Incalzirea cu radiatii infrarosii

Incalzirea cu radiatii infrarosii

1 Introducere

Incalzirea cu radiatii infrarosii (RI) este o varianta a incal­zirii indirecte cu rezistoare la care caldura este transmisa prin radiatii electromagnetice apartinand unor benzi de lungimi de unda precis determinate. Corpul iradiat absoarbe o parte a radiatiilor si isi ridica temperatura pe baza energiei acestora. Trebuie mentionat ca efectul radiatiilor infrarosii este pur termic (fizic) si ca, spre deosebire de alte radiatii (ultraviolete, radiatii vizibile cu lungime de unda mica etc.), ele nu pot initia direct reactii chimice. Cres­terea temperaturii determinata de RI poate stimula sau accelera procese cum ar fi oxidarea, polimerizarea etc.

Desi spectrul RI este cuprins intre 0,76 si 100 mm, in aplicati­ile industriale nu se utilizeaza radiatii avand l > 10 mm deoarece odata cu cresterea lungimii de unda, radiatiile sunt puternic absor­bite de aer. Pe de alta parte, majoritatea materialelor sticloase (inclusiv cuartul) si apa sunt aproape opace pentru l > 5 mm, iar RI cu l > 10 mm corespund radiatiei de fond a mediului inconjurator. Domeniul 0,76 mm este impartit in trei benzi [4.7]:

 RI scurte (A), cu l mm (1,4 mm);

 RI medii (B), cu l mm (1,4 mm);

 RI lungi (C), cu l mm (3 mm).

Incalzirea cu radiatii infrarosii isi gaseste utilizarea in procese care necesita cantitati precise de energie radianta, de obicei cu lungimi de unda determinate si care pot fi directionate spre obiectul de incalzit, evitandu-se astfel incalzirea aerului sau a altor parti din echipament (tabelul 3.3). Avantajele acestui procedeu sunt:

 randament ridicat, determinat pe de o parte de randamentul surselor de RI iar pe de alta parte de modalitatea transmiterii energiei intre sursa si corp;

 inertie termica redusa si viteza mare de crestere a temperatu­rii;

 posibilitatea obtinerii unor densitati de putere ridicate si deci a reducerii duratei procesului de incalzire si a pierderilor termice;

 incalzire omogena datorita penetrarii RI (desi aceasta este limitata la cateva zecimi de mm);

 productivitate ridicata;

 conditii de curatenie si siguranta a exploatarii;

 instalatii de incalzire relativ simple si ieftine, permitand modificari construc­tive usor de realizat;

 reglarea temperaturii se poate face continuu si precis, cu timpi morti redusi.

De asemenea, sursele electrice de RI prezinta avantaje suplimen­tare fata de sursele neelectrice de RI:

 o varietate mai mare a surselor, atat din punctul de vedere al puterilor cat si al domeniilor de lungimi de unda;

 randament general mai ridicat;

 intrare si iesire din functiune practic instantanee;

 intretinere redusa si absenta poluarii;

Tabelul 3.3

Domeniile de utilizare a incalzirii si uscarii cu radiatii infrarosii [3.8]

2. Surse electrice de radiatii infrarosii

Sursele de RI fabricate in prezent corespund celor 3 domenii precizate mai sus si sunt in exclusivitate radiatoare termice ce utilizeaza efectul Joule al curentului electric care parcurge un element rezistiv. Temperatura de lucru poate fi calculata cu legea lui Wien; se recomanda insa ca sursele RI scurte si medii sa lucreze la o temperatura putin mai ridicata, pentru valoarea superioara a benzii de lungimi de unda, in timp ce pentru sursele de RI lungi, temperatura va fi putin mai mica decat valoarea corespunzatoare valorii inferioare a benzii.

