第二节加热原理 一、热交换形式 1、热传导 接触传热 2、热对流 介质传热 自然对流 1.25 1 2 Q对 = KE（t −t ) 3、热辐射 载能电磁波传热 式中：C—辐射换热系数 F1 —辐射体表面积 T1、T2 —分别为辐射体积受热体温度 当辐射体完全被加热物包围时 式中：—受热物表面积 ε1 、 ε2 —分别为辐射体及受热体的辐射率 Cb —黑体的辐射系数 Cb=4.88 千卡/米 2.时.K4 ∵ F2 >> F1 ∴C≈ ε1 Cb 二、红外线及其加热原理 1、红外线 可见光红光端以外一段区域内不可见的光线。 波长：0.76~1000μm 根据波长不同可将红外线分为： 近红外线： 0.76~1.4μm 中红外线： 1.4 ~ 3μm 远红外线： 3 ~ 1000μm 红外线遵循可见光的反射、吸收、透射规律。 2、红外线加热原理 （1）物质吸收红外线原理 ( ) 1 2 F t t L k Q = − 传 ) ] 100 ) ( 100 [( 1 4 2 4 1 T T Q辐 = CF − 1) 1 ( 1 2 2 1 1 + − = F F C C b ) ] 100 ) ( 100 4 88 [( 1 4 2 4 1 1 T T Q辐 = F −
第二节加热原理 一、热交换形式 1、热传导 接触传热 2、热对流 介质传热 自然对流 1.25 1 2 Q对 = KE（t −t ) 3、热辐射 载能电磁波传热 式中：C—辐射换热系数 F1 —辐射体表面积 T1、T2 —分别为辐射体积受热体温度 当辐射体完全被加热物包围时 式中：—受热物表面积 ε1 、 ε2 —分别为辐射体及受热体的辐射率 Cb —黑体的辐射系数 Cb=4.88 千卡/米 2.时.K4 ∵ F2 >> F1 ∴C≈ ε1 Cb 二、红外线及其加热原理 1、红外线 可见光红光端以外一段区域内不可见的光线。 波长：0.76~1000μm 根据波长不同可将红外线分为： 近红外线： 0.76~1.4μm 中红外线： 1.4 ~ 3μm 远红外线： 3 ~ 1000μm 红外线遵循可见光的反射、吸收、透射规律。 2、红外线加热原理 （1）物质吸收红外线原理 ( ) 1 2 F t t L k Q = − 传 ) ] 100 ) ( 100 [( 1 4 2 4 1 T T Q辐 = CF − 1) 1 ( 1 2 2 1 1 + − = F F C C b ) ] 100 ) ( 100 4 88 [( 1 4 2 4 1 1 T T Q辐 = F −
物质内部的原子总是以它本身具有的固有频率而不断运动 当某种物质受到一束红外线照射时， 若：红外线的传输频率=物质的固有频率 则：物质中的弹簧就会吸收红外线的能量而发生共振，即加速分子的热运动，使物质的温度 升高。 若红外线的传输频率=物质的固有频率 则：红外线就不会被物质吸收，而是串过分子或被分子 反射。 （2）物质吸收红外线的条件 必要条件：由于振动改变分子的对称性，而使偶极矩发 生变化。 对双原子的物质 对红外线不产生吸收。如： Cl2 等非对称结构的物质，如： H2O，无论 怎样振动，都改变分子的对称性，所以每一种振动都可以产生对红外线的吸收。 （3）选择性吸收与选择性辐射 ①选择性吸收：物质只在几个波长范围内有强烈吸收的特性 ②选择性辐射：辐射体的辐射能力按波长不同而变化的特性 ③匹配辐射加热：当选择性吸收与选择性辐射当相一致时的加热。 正匹配 偏匹配 ④最佳匹配 红外线加热物体的三种情况 A、表层加热 正匹配 B、表里同时加热 偏匹配 C、里层加热 内匹配 三、水分扩散 1、扩散 加热过程中水分子的移动称为扩散。 内扩散：物料内部水分移动现象 扩散 外扩散：物料表面的水分向外移动的现象 化学键 化学键 原子 原子 λ ε λ α λ λ ε α λ ε λ α λ λ ε α
物质内部的原子总是以它本身具有的固有频率而不断运动 当某种物质受到一束红外线照射时， 若：红外线的传输频率=物质的固有频率 则：物质中的弹簧就会吸收红外线的能量而发生共振，即加速分子的热运动，使物质的温度 升高。 若红外线的传输频率=物质的固有频率 则：红外线就不会被物质吸收，而是串过分子或被分子 反射。 （2）物质吸收红外线的条件 必要条件：由于振动改变分子的对称性，而使偶极矩发 生变化。 对双原子的物质 对红外线不产生吸收。如： Cl2 等非对称结构的物质，如： H2O，无论 怎样振动，都改变分子的对称性，所以每一种振动都可以产生对红外线的吸收。 （3）选择性吸收与选择性辐射 ①选择性吸收：物质只在几个波长范围内有强烈吸收的特性 ②选择性辐射：辐射体的辐射能力按波长不同而变化的特性 ③匹配辐射加热：当选择性吸收与选择性辐射当相一致时的加热。 正匹配 偏匹配 ④最佳匹配 红外线加热物体的三种情况 A、表层加热 正匹配 B、表里同时加热 偏匹配 C、里层加热 内匹配 三、水分扩散 1、扩散 加热过程中水分子的移动称为扩散。 内扩散：物料内部水分移动现象 扩散 外扩散：物料表面的水分向外移动的现象 化学键 化学键 原子 原子 λ ε λ α λ λ ε α λ ε λ α λ λ ε α
湿扩散：由于物料内部存在水分梯度而 内扩散 引起的水分移动 热扩散：由于物料内部存在温度梯度而 引起的水分移动 如果物料中温度梯度与水分梯度的方向一致时，则物料中热扩散与湿扩散的方向一致，这将 加速物料的水分脱出。 如果物料中温度梯度与水分梯度的方向相反时，则物料中热扩散与湿扩散的方向相 反，当热扩散比湿扩散强烈时，物料内部的水分不但不能扩散到物料表面，反而把水分往内 部赶，使水分不能脱出。 热 对 流 热源 被加热物 热 对 流 热 辐 射 热源
湿扩散：由于物料内部存在水分梯度而 内扩散 引起的水分移动 热扩散：由于物料内部存在温度梯度而 引起的水分移动 如果物料中温度梯度与水分梯度的方向一致时，则物料中热扩散与湿扩散的方向一致，这将 加速物料的水分脱出。 如果物料中温度梯度与水分梯度的方向相反时，则物料中热扩散与湿扩散的方向相 反，当热扩散比湿扩散强烈时，物料内部的水分不但不能扩散到物料表面，反而把水分往内 部赶，使水分不能脱出。 热 对 流 热源 被加热物 热 对 流 热 辐 射 热源