5. Сушка инфракрасными лучами (радиационная)

Инфракрасные лучи - невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 до 343 мк - располагаются за красным концом видимого спектра. Природа инфракрасных лучей та же, что и лучей видимого света.

Всякое нагретое тело испускает лучи различных длин волн, но каждой температуре соответствует максимальное излучение определенной длины волны. С повышением температуры максимум сдвигается в сторону коротких волн согласно закону смещения Вина:

где λ_max - длина волны максимального излучения;

T - абсолютная температура нагретого тела, °К.

Для сушки материалов используют главным образом лучи коротковолновой части инфракрасного спектра с длиной волн от 0,76 до 5-6 мк. Источником инфракрасных лучей в промышленных установках служат обычные осветительные лампы накаливания, специальные зеркальные лампы (инфракрасные лампы), электрические спирали (из нихрома или других сплавов, обладающих достаточной окалиностойкостью и большим электрическим сопротивлением), металлические или керамические поверхности с газовым или электрическим обогревом.

Длины волн генератора излучения абсолютно черного тела, соответствующие максимальному излучению

Для повышения эффективности излучения обычные осветительные электролампы и спирали, намотанные на керамиковые или кварцевые трубки, помещают в фокус параболы рефлектора. Внутренняя поверхность рефлектора покрывается гальваническим способом металлами, не тускнеющими на воздухе и обладающими после шлифования высоким коэффициентом отражения лучей.

Коэффициенты отражения для различных материалов (По Баеву)

Лучшим материалом для рефлектора является алюминий альзак (алюминий, обработанный химическим или электрохимическим способом). Другие металлы (за исключением золота) быстро тускнеют и отражательная способность их резко падает.

Специальные инфракрасные лампы (зеркальные) имеют на колбе внутренний рефлектор. Электроламповыми заводами выпускаются инфракрасные лампы параболической формы мощностью 500 и 250 вт. Температура накала вольфрамовой нити около 2500° К. Внутри верхняя часть колбы покрыта тонким слоем серебра, который и служит рефлектором. Длина волны максимального излучения для этой лампы λ = 1,05 мк, основная часть излучения находится на участке спектра с длинами волн λ = 0,8 - 5,3 мк. Энергетический к. п. д. лампы равен 0,7.

Плотность излучения (количество лучистой энергии на единицу площади) в современных установках колеблется в пределах 0,2-2 ^вт/_см² при расстоянии между лампами и материалом 50-400 мм. Достоинством ламповых сушилок является их простота, безопасность в работе и отсутствие инерционности, недостатком - относительно высокий расход электроэнергии.

Радиационные установки с металлическими и керамическими излучателями более экономичны, чем с ламповыми излучателями. Металлические и керамические излучающие панели могут быть нагреты при сгорании природного, генераторного газа, а также топочными или дымовыми газами. Нагрев излучающих поверхностей в производственных условиях может производиться открытым пламенем или продуктами сгорания газа, проходящего внутри излучателя. При температуре нагрева до 800-600° К поверхности излучают инфракрасные лучи, длина волн которых 3,5-5 мк. Эти лучи поглощаются и отражаются в одинаковой степени многими материалами и красками, что обеспечивает более равномерный нагрев различных тел, чем в ламповых сушилках с лучами более коротких волн.

Режимы сушки

Скорость нагрева изделия инфракрасными лучами зависит от интенсивности излучения, расстояния от изделия до источника тепла и взаимного их расположения, вида и поглощающей способности нагреваемого материала, формы и цвета его поверхностей.

Сушка инфракрасными лучами получила широкое распространение в различных отраслях промышленности, в особенности при высушивании окрашенных поверхностей, бумаги, текстильных и прочих материалов.

Для толстых трудносохнущих материалов находят применение сушка при прерывистых режимах (периодический лучистый обогрев), комбинированная (радиационная и конвективная), экранированная и др.

В кожевенной и обувной промышленности радиационная сушка еще не получила достаточного распространения.

По данным ЦНИИКП сушку кож излучением целесообразнее проводить в закрепленном состоянии (во избежание коробления и изменения расстояния до источника излучения). В помещенной ниже таблице приведены режимы непрерывной сушки кож различных видов, установленные в лабораторной сушилке с инфракрасными лампами.