2.1. Surse de radiatii infrarosii scurte

Sursele din aceasta categorie deriva direct din lampile electrice cu incandescenta la care s-a realizat cresterea ponderii RI prin scaderea temperaturii filamentului.

a) Lampile cu incandescenta pentru RI (fig.3.38) au filamentul din wolfram incalzit la o temperatura de 2100 2450 K, ceea ce corespunde unei l_max mm. Balonul poate fi clasic (din sticla clara sau colorata) sau de forma parabolica, prevazut in interior cu un reflec­tor aluminizat (calota este matuita in scopul realizarii unei distri­butii uniforme a energiei radiate). Lampile cu incandescenta pentru RI au puteri unitare mici, in general intre 35 si 1000 W la tensiuni de 230 sau 120 V (tabelul 4.4).

b) Lampile tubulare cu cuart transparent constau dintr-un tub din cuart umplut cu gaz inert (la care poate fi adaugat un halogen) in care se afla un filament longitudinal simplu sau dublu spiralat din wolfram incalzit la temperaturi de 1700 3000 K. Lampile au lungimi de 0,2 2 m si puteri specifice de 13 320 W cm liniar (tabelul 3.5), fiind prevazute cu reflectoare interne sau montate in reflectoare externe pentru concentrarea energiei radiate (fig. 3.39). In fig.3.39 sunt indicate doua tipuri de lampi tubulare cu cuart transparent a) si b) si este indicata zona de transmitere a RI. In general se lucreaza cu l_max mm (fig. 3.40 si fig. 3.41) si iluminari termice de 50 300 kW m². In cazuri speciale (depunerea epitaxiala in microelectronica sau testarea materialelor), se ajunge la 1800 kW m², dar cu reducerea duratei de viata a sursei. Sursele de RI scurte sunt adaptate incalzirii materialelor mai groase (cativa mm), asigurandu-se o incalzire omogena  pe intreaga grosime fara supraincalziri superficiale excesive. De asemenea, au fost realizate o serie de variante constructive adaptate unor aplicatii speciale cum ar fi: lampi cu filtru de joasa presiune, cu filament segment, cu invelis dublu, lampi circulare etc.

Tabelul 3.4

Lampi cu incandescenta pentru RI

Tipul sursei	Produ­cator	Putere W	Tensi­une, V	Durata medie de viata, h	Dimensiuni L               D mm            mm		Soclu	Pozitia de mon­tare	Balon
IRELV- SICCA	O S R A M	250					E27		mat
IRE- SICCA
INFRA SEC	T U N G S R S R A M	150				Proiect: Echipamente si instalatii de stingere a incendiului - prescriptii generale Eseu: Specificatie tehnica - fitinguri canalizare sudate din pvc	E27	U N I V E R S A L A	clar
		250
		150					B22d
		250
INFRA TIN		150					E27		mat
		250
		150					B22d
		250
INFRA RUBIN		150		2500			E27		Rubin Sticla presa­ta
		150				125
		250
		150					B22d E27
		250
INFRA PAR		150
LI	ROM- LUX	250					E27		mat

Tabelul 3.5

Lampi tubulare cu cuart transparent pentru RI

2.2. Surse de radiatii infrarosii medii

Sursele din aceasta categorie utilizeaza filamente metalice incalzite la temperaturi cuprinse intre 1000 si 1600 K. Ele sunt plasate in tuburi si panouri din silica, cuart opac sau metal, putand fi in contact direct cu aerul (nu se oxideaza datorita tempera­turii de incalzire relativ scazute) sau introduse in pulberi izolante pentru a evita atingerile directe. Filamentele se confectioneaza din kanthal (67% Fe, 25% Cr, 5% Al, 3% Co) sau aliaje Ni-Cr, numai aproxi­mativ 1% din energia emisa apartinand spectrului vizibil. Acesta este motivul pentru care sursele de RI medii se numesc surse incandescente. Exista practic patru categorii de surse de RI medii:

 radiatoare cu filament deschis;

 lampi tubulare din sticla sau cuart opac;

 panouri radiante;

 radiatoare tubulare metalice.

a) Radiatoarele cu filament deschis constau dintr-un filament din kanthal, spiralat pe un suport ceramic in forma de disc sau bagheta; temperatura de lucru este 900 1100 K;

b) Lampile tubulare din silica sau cuart opac au filamentul din kanthal incalzit la temperaturi de 1300 1620 K si introdus intr-un tub care absoarbe radiatia emisa, avand rolul de radiator secundar, cu emisie RI in limitele 2 mm. Deoarece tubul nu

trebuie etansat, constructia sursei este mult simplificata, cu efecte benefice asupra costului; puterile liniare sunt de circa 30 W cm (tabelul 3.6);

c) Panourile radiante (fig.3.42), utilizeaza filamente incalzite la 1000 1300 K si au puteri de 800 1600 W (1,2 2,5 W cm² sau chiar mai mari).

