какое свойство инфракрасных лучей используют при сушке древесины сена овощей
Процесс сушки с использованием инфракрасных лучей
Главной особенностью сушки при помощи инфракрасного излучения является их воздействие на просушиваемую поверхность напрямую, без нагревания воздуха. Эта особенность и делает процесс инфракрасной сушки таким эффективным, ведь материал прогревается не только от поверхности, как в случае с традиционным нагревом, инфракрасные лучи проникают глубоко внутрь объекта.
Конструкция и отличительные особенности разных типов инфракрасных нагревателей
Инфракрасные нагревательные элементы производят инфракрасное излучение в средневолновом, длинноволновом и коротковолновом спектре инфракрасного диапазона. Длина волны керамических излучателей самая большая, карбоновые и кварцевые излучатели работают в средневолновом диапазоне, а галогенные термоизлучатели (лампы КГТ) излучают волны с самой короткой длиной волны.
Инфракрасное излучение генерируется от нагреваемого материала с особыми химическими свойствами. Сам нагрев осуществляется при помощи прохождения электрического тока по спирали проводника с высоким сопротивлением. В инфракрасных излучателях от компании Хитл используется нихромовая проволока от французского производителя Rescall и карбоновое волокно для карбоновых излучателей. Инфракрасное излучение производится в процессе нагревания таких материалов, применяемых при изготовлении излучателей:
Трубки из кварцевого стекла, внутрь которых помещают греющую спираль
Керамический материал высокого класса прочности и термостойкости, который используется при производстве керамических ик излучателей
Если сравнить инфракрасную лампу с обычной осветительной лампочкой, то температура нагрева спирали в ик излучателях будет намного ниже, чем температура накала осветительной лампы. Но при работе инфракрасных нагревателей около 80 процентов всей потребляемой электроэнергии преобразовывается в инфракрасную волновую энергию. Для того, чтобы все эти волны были направлены в нужном направлении и не рассеивались зря применяют специальные отражатели из стали, которые отзеркаливают волны и направляют их в эффективную зону нагрева.
Преимущества использования инфракрасных излучателей для сушки продуктов
Главным преимуществом просушки инфракрасным методом является высокая скорость сушки. Такой эффект достигается благодаря тому, что инфракрасные лучи проходят внутрь просушиваемого сырья на определенную глубину. Для продуктов питания, имеющих капиллярно-пористую структуру, глубина проникновения инфракрасных волн составляет от 0,1 до 2 мм. Из-за многократного отражения от капилляров инфракрасные волны практически полностью поглощаются продуктом. Для инфракрасной сушки характерен высокий коэффициент теплообмена, то есть на единицу поверхности материала передается большое количество тепловой энергии.
Еще одним немаловажным преимуществом инфракрасной сушки является низкое энергопотребление. Инфракрасные излучатели потребляют значительно меньше электроэнергии в сравнении с обычными электрическими ТЭНами, поэтому их применение является экономически выгодным.
Различные конструкции инфракрасных сушек
Типов сушилок, использующих в своей конструкции инфракрасные излучатели, очень много. В данной статье мы рассмотрим всего два из них, которые имеют существенные различия в методе нагрева излучающих поверхностей.
Газовые радиационные инфракрасные сушилки
Инфракрасные сушильные установки на газовом топливе – эффективный способ просушивания продукции. Как видно на схеме, нагрев керамических излучателей производится при помощи горелок на газовом топливе либо топочные газы могут использоваться внутри конструкции излучателей.
Процесс сушки в радиационных газовых установках должен быть прерываемым, чтобы не образовывался термодиффузионный поток влаги, который препятствует удалению воды из внутренних слоев материала.
Электрические инфракрасные сушилки
Электронагреватели с инфракрасным излучением применяются в большом количестве самых разнообразных сушильных машинах: инфракрасные сушильные панели, туннельные печи, модули мобильных и стационарных сушилок для краски, печи полимеризации, применяемые в просушке слоя при порошковой окраске металлов, и многие другие. Рассмотрим подробнее сушилку с воздушным обдувом и конвеерной подачей материала, которая нарисована на схеме. В данном случае применяют инфракрасные керамические лампы.
Инфракрасные излучатели от компании Heatle
Нагрев в сушках осуществляется инфракрасными излучателями, которые могут быть как керамическими и карбоновыми со средней длиной волны, так и коротковолновыми. Выбор электронагревателей зависит от материала, который будет просушиваться. Рассмотрим подробнее типы нагревателей, производимые компанией Хитл в России.
Для циклического или прерываемого процесса сушки лучше использовать кварцевые инфракрасные нагреватели. Они очень быстро нагреваются и выходят на максимальную эффективную температуру всего за несколько секунд. Компания Heatle может предложить вам три типа кварцевых нагревателей: кварцевые трубчатые излучатели с нихромовой спиралью, галогенные лампы КГТ и карбоновые ИК нагреватели. Кварцевые нагреватели можно купить как в виде нагревательных элементов трубчатого типа, так и в виде инфракрасных панелей. Галогенные и карбоновые лампы могут изготавливаться также вместе с отражающими рефлекторами.