На обувных фабриках радиационный обогрев используется при активации клеевых поверхностей перед склеиванием, для сушки обуви после аппретирования, сушки клеев и красок.

Радиационные сушилки

Для основной сушки обуви разработано несколько типов радиационных

Агрегат радиационной сушки АРС (конструкции СКВ КОМ). В качестве излучателей в агрегате применены нихромовые спирали, помещенные в алюминиевый экран с воздушным зазором. Температура на внутренней поверхности экранов 130-145° С. Носочный и пяточный экраны изогнуты по форме обуви. Ботинок устанавливают на штуцер следом вверх. Носочная часть ботинка входит внутрь экрана, имеющего форму короба.

АРС представляет собой установку роторного типа, на барабане которой размещены секции для 18 пар обуви. Общее время сушки 12 мин. Положительные результаты пока получены только при сушке комбинированной обуви (текстиль и кожа) с гранитолевыми подносками и кожкартонными задниками.

Радиационная установка элеваторного типа с инфракрасными лампами (конструкции фабрики "Парижская Коммуна"). В установке на панелях размещены 72 лампы по 250 вт с экраном из полированного алюминия. Емкость установки 72 пары обуви. Обувь из кож хромового дубления с мофориновыми подносками и кожкартонными задниками высыхает в течение 30 мин.

Радиационно-конвективная сушилка АРКС-0 (конструкции ЦКБ МЛП РСФСР). Сушилка выпускается Грибановским машиностроительным заводом.

Рис. 109. Схема радиационно-конвективной установки АРКС-О: 1 - зоны радиационного нагрева; 2 - зона охлаждения; 3 - зона загрузки

Схема сушилки АРКС-0 показана на рис. 109. Источником излучения в этой установке служат керамический излучатель (рис. 110), представляющий собой пластинки с запрессованными в них электрическими спиралями.

Рис. 110. Керамический излучатель

Сушилка имеет цилиндрическую форму. По боковой поверхности располагаются излучающие пластинки с индивидуальными отражателями. Обувь размещают внутри сушилки на полках вращающейся этажерки.

В сушилке осуществляется прерывистый радиационный нагрев (две зоны нагрева и зона охлаждения) с принудительной рециркуляцией воздуха, нагретого в самой установке. Время выдержки обуви в зонах нагрева и охлаждения регулируется по заданному режиму системой автоматического управления с реле времени.

Общая емкость установки - 60 пар обуви. Обувь из кож хромового дубления с мофориновыми подносками и кожкартонными задниками высыхает за 25 мин.

Режимы сушки кож с применением инфракрасных ламп мощностью 250 вт (по М. А. Файбишенко)

Терморадиационная сушилка ТЭРС-0 (конструкции ЛИТЛ имени С. М. Кирова и ленинградского обувного объединения "Скороход"). ТЭРС-0 (рис. 111) - установка радиационно-конвективного типа. Источником излучения в ней служат темные трубчатые рефлекторные электроизлучатели 4 марки ИР-1; длина волны при максимальном излучении 3,5-4 мк.

Рис. 111. Схема терморадиационной сушилки ТЭРС-О: 1 - каркас; 2 - загрузочное окно; 3 - люлька с обувью; 4 - электроизлучатели

Установка выполнена в виде элеватора, каркас 1 теплоизолирован. Затянутая обувь располагается на люльках 3, подвешенных к двухцепному пульсирующему транспортеру. Люлька останавливается против электроизлучателей, расположенных на вертикальных стенках и перегородках элеватора. В верхней и нижней частях установки (на звездочках) обувь не облучается и подвергается только воздействию теплого воздуха, нагретого внутри установки. Отработавший воздух отсасывается через вытяжное отверстие, расположенное в верхней части установки. Температура воздуха в сушилке задается в пределах 70-80⁰ С и может регулироваться количеством выбрасываемого отработавшего воздуха. Напряжение питания излучателей также регулируется по группам. Общая емкость установки 96 пар. Обувь из кож хромового дубления с акрилофориновыми подносками и кожкартонными задниками высыхает за 30-35 мин. Время сушки регулируется.

Габарит установки, мм: ширина 1200, длина 1250, высота 3180.