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带钢涂层连续红外加热炉的热平衡分析(下)

信息来源:paintkey.com  时间:2009-08-07  浏览次数:223

(续上)

  式中:Rl——红外灯在273K时的电阻;

     R2——在温度为(273+T)K时的电阻。

  根据斯忒藩-玻尔兹曼定律,实际物体的辐射的辐出度[4]

  M(λ,T)=εσT4                        (14)

  式中:M(λ,T)——实际物体辐射的辐出度,w/m2

     ε——物体的发射率(亦即吸收率);

     σ——斯忒藩-玻尔兹曼常数,值为(5.6697±0.0029)×10-8W/m2·K4

     T——物体表面温度。

  而又知道每个灯管的功率密度为:

  qfull=P0/A0                          (15)

  式中:qfull——灯管在额定功率下的功率密度;

     A0——每个灯管的有效加热面积。

  M(λ,T)与qfull之间满足一定关系:

  qfull=nM(λ,T)                        (16)

  n为一个常数。

  于是有:

  R0/R=(1+0.0045T0)/(1+0.0045T)                 (17)

  假设T0>T,忽略其中的常数项,得到:

  R0/R<T0/T                          (18)

代人(5)、(8)、(9)、(10)得到:

  R0/R<(U0/U)1/2(R/R0)1/4                    (19)

  则R0/R<(U0/U)4/10                      (20)

  代入式(6)得到:

  qw/qfull=P/P0<(U/U0)1.6                     (21)

  即qw/qfull=(U/U0)n                       (22)

  指数n<1.6。

  将式子稍作转化,得到:

  U=U0exp(ln(qw/qfull)/n)                     (23)

  对于短红外加热炉,由于温度很好最高可达3000K,因此,指数n的取值应在1.5~1.6之间,其具体大小由实验调整。由此最终根据式子(23)来控制电压,来实现对红外加热灯温度的控制,实现最佳匹配吸收的效果。

  4 结论

  1)综合考虑了带钢速度、厚度、涂层厚度以及湿度等因素变化对所需功率密度的影响,保证红外加热炉控制的精确性。

  2)通过一系列的理论推导,最终确定了红外加热炉的控制对象——输入电压的求解方法。通过控制输入电压,实现对加热器表面温度的控制,从而控制其辐射峰值波长的大小,实现匹配吸收的效果。同时也达到节能的效果,为企业带来经济效益。


参考文献

[1]徐怀平.远红外加热炉[M].石家庄:河北人民出版社,1982:195~203,2l0~214

[2]张奕.传热学[M].南京:东南大学出版社,2004:25~26

[3]曹红奋。梅国梁.传热学:理论基础及工程应用[M].北京:人民交通出版社,2004:21

[4]陈永甫.红外辐射红外器件与典型应用[M].北京:电子工业出版社,2004:11~21

(全文完)
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