Керамические излучатели имеют более низкую скорость нагрева, но в то же время потребляют меньше электроэнергии и эффективнее излучают тепло. Поэтому данный тип электронагревателей применяют в процессах сушки, которые требуют постоянного длительного воздействия на материал. Наиболее часто в сушильных камерах применяют сферические керамические излучатели серии ECS-1, имеющие изогнутую форму поверхности.
Купить электрические инфракрасные излучатели для сушилок различных конструкций в интернет-магазине Хитл вы можете через форму заказа на странице товара или просто написав нам на почтовый ящик. Для получения бесплатной консультации по инфракрасным сушилкам звоните нам по телефону, указанному в контактах.
Помогите с физикой пожалуйста
1. Возбужденные атомы сильно разряженных газов и ненасыщенных паров, не взаимодействующие друг с другом, излучают спектры:
А. полосатые;Б. сплошные;В. линейчатые.
2. Твердые тела, состоящие из возбужденных постоянно взаимодействующих молекул и ионов. излучают спектры:
А. полосатые;Б. сплошные;В. линейчатые.
3. Тела, состоящие из невзаимодействующих между собой возбужденных молекул, излучают спектры:
А. полосатые;Б. сплошные;В. линейчатые.
4. К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относятся свечения:
1. раскаленной отливки металла;
2. лампы дневного света;
3. звезд;
4. некоторых глубоководных рыб.
А. 1, 3 – тепловое, 2, 4 – люминесцентные;Б. 1, 2, 3, 4 – только тепловые;
В. 1, 2, 3, 4 и тепловые и люминесцентные;Г. 1, 4 – тепловые, 2, 3 – люминесцентные.
5. Какое свойство инфракрасных лучей используют при сушке древесины, сена, овощей?
А. химическое;Б. тепловое;
В. люминесцентное;Г. большая проникающая способность.
6. Почему в парниках ставят обыкновенное стекло, а колбы ртутных медицинских ламп делают из кварцевого стекла?
А. колба медицинских ламп не должна пропускать ультрафиолетовые лучи;
Б. колба медицинских ламп должна пропускать ультрафиолетовые лучи;
В. из экономических соображений колбы медицинских ламп делают из кварцевого стекла;
Г. стекло в парниках пропускает ультрафиолетовые лучи, а кварц – нет.
7. Почему высоко в горах загорают особенно быстро?
А. меньше поглощается ультрафиолетовый луч атмосферой;
Б. больше поглощается ультрафиолетовый луч атмосферой;
В. меньше поглощается инфракрасный луч атмосферой;
Г. больше поглощается инфракрасный луч атмосферой.
8. Линейчатый спектр дают…
А. вещества, находящиеся в жидком состоянии;
Б. вещества, находящиеся в твердом состоянии;
В. все вещества, находящиеся в газообразном атомном состоянии;
Г. все вещества, находящиеся в газообразном молекулярном состоянии.
Электромагнитные свойства древесины
При нагревании тел происходит преобразование тепловой энергии в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При этом нагретые тела испускают невидимые инфракрасные лучи с длинами волн от 400 мкм до 0,76 мкм. Источником инфракрасных лучей могут быть обычные электрические лампы накаливания, специальные зеркальные лампы инфракрасного излучения, в которых рефлектором служит посеребренная изнутри верхняя часть стеклянной колбы лампы; газовые горелки, электронагревательные спирали и др. В обычных лампах накаливания большая часть излучения приходится на долю невидимых инфракрасных лучей: например, в пустотных лампах на видимое световое излучение расходуется только 7% энергии, на невидимое инфракрасное излучение — 86 % и потери энергии составляют — 7%.
Инфракрасные лучи обладают слабой проникающей способностью. Проницаемость древесины инфракрасными лучами с длиной волны от 5 до 6,5 мкм очень мала. Примерно 80% лучистой энергии отражается и сорбируется поверхностным слоем древесины толщиной 0,1 мм. Для образцов толщиной 0,3—0,5 мм из древесины дуба, березы, бука, ореха и ольхи в указанном диапазоне длин волн не было обнаружено сколько-нибудь заметных различий проницаемости. При большой толщине образцов (до 3 мм) проницаемость древесины оказалась практически одинаковой. Поглощение инфракрасных лучей сопровождается нагреванием материала. Это позволит использовать инфракрасные лучи для сушки тонких сортиментов древесины, а также для ее стерилизации. Кроме того, инфракрасное излучение используется для сушки лакокрасочных покрытий на древесине; скорость сушки при этом резко увеличивается.
