Þegar hitaplata þrýstir beint á efni er leiðandi varmaflutningur ráðandi í ferlinu. Hins vegar, í forritum þar sem platan svífur fyrir ofan viðkvæma fjölliðafilmu, húðað undirlag, textílvef eða hitastig-viðkvæmt rafeindalag, verður innrauð geislun aðal aðferðin við varmamiðlun. Í þessum -snertilausu kerfum eru litur, áferð og yfirborðsáferð plötunnar ekki snyrtivörur. Yfirborðsgeislunin ákvarðar hversu áhrifaríkan hitaorku er geislað yfir loftgapið í átt að vinnustykkinu.
Að skilja sambandið á milliemissivity hitun platen geislun hita flytjaer nauðsynlegt til að hámarka einsleitni hitunar, orkunýtni og vinnslustöðugleika í geislandi hitakerfi.
Hvað er losun?
Mælikvarði á geislunargetu
Geislun er víddarlaus eiginleiki sem lýsir hversu skilvirkt yfirborð gefur frá sér varmageislun samanborið við fullkominn svartan líkama.
Geislunarkvarðinn er á milli:
0 Minna en eða jafnt og ε Minna en eða jafnt og 10 \\leq \\varepsilon \\leq 10 Minna en eða jafnt og ε Minna en eða jafnt og 1
Hvar:
ε=0 táknar fullkomið endurskinsmerki sem gefur frá sér enga hitageislun
ε=1 táknar tilvalinn svartan líkama sem geislar út hámarks mögulega orku
Í reynd falla öll verkfræðiefni einhvers staðar á milli þessara tveggja marka.
Yfirborð með mikla útgeislun gefur frá sér innrauða geislun á skilvirkan hátt, en yfirborð með lágt-geislun hefur tilhneigingu til að endurkasta varmaorku í stað þess að geisla hana út á við.
Yfirborðsfrágangur og hitageislun
Hvers vegna fágaðir málmar geisla illa
Slípuð málmplata kann að virðast sjónrænt aðlaðandi, en hún skilar sér oft illa í geislahitunarnotkun.
Glansandi málmar eins og fágað ál eða ryðfrítt stál sýna venjulega losunargildi í kringum:
ε≈0.1\\varepsilon \\u.þ.b. 0,1ε≈0,1
Við þetta lága gildi endurkastast mikið af varmaorkunni aftur í átt að plötunni sjálfri frekar en að hún berist í átt að vinnustykkinu.
Niðurstaðan er:
Minni skilvirkni geislunarhitunar
Ójöfn hitadreifing
Hærra þarf hitastig plötunnar
Aukið hitaálag á hitakerfið
Fágað yfirborð hegðar sér meira eins og varmaspegill en hitageisli.
Húðun með mikilli-losunargetu
Að breyta plötunni í skilvirkan ofn
Dökk, áferð eða sérhúðuð yfirborð bæta geislavirkni verulega.
Algengar meðferðir með mikilli-losun eru:
Svart-anodíserað ál
Keramik varma húðun
Matt há-hitamálning
Oxað eða gróft málmflöt
Þessi frágangur getur náð losunargildum hér að ofan:
ε>0.9\varepsilon > 0.9ε>0.9
Á þessu stigi geislar yfirborðið hita næstum jafn áhrifaríkan hátt og tilvalinn svartur líkami.
Yfirborð með mikilli-geislun er hitauppstreymi hátalari sem sendir innrauða orku árásargjarnan út í rýmið í kring.
Hvers vegna geislunarhitaflutningur breytist svo verulega
Fjórða-aflhitasambandið
Geislunarvarmaflutningur fer mjög eftir algjöru hitastigi.
Stefan-Boltzmann sambandið sýnir að varmageislun mælist með fjórða veldi hitastigs:
q∝εT4q \\propto \\varepsilon T^4q∝εT4
Þetta þýðir að jafnvel hófleg hækkun á hitastigi getur valdið mjög mikilli aukningu á geislaðri orku.
