697 红外干燥装置-光谱匹配和加热功率

吸收光谱

物料对不同波长红外线的单色吸收率曲线称为红外吸收光谱。物料的成分不同，其红外吸收光谱也不同（部分红外吸收光谱纵坐标可能为透过率，吸收率=1.0-透过率；横坐标可能为波数，波数与波长的关系为：波数(cm^-1)=10000/波长(um)）。

光谱匹配

为使物料较多吸收红外辐射，红外干燥装置的辐射源的最大单色辐射力波长可与物料红外吸收光谱中的最大吸收率波长相匹配，即光谱匹配原则（影响红外干燥的物料和红外辐射源的具体特性还有很多，实际设计时需综合考虑）。

以上面第二图为例，最大红外吸收率波数约为1000cm^-1（波长约10um，此时的透过率约0.13，吸收率约0.87），如对该类物料进行红外干燥时，红外辐射源的温度可约为（参见第690篇）：

2897/10=290K

该温度有些低，不利于红外辐射源对物料进行较高强度的加热。

该物料另一个较大红外吸收率波数约为3300cm^-1（波长约3um，此时的透过率约0.23，吸收率约0.77），此波长为峰顶的热辐射温度约为（参见第690篇）：

2897/3=966K=693℃

加热功率

红外辐射源对物料的加热功率为（可参见第328篇）：

Q₁₂=A₁(E_B1-E_B2)/((1/ε₁-1) + 1/φ₁₂ +(A₁/A₂) (1/ε₂ -1))

E_B1=5.67(T₁/100)⁴

E_B2=5.67(T₂/100)⁴

式中，Q₁₂为红外辐射源对物料的加热功率，W；A₁为红外辐射源的表面积，m²；E_B1为红外辐射源的黑体辐射力，W/m²；E_B2为物料的黑体辐射力，W/m²；ε₁为红外辐射源的黑度（或平均单色发射率），无因次；ε₂为物料的黑度（或平均单色吸收率），无因次；φ₁₂为红外辐射源对物料的角系数，无因次；T₁为红外辐射源表面的平均温度，K；T₂为物料表面的平均温度，K。

示例

设红外辐射源表面平均温度为693℃（966K），面积0.5m²，平均发射率0.8；物料表面平均温度80℃（353K），面积0.5m²，平均吸收率0.7；红外辐射源对物料的角系数为1.0，则红外辐射源对物料的加热功率约为：

E_B1=5.67(966/100)⁴=49373W/m²

E_B2=5.67(353/100)⁴=880W/m²

Q₁₂=0.5*(49373-880)/((1/0.8-1) + 1/1.0+(0.5/0.5) (1/0.7 -1))

=24247/(0.25+1.0+0.43)=24247/1.68=14433W