Tabelul 3.6

Tuburi din silica pentru RI medii

d) Radiatoarele tubulare metalice (fig. 3.43), au filamentul introdus intr-o teava din metal refractar (CrNi sau otel refractar, 12 mm) umpluta cu un praf (oxid de magneziu) bun izolator electric dar bun conducator de caldura. Filamentul lucreaza la 700 900 K (uneori 1100 K) si incalzeste prin conductie tubul care emite la o temperatura  de 700 K (maxim 800 K). Datorita acestei temperaturi (care in unele procese scade la 600 K), o mare parte din energie (30 70%), in functie de temperatura) este radiata in zona RI lungi (de fapt radiatoarele metalice sunt incadrate in aceasta categorie).

Desi sursele RI medii se carac­terizeaza prin puteri specifice mai mici decat ale surselor de RI scurte, acestea sunt de 4 5 ori mai mari decat cele caracteristice incalzirii prin convectie. De asemenea, ele sint perfect adaptate proceselor industriale de uscare deoarece apa are o valoare ridicata a coefi­cientului de absorbtie pentru l mm.

4.5.2.3. Surse de radiatii infrarosii lungi

In aceasta categorie intra radiatoarele ceramice si panourile radi­ante din sticla electroconductiva, care se numesc si „radiatoare intune­cate” deoarece nu radiaza in domeniul vizibil.

a) Radiatoarele ceramice au elementul rezistiv din aliaj Ni-Cr inglobat intr-un invelis ceramic cu rol de radiator secundar. Acesta este acoperit cu un email si lucreaza la temperaturi de 600 1000 K, avind l_max mm si puteri de 15

kW m². Forma radiatorului este dreptunghiulara, patrata sau chiar circulara cu P =     = 100 1000 W si aria A = 50 150 cm².

b) Panourile radiante din sticla electroconductiva au ca element incalzitor un strat metalic depus pe o parte a unei placi din sticla (fig. 3.44). Temperatura de lucru variaza intre 250 si 700 K, in functie de tipul sticlei si se lucreaza cu puteri specifice de 1 3 W cm², l_max mm.

La incalzirea cu RI lungi, aproximativ jumatate din energie este transmisa prin convectie; sursele ofera totusi puteri specifice de 2 4 ori mai mari decat la incalzirea clasica prin convectie.

O analiza comparativa a principalelor caracteristici ale surselor de RI este data in tabelul 3.7.

2.4. Reflectoare pentru surse de RI

In scopul concentrarii radiatiilor emise in zone din spatiu precis determinate, fapt care imbunatateste randamentul incalzirii si adaptabilitatea surselor, sursele de RI sunt prevazute cu radiatoare interne sau se introduc in radiatoare externe.

Tabelul 3.7

Principalele caracteristici ale surselor de RI [3.10]

Prima solutie se aplica la lampile cu incandescenta si la anumite variante de surse tubulare sau panouri radiante si consta din depune­rea unui strat metalic (aluminiu sau aur) pe peretii emitorului.

Radiatoarele externe se utilizeaza pentru radiatoarele tubulare si sunt confectionate din aluminiu, otel inoxidabil sau material ceramic pe care se depune un strat din material cu bune proprietati reflectante (fig. 3.45). Cele mai utilizate sunt aluminiul depus electrochimic si aurul, deoarece factorul de reflexie pentru argint si cupru scade aproape la zero la temperaturi mai ridicate.

Din punct de vedere al formei constructive, se deosebesc ur­matoarele tipuri de reflectoare (fig. 3.46):

 plate, utilizate pentru iradierea uniforma a unor suprafete mari;

 parabolice, care asigura iradierea uniforma a unor suprafete mai mici, precis determinate;

 eliptice, care concentreaza radiatiile in zone foarte mici.

3.  Constructia instalatiilor de incalzire cu radiatii infrarosii

Instalatiile de incalzire cu RI sunt de o mare diversitate, atat din punct de vedere al puterilor instalate (de la cateva zeci de watt la peste 1 MW) cat si al formelor constructive si al aplicatiilor.