Við hærra hitastig á plötunni verður losun afar mikilvægt vegna þess að:
Yfirborð með mikilli-geislun gefur frá sér umtalsvert meiri hita
Orkuflutningur verður einsleitari
Lægra rekstrarhitastig getur náð sömu ferlinu
Geislunargildið margfaldar beint útgeislunina.
Ávinningur í upphitunarferlum án-snertis
Bætt upphitunarjafnvægi
Í geislahitunarnotkun gæti vinnustykkið aldrei snert plötuna líkamlega.
Dæmigerð dæmi eru:
Filmuþurrkunarkerfi
Upphitunarlínur úr textíl
Innrauðar forhitunarstöðvar
Samsett herðakerfi
Hálfleiðara skífuvinnsla
Við þessar aðstæður verður geislavirkni ríkjandi hitauppstreymi.
Hár-geislunarplata bætir:
Hitastig einsleitni
Samkvæmni í gegnum hita
Endurtekningarhæfni ferlis
Orkunýting
Í reynd getur rétt húðuð plata útrýmt köldum blettum sem oft eiga sér stað með endurskinsandi málmflötum.
Lægra rekstrarhitastig
Minni hitaálag
Vegna þess að yfirborð með mikilli-geislun geislar út á skilvirkari hátt getur verið hægt að ná sömu hitunaráhrifum við lægra hitastig plötunnar.
Þetta skapar nokkra rekstrarlega kosti:
Minni orkuþörf hitara
Minni hitaþensluálag
Lengri endingartími plötunnar
Lægri oxunarhraði
Bætt öryggi rekstraraðila
Húðin eykur á áhrifaríkan hátt geislunarvirkni plötunnar án þess að auka raforkunotkun.
Athugasemdir við val á húðun
Ending og stöðugleiki
Þótt húðun með mikilli-losunargetu bæti hitauppstreymi, verður húðin að vera stöðug við notkunarskilyrði.
Mikilvæg hönnunaratriði eru:
Hámarks rekstrarhiti
Slitþol
Efnafræðileg útsetning
Viðloðun styrkur
Langtíma-losunarstöðugleiki
Sum húðun tapar smám saman losun ef hún verður fyrir mengun, oxun eða endurteknum hitauppstreymi.
Hreinlæti yfirborðs skiptir líka miklu máli vegna þess að olíur eða leifar geta breytt geislunarhegðun.
Losun og ferlistýring
Hitastilling í gegnum yfirborðsverkfræði
Val á yfirborðsáferð stillir á áhrifaríkan hátt geislunarpersónuleika plötunnar.
Með því að velja tiltekið losunarstig geta verkfræðingar stjórnað:
Upphitunarstyrkur
Orkunýting
Viðbragðstími
Varma einsleitni
Kröfur um yfirborðshitastig
Í háþróuðum varmakerfum er losun í auknum mæli meðhöndluð sem hagnýtur verkfræðilegur breytur frekar en eingöngu snyrtifræðilegur yfirborðseiginleiki.
Niðurstaða
Geislun hitaplötuyfirborðs hefur mikil áhrif á frammistöðu geislunarvarmaflutnings í -snertilausum varmaferlum. Fágaðir málmar með lága-losun endurkasta miklu af varmaorku sinni innvortis, á meðan dökkir, grófir eða húðaðir fletir geisla varma miklu betur í átt að vinnustykkinu.
Hár-húðunarhúð eins og svart rafskaut eða keramik hitauppstreymi getur verulega bætt einsleitni hitunar, dregið úr nauðsynlegum rekstrarhita og aukið orkunýtni. Vegna þess að geislunarvarmaflutningur mælist með fjórða veldi algilds hitastigs, verða áhrif geislunar enn mikilvægari við hærra ferlishitastig.
Í geislunarhitakerfum virka litur og áferð plötunnar sem virk hitastýring frekar en skrautfrágangur. Yfirborðsverkfræði verður því mikilvæg hitauppstreymi, sem mótar hversu áhrifaríkan hita fer yfir tómt rými frá plötunni til vörunnar fyrir neðan.
