温度...

题2：红外线灯加热原理是什么？

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题3：微波炉是用红外线加热吗？红外线和微波有什么区别？

点拨：红外线的波长比微波短，因此能量比微波高，微波炉都是应用微波是因为微波与水分子振动频率接近，有利于形成共振，这样能过让食物从里面均匀加热。

题4：红外线加热管跟远红外线加热管有什么区别？

点拨：1.波长控制在0.76～25μm左右红外辐射，用户可根据被加热工件的材质和物理特性选择不同波长的加热管，或选择不同波长的加热管形成最佳的组合方案。 2.加热管的热效率很高，在一定波长和方向上红外辐射效率可达86％以上。 3.红外辐射加热管的热惯...

题5：远红外加热有什么好处

点拨：远红外线是一种肉眼看不到的光线，它不同于一般红外线（近红外线）对人体仅有热疗效应;它经由特定的红外材料高效率地将周遭的热能转换成远红外辐射线；而特定波长范围的远红外线可被水分子及生物体内的有机分子吸收，因此可以将能量传递进入体内...