3.1. Panouri radiante

In majoritatea aplicatiilor industriale, sursele de RI se ampla­seaza sub forma unor panouri radiante care prin suprapunerea campuri­lor termice ale radiatoarelor individuale asigura iluminari termice uniforme si de valoare ridicata (fig. 3.47). Eliminarea efectelor de margine este posibila prin utilizarea ecranelor reflectoare, asezarea oblica a radiatoarelor marginale ale panoului, prevederea zonelor marginale cu surse de putere mai mare etc.

Intr-un panou radiant, sursele circulare sunt amplasate in varfurile unor patrate sau triunghiuri echilaterale, radiatoarele tubulare sunt asezate in siruri paralele, in timp ce radiatoarele de tip panou din sticla sau ceramica se monteaza alaturat pentru a se obtine panouri de dimensiunile dorite.

Utilizarea panourilor radiante permite orientarea precisa a energiei emise, deplasarea facila a instalatiilor de incalzire in diferite locuri (pentru cuptoare deschise) si modificarea rapida a formei (pentru diferite aplicatii) la cuptoarele inchise.

3.2. Instalatii de incalzire de tip deschis

Constau din una sau mai multe surse de RI, amplasate individual sau in panouri radiante, orientate spre corpul care trebuie incalzit (fig. 3.48); se caracterizeaza prin simplitate constructiva, greutate redusa si absenta problemelor legate de racirea surselor. Principalul dezavantaj este scaderea randamentului global, determinata de pier­derile prin reflexie pe suprafata produsului (energia care nu este radiata direct pe

suprafata corpului de incalzit este de asemenea pierduta).

3.3. Instalatii de incalzire de tip inchis

Instalatiile de incalzire de tip inchis se mai numesc cuptoare cu RI datorita asemanarii constructive cu cuptoarele clasice cu rezistoa­re. Forma lor este insa puternic dependenta de forma incarcaturii (fig. 3.49), iar peretii nu trebuie construiti sa reziste la tempera­tura piesei deoarece aerul din interiorul cuptorului are temperaturi mult mai mici. Prin urmare, aceste instalatii sunt mai usoare si mai ieftine decat cuptoarele clasice.

Pe de alta parte, peretii absorb radiatia reflectata de produs si devin radiatoare secundare (in majoritatea cazurilor emit RI lungi); prin urmare, iradierea piesei este asigurata atat de sursa (conform spectrului acesteia) cat si de pereti. Pentru un cuptor dat, distribu­tia puterilor intre cele doua surse se poate modifica de la un produs la altul. De asemenea, acest sistem per­mi­te utilizarea surselor de RI scurte (cu densitate de putere ridicata si iner­tie redusa) pentru incalzirea produselor cu absorbtie redusa in zona l mm.

Cuptoarele cu RI sunt in general cu actionare continua, materia­lele de incalzit fiind transportate cu benzi sau alte mecanisme; in industria textila sau a hartiei, banda rulanta este formata din chiar materialul ce trebuie incalzit.

Deoarece temperatura peretilor depa­ses­te doar rareori 700­­ K, acestia se con­fectioneaza din doua straturi metalice (cel exterior din otel sau aluminiu, iar cel interior din aluminiu) intre care ramane aer sau se introduce un material termoizolant cu grosime de 4 5 cm.

Factorul de reflexie ridicat al pe­retelui interior serveste atat la cresterea randa­men­tului instalatiei cat si la reducerea temperaturii peretelui exterior.

Radiatoarele sunt astfel montate incat soclurile surselor si conductelor de legatura sa se gaseasca intre cei doi pereti. Uneori prin mentinerea unei suprapresiuni, aceste parti sunt racite concomitent cu operatia de ventilare a cuptorului (fig. 3.50).

O problema tipica pentru cuptoarele cu RI o constituie ventilarea acestora, deoarece in urma proceselor de incalzire se degaja cantitati mari de vapori, gaze inflamabile etc. Energia pierduta prin ventilare este totusi de circa 3 ori mai mica decat la cuptoarele clasice datorita temperaturii reduse a aerului din cuptor. La instalatiile moder­ne, o parte din aceasta energie este recuperata prin schimbatoare de caldura sau prin utilizarea ei la preincalzirea produselor inainte de intrarea in cuptor.

4. Reglarea procesului de incalzire

Reglarea procesului de incalzire poate fi realizata prin modifi­carea puterii cuptorului, modificarea timpului de expunere si prin modificarea distantei dintre sursa si produs.

