紅外線(加熱器）是一種電磁波, 電磁波有多種形式,如伽瑪射線、紫外光或無線電波。
它們的性質相似,但能量不同。
可見光的波長范圍為0.38 - 0.78微米,而紅外線的波長范圍在780納米(0.78微米) 到1000微米(1000微米= 1mm)之間
熱能由于溫差產生的能量。它只向一個方向移動,即從較高溫度的區域流向低溫區域。
能量會從一個位置流向另 一個位置,直到兩個物質有相同的溫度。因此,溫度是測量系統中能量總量的方法。
任何表面溫度大于絕對零度 (-273.15°C)的物體都將輻射紅外能量。因此,我們身邊 周圍的物體都在輻射紅外能量。
如果兩個物體處于相同 的溫度,那么它們就會釋放和接收相同數量的能量,因 此溫度不會發生改變。
當一個物體比另一個物體熱時, 紅外能量將從較的熱物體傳遞到較冷的物體。
關于熱量測定的定義:
熱量是能量的一種形式,可以用 焦耳、卡路里或Btus英國熱量單位(British thermal units)來測量。
機械能:它等于將1牛頓的力通過1米(1牛頓米或nm)的距 離所消耗的能量(或功)。
電能:1安培的電流通過1歐姆的電阻1秒鐘消耗的能量。
溫度可以用幾種形式表示。
攝氏度(°C)是我們最常見的表示方法; 開爾文(K)是一個更科學的單位(絕對溫標) 或華氏(°f),主要在美國使用。
熱功率以瓦特(W)計量: 1瓦= 1焦耳/秒。熱通量(Φq)是單位時間內同過單位面積 的能量。
它的符號是和單位是W / m2。在工業中W / cm2是很常見的一種計量單位。 熱傳遞的3種形式:
1.熱傳導:
熱傳導是介質內無宏觀運動時的傳熱現象，其在固體、液體和氣體中均可發生，但嚴格而言，只有固體中才是純粹的熱傳導。
它是粒子間相互作用的結果。熱傳導數（k）是一種測量物質熱量的方法。
能量轉移的速率(q”):取決于決于表面的溫差(Δt)和表面積(a),以及材料導熱系數(k)和它的厚度(Δx)。
能量只 能從較高的溫度流向較低的溫度,因此,公式前面有一 個負號。
2?對流
對流是通過流體(液體或氣體)的運動來傳遞熱量。它包 括分子的隨機運動(擴散)和宏觀的運動(平流)。
傳熱速 率(q”)取決于溫差(Δt),面積(a)和傳熱系數計算(h),以及 流體的物理性質。
對流有兩種形式:自然對流和強制對流。
液體表面被加熱,密度變小而上升,較冷的部分則下降, 循環流動,互相摻和,使溫度趨于均勻。
因此,運動的分子將能量從較熱的表面帶走。 由于外力推動(如攪拌)而產生的對流稱強制對流。
3.紅外輻射（加熱器）一切溫度高于絕對零度的物體都能產生熱輻射,溫度愈 高,短波成分愈多,輻射出的總能量就愈大。
由于電磁波的傳播無需任何介質,所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。波長越短能量越強。
紅外輻射位于可見光紅光 外端,波長范圍在0.78μm和1毫米之間。
輻射傳熱只發生在發射源的輻射能沖擊另一個物體并被吸收的時候。
輻射的吸收 紅外線加熱是非接觸的,不需要介質進行傳熱。紅外輻 射在接觸到物體表面時,會發生反射(ρ)、吸收(α)和透 過(τ)的現象。
（紅外線）輻射（加熱器）
紅外源可以向各個方向輻射,但有些設計可以改變輻射 的方向,產品的幾何形狀決定了多少紅外能量會到達物 質表面。
輻射傳熱有三種主要規律。
A. 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 從公式我們可以算出,在特定的溫度下,紅外線所輻射的 總能量。