Modificarea puterii reprezinta metoda cea mai utilizata si permite obtinerea unor rezultate remarcabile in cazul incalzirii cu RI scurte, domeniu in care sursele au o inertie termica redusa. Procesul de control poate fi realizat manual sau automat prin mai multe proce­dee (fig. 3.51):

 modificarea numarului de surse, care poate afecta unifor­mitatea iluminarii termice dar mentine constanta temperatura filamentelor si deci l_max (fig. 3.51 a));

 modificarea in trepte a tensiunii pe sursa (modificarea ten­siunii de alimentare, modificarea conexiuni­lor serie - paralel intre faze sau intre faza si nul sau combinatii ale celor doua)  fig. 3.51 b) si fig. 3.51 c);

 modificarea continua a tensiunii pe surse prin utilizarea transformatoarelor cu variatie continua sau a variatoarelor statice de ten­siune alternativa (fig. 4.51 d) si e)).

Un dezavantaj major al ultimelor doua metode il constituie modificarea temperaturii filamentului si deci modifica­rea distributiei spectrale a energiei radiate

care poate avea conse­cinte importante asupra absorbtiei RI. Aspectul mentionat, corelat cu costul echipamentelor de variatie continua, face ca aceste solutii sa fie adoptate numai in cazul imposibilitatii aplicarii solutiei de modificare in trepte a puterii.

5. Proiectarea instalatiilor de incalzire cu radiatii infrarosii

Proiectarea unei instalatii de incalzire cu RI este o operatie dificila deoarece alegerea corecta a solutiei depinde de foarte multi factori: cantitatea materialului, durata si temperatura de incalzire, caldura de vaporizare a lichidelor din material etc.; de asemenea, randamentul global al instalatiei este influentat de valoarea factorului de absorbtie, de pierderile secundare prin radiatie, conductie si convectie precum si de pierderile prin ventilatie (acolo unde este cazul).

Activitatea de proiectare consta dintr-un calcul termic general prin care se determina cantitatile de caldura necesare, executarea pe aceasta baza a unei instalatii de proba pentru verificarea si corec­tarea datelor obtinute si calculul final al instalatiei industriale. In general se parcurg urmatoarele etape [3.3]:

a) Alegerea domeniului de RI se bazeaza pe proprietatile chimice si fizice care determina spectrul de absorbtie in infrarosu al produ­sului, fiind de dorit ca radiatia emisa sa aiba un maxim de emisie pe lungimi de unda in zona valorii maxime a factorului spectral de absorbtie (fig. 3.52). In practica trebuie luate insa in considerare si alte aspecte:

 modificarea culorii produsului, prezenta produselor cu culori diferite sau existenta unor invelisuri cu caracteristici de absorbtie diferite, favorizeaza utilizarea RI lungi unde absorbtia este mai putin selectiva decat in cazul RI scurte;

 produsele cu forma neregulata se incalzesc mai uniform prin RI lungi unde aportul incalzirii prin convectie este uneori substantial;

 densitati ridicate de putere se obtin mai usor cu surse de RI scurte;

 sursele de RI scurte, cu inertie termica redusa, reduc riscul unor supraincalziri in cazul defectarii sistemelor de transport.

b) Stabilirea cantitatii totale de caldura Q necesare in cazul general cand materialul de incalzit contine si lichide care trebuie eliminate se face pe baza relatiei

(3.72)

in care

(3.73)

In relatia (3.73), Q_s este caldura necesara incalzirii solidului;

Caldura Q_l necesara incalzirii lichidului este:

iar caldura Q_e necara evaporarii lichidului rezulta:

         (3.75)

In relatiile (3.72 3.75) s-au utilizat urmatoarele notatii:

m_s, m_l sunt masa solidului, respectiv lichidului;

c_s, c_l   caldura masica a solidului, respectiv a lichidului;

q_f q_e q_i  temperatura finala, de evaporare, respectiv initiala;

a_s a_l  factor de absorbtie in infrarosu ai solidului, respectiv lichidului;

c_v   caldura latenta de vaporizare a lichidului;

h  randamentul cuptorului, pentru care in general se ia valo­area de 0,5.

c) Timpul de incalzire t_i este dat initial sau se calculeaza cu relatia:

(3.76)

in care E este iluminarea termica necesara (tabelul 3.3), iar A este aria suprafetei iradiate.

d) Numarul radiatoarelor rezulta din relatia:

(3.77)

in care P_r este puterea unui radiator tipizat.