也就是說,在特定的溫度下,黑體輻射源在單位 面積所輻射紅外線的全部能量。
但世界上不存在吸收比為1的物體,即在任何條件下,對 任何波長的外來輻射能完全吸收而無任何反射或者穿 透的物體。
根據實際受輻射面積(a)以及材料的輻射系數 (ε),蒂芬玻爾茲曼定律就變成:
斯蒂芬-波爾茲曼輻射率定律
根據基爾霍夫熱力平衡定義可知一個物體的吸收率和輻 射是相等的,這就意味著我們可以根據輻射率來判斷這 個物體的吸收率。
利用這一定律,我們現在可以計算t1和t2的 兩個輻射表面之間的凈熱量傳遞
這兩者之間發生了能量的交換,區別在于 它們釋放的能量不同。
B.普朗克定律
德國物理學家馬克斯·普朗克在1900年提出這一黑體 輻射的數學關系。
也就是說,在特定的溫度下,任何 物體都能發出一定波長的紅外輻射。
輻射源在不同溫度下的光譜強度分布(ε= 0.9)
輻射的波長的函數是連續的,且其功率隨溫度升高而升高。
對于一個非常高溫的物體來說，黑體白 輻射的波長極其的短，就像太陽輻射一樣。
因此普朗克定律引普朗克給我們引出了第三定律，即輻射傳熱定律。
C. 維恩位移定律
韋恩位移定律遵循普朗克定律。在黑體輻射譜中,產生最 大輻射量的波長和黑體的溫度乘積為一常數,
輻射
一個絕對黑體的表面是一個不反射任何電磁波，單純釋放電磁波的表面。絕對黑體的能量和波長的圖被稱為黑體光譜。
一個燈泡的白熱燈絲就是一個很好的黑體的例子。因為從燈絲毫發出來的電磁波幾乎全部被周圍的物體吸收了，被反射的很少。
從圖中我們可以看到。燈泡一小時輻射的能量只有一小 部分在可見光的光譜內。隨著溫度的升高,波長越來越 短,輻射能也越來越大。
從圖中我們還可以看出,在室溫 下的巖石(20°C)發出的輻射全都不在可見光的光譜之 中。當物體被加熱,他們開始發出可見光。
在600°C時,就 像一個電熱爐一樣,發出暗紅色的光。
術語摘要
紅外輻射:一部分介于可見光與微波光譜之間的電 磁輻射。
外輻射的種類
種類 光譜范圍
短波(近紅外)(nir) 0.75 – 1.4μm
中波(中紅外)(Mir) 1.4 - 3 μm
長波（遠紅外線）（ＦＩＲ） 3 - 10um
輻射系數：一個物體與絕對黑體在同一溫度下所輻射的能量的比值。
換句話說，就是一個物體的黑度的多少。
發射源：發射紅外輻射的物體。
在這本書中大多指的紅外線加熱器或元件。
紅外線加熱：用紅外線加熱物體。不像其它兩種加熱方式，如傳導和對流，這種加熱方式不需要介質進行傳熱。
熱量輸出/熱通量：單位面積上的能量分布。單位是W/cm2
導線：是用來傳導電流、輸送電能的元件。
電阻線圈線:內嵌的金屬絲,用于在抵抗電流的同時產生 熱量。
最大功率密度:單位面積上的功率的最大值。 表面平均溫度::在發射體表面不同位置測量的溫度的平均值。
輻射功率密度:單位面積上的輻射的功率。
熱電偶:一種溫度測量設備,它由兩種不同成份的材質導體組 成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,
回路中就會有電流通 過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢。
紅外線測量儀:一種非接觸式溫度測量設備,它能夠發射 一定頻率的激光光束。
全平板空心加熱器ffeH和全弧形加熱器fte的表面溫度 和功率密度的變化。( 額定功率250W - 800W-230V)
ＦＱＥ的表面溫度和功率密度的變化(全石英加熱器,額定 功率150W - 1000W 230V)