Numarul radiatoa­relor si dimensiunile piesei sau ale cuptorului, permit determinarea numarului de panouri radiante necesare.

e) Pe baza calculelor efectuate se construieste un panou radiant la care, prin masurari experimentale asupra campurilor de temperatura obtinute, se determina modul de amplasare a surselor, distantele d dintre acestea (fig. 3.53) si distanta h dintre radiatoare si materialul incalzit. Experienta acumulata recomanda d = (0,5 h necesara pentru realiza­rea uniformitatii campului termic (q_min q_max

f) Pe baza datelor experimentale se face proiectarea finala a cuptorului, faza in care se pot efectua calcule mai exacte asupra pier­derilor termice prin convectie, conductie si ventilare.

6. Aplicatii industriale ale incalzirii cu radiatii infraro­sii

Primele aplicatii industriale ale RI au aparut in anul 1935 pentru uscarea lacurilor si vopselelor in industria automobilelor. In prezent, RI joaca un rol important intr-o mare diversitate de procese industriale in care se cere incalzirea la suprafata sau in volum a diferitelor material­e. Acest procedeu este deosebit de eficient in procesarea materialelor de grosime mica, care pot fi iradiate simultan pe o mare suprafata. Principalele domenii de aplicare sunt:

 uscarea, arderea sau polimerizarea straturilor de protectie sau ornamentale depuse pe diferite suporturi: grunduri, vopsele sau emailuri pe metal, lemn, sticla sau hartie; depuneri pe piele bruta sau prelucrata; acoperiri cu PVC sau cauciuc; straturi de teflon pe ustensile casnice; tehnologia componentelor integrate (cresteri epita­xiale) etc.;

 deshidratari si uscari partiale pentru: hartie, textile, forme de turnare, obiecte metalice dupa spalare si clatire, cerneluri si acuarele, frunze de tutun, produse farmaceutice etc.;

 incalziri diverse: incalzirea materialelor plastice si a sticlei inainte de turnare, incalzirea metalelor pentru diferite tratamente termice, arderea smaltului, pasteurizarea si sterilizarea produselor alimentare, sterilizarea ambalajelor, topirea cositorului etc. [3.11].

Ca exemplu, in fig.3.54 este indicata distributia spatiala a campului termic pe suprafata unui material supus incalzirii cu RI, pentru cazul a doua surse RI plasare la distanta d si la inaltimea h deasupra materialului (temperaturile sunt masurate in planul care trece prin sursele RI).

a) Procese de incalzire

Incalzirea cu RI este frecvent utilizata in etapele initiale ale proceselor de acoperire a diferitelor suprafete cu scopul de a reduce durata procesului, a imbunatati calitatea sau pentru realizarea ambelor aspecte; astfel de operatii sunt frecvent intalnite in industria constructiilor de masini.

Un alt scop al incalzirii cu RI il poate constitui producerea unor reactii chimice in impuritati: astfel, pentru inlaturarea fibre­lor vegetale din lana, aceasta este tratata intr-o baie de acid si apoi supusa unei incalziri rapide cu RI. Se obtine in acest fel o car­bonizare rapida a impuritatilor vegetale care pot fi indepartate prin spalare, fara ca lana sa fie afectata.

O aplicatie moderna o reprezinta utilizarea RI in procesele de crestere epitaxiala caracteristice tehnologiilor microelectronice actuale. Aici substratul din Si este incalzit la 1500 K intr-o incinta vidata, asigurandu-se astfel descompunerea tetraclorurii de siliciu (SiCl₄) in elementele componente: siliciul se depune pe substrat, respectand structura cristalina a acestuia, iar clorul gazos este eliminat.

b) Procese de uscare

Uscarea reprezinta cea mai raspandita aplicatie a RI in indus­trie, fiind utilizata pentru eliminarea excesului de umiditate sau pentru evaporarea solventilor organici in procesele de acoperire.

Deshidratarea este intalnita in industria alimentara pentru tratarea carnii, legumelor, cafelei, ceaiului sau tutunului, dar si in industria textila, ceramica, a pielariei sau a hirtiei. In industria hirtiei, de exemplu, radiatiile infrarosii se utilizeaza tot mai mult pentru uscarea finala ce urmeaza uscarii cu aburi.

Evaporarea solventilor organici prin incalzire cu RI este, de asemenea, mult utilizata in diferite sectoare industriale pentru uscarea vopselelor, lacurilor, emailurilor, adezivilor sau cernelii. In multe situatii, procesele de uscare sunt urmate de procese de coacere sau alte tratamente termice

c) Coaceri si durificari

Aceste procese se caracterizeaza prin faptul ca ridicarea tempe­raturii este asociata cu modificari chimice in material, cel mai des fiind vorba de polimerizari. Ca urmare, depunerile devin dure si deci mai rezistente la solicitarile mecanice sau chimice; in acelasi timp, aspectul lor se imbunatateste.

O aplicatie tipica o reprezinta vopsirea automobilelor. Grosimea stratului depus (20 mm) permite incalzirea stratului metalic de baza, care apoi incalzeste dinspre interior stratul de vopsea. Acest proces mareste viteza de evaporare a solventului si datorita conduc­tivitatii termice a stratului metalic, asigura o buna egalizare a temperaturilor. Puterea instalata variaza intre 20 si 100 kW m de cuptor (tunel) si trebuie avut grija de faptul ca valoarea factorului de absorbtie depinde de culoare (a = 0,86 pentru culoarea neagra, dar numai 0,48 pentru culoarea alba).

d) Inmuieri si topiri

Sunt aplicatii tipice pentru industria maselor plastice, unde foliile de material sunt frecvent inmuiate prin incalzire la circa 400 K inainte de taiere si fasonare. Anumite materiale plastice (polieste­rul de exemplu) sunt transparente pentru radiatiile vizibile dar devin opace pentru radiatiile infrarosii. Astfel, prin alegerea corespun­zatoare a lungimii de unda, adancimea de patrundere poate fi exact controlata si deci si procesul de incalzire.

Incalziri cu RI in acelasi scop pot fi intalnite insa si la materiale metalice (500 K la placi din Al, otel sau titan inainte de taiere sau 1300 K la placi din otel, inainte de roluire).

RI se mai utilizeaza in tehnologia circuitelor imprimate la lipirea componentelor, uscarea fluxului, topirea cositorului sau a pastilelor de lipit.

e) Contractii

Este o aplicatie larg raspandita in sectorul ambalarilor. Foliile din polietilena sunt intinse in timpul procesului de productie dupa cele doua axe principale in scopul imbunatatirii rezistentei mecanice, a elasticitatii si a impermeabilitatii. Aceasta produce o orientare a moleculelor in cele doua directii, orientare care se mentine la temperatura joasa. Prin incalzire in apropierea punctului de topire, moleculele se reorienteaza aleator, proces insotit de o contractie a foliei.

Bibliografie

[3.1] Sora, I. s.a. Utilizari ale energiei electrice. Editura Facla, Timisoara 1984.

[3.2] Comsa, D. Instalatii electrotermice industriale. Editura Tehnica, Bucuresti, 1986.

[3.3]*** Elektrotehniceskii spravocinik. Vol.II Part.2. Energoizdat, Moscova, 1988.

[3.4] Altgauzen, A., P. s.a. Elektrotemiceskoe oborudovanie. Spravocinik. Energia, Moscova, 1980.

[3.5] Duckworth, W., E. si Hoyle G. Electroslag Refining. Britisch Iron & Steel, London, 1969.

[3.6] Paton, B., E. si Medovar, P., I. Elektroslakovae peci. Nankova Dumka, Kiev, 1976.

[3.7] Orfeuil, M. Electric Process Heating. Technologies. Equipment. Applications. Battelle Press, Columbus USA, 1987.

[3.8] Comsa, D. si Pantelimon, Lucia. Electrotemie. Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1979.

[3.9]***Philips Lighing. Correspondence Course. Lighting Applications Vol.13: IR Radiators and Applications. Philips Lighting B.V.,1988.

[3.10] Comsa, D. s.a. Electrotermie. Lucrari practice. Lito IPCN Cluj Napoca, 1977.

[3.11] Prisacaru, V. si Ponomarev, B. Radiatii infrarosii si aplicatii industriale. Editura Tehnica, Bucuresti, 1972.