Сушка древесины инфракрасными лучами
Сушка древесины инфракрасными лучами — один из скоростных способов сушки, при котором в качестве источника тепла используется лучистая энергия.
В последние годы лучистой энергией сушатся, главным образом, поверхности деталей или изделий, покрытых лакокрасочными составами. Опыты Украинского научно-исследовательского института механической обработки древесины и Московского энергетического института способствовали широкому применению сушки бука, дуба и сосны толщиной до 50 мм со значительным сокращением сроков просыхания при сохранении хорошего качества материала.
Инфракрасные лучи, не видимые глазом, испускаются теми же источниками, что и видимые лучи, т. е. раскаленными телами, газами, светящимися при электрических зарядах, и др.
Световые волны, возникающие при колебаниях электронов внутри атомов и молекул, переносят энергию, получаемую от источника света, на тела их поглощающие.
Любое излучение тела сопровождается потерей энергии. Оно происходит либо за счет уменьшения энергии самого тела, либо за счет получения ее телом извне. Когда нагреваемое тело светится, то энергия излучения берется за счет передачи телу некоторого количества тепла извне. Такого рода излучение в физике носит название температурного или теплового.
Световые волны, проходя от источника излучения через любую среду, в какой-то мере поглощаются ей.
С точки зрения теории упруго связанных электронов поглощение света вызывается тем, что проходящая световая волна возбуждает вынужденные колебания электронов. На поддержание этих колебаний затрачивается энергия, переходящая затем в энергию других видов. Если в результате столкновений между атомами энергия колебания электронов переходит в энергию беспорядочного молекулярного движения, то тело нагревается. Это и происходит при воздействии на тело инфракрасных лучей. Максимальная глубина проникновения инфракрасных лучей в сухую древесину составляет около 2 мм, а во влажную — еще меньше. Таким образом, инфракрасные лучи непосредственно нагревают только поверхность материала или изделия.
Источниками инфракрасных лучей являются обычные температурные излучатели — лампы накаливания, спирали, по которым проходит электрический ток, отражательные поверхности и др. Осветительные лампы устанавливают в нетускнеющем (алюминиевом, хромированном) рефлекторе. В зеркальной лампе стеклянной колбе придают форму рефлектора. Изнутри верхнюю часть колб экранируют серебром, нижнюю часть открывают для выхода лучей. Рабочее напряжение ламп 127 в. Для удлинения срока их службы напряжение понижают на 10—15%. При этих условиях срок службы ламп достигает 5000—10 000 час. Применяют лампы мощностью 250 и 500 вт. Для сушки отделочных покрытий ЦНИИМОД рекомендует лампы мощностью 250 вт.
Применяя электрические спирали, устраивают плоские или иные отражатели. Для получения лучистой энергии применяют и более дешевые источники энергии — обычные топочные газы или естественный газ. По своему устройству и назначению радиационные сушилки могут быть разделены на три типа:
1) переносные сушилки в виде небольших щитов или камер для местного нагрева;
2) тоннельные, большей частью конвейерные, сушилки с поперечным сечением в виде круглой трубы или прямоугольника;
3) камерные сушилки с верхним боковым или круговым расположением излучателей.
Поперечные сечения тоннельных и размеры камерных радиационных сушилок зависят от габаритных размеров высушиваемых в них изделий с добавлением необходимых размеров на монтаж Источников энергии и промежутков между материалом и излучателем.
Сушилки должны быть хорошо теплоизолированы и, по возможности, герметизированы. Герметизация важна в тех случаях, когда из высушиваемого покрытия испаряются вредные или с неприятным запахом растворители, а также при сушке древесины по режиму, требующему повышенной влажности воздуха в камере.
Циркуляция воздуха внутри сушилки может быть естественная или принудительная. При определении воздухообмена в камере учитывается допустимая концентрация паров растворителя. К преимуществам сушилки инфракрасными лучами относятся:
1) простота оборудования и легкость регулирования режима;
2) отсутствие высококвалифицированного обслуживания, как например, при сушке в поле токов высокой частоты;
3) возможность применения дешевого источника тепла для получения лучистой энергии;
4) возможность конвееризации сушильного процесса в поточном производстве вследствие значительного сокращения сроков сушки.
Недостатком этого способа является большой расход электроэнергии (если источник радиации — электричество).
Сушилки инфракрасными лучами по сравнению с другими видами сушилок значительно опаснее в пожарном отношении.
Возрастание концентрации паров в сушильной камере происходит при увеличении поверхности испарения, повышении его интенсивности, уменьшении кратности обмена воздуха, а также при работе сушилки с большим коэффициентом возврата воздуха. С увеличением поверхности испарения возрастает объем паров, приходящихся на единицу объему сушки. Это наблюдается обычно при перегрузке сушилок высушиваемым материалом.
При увеличении интенсивности испарения, т. е. повышении скорости парообразования с единицы поверхности высушиваемого материала, возрастает также количество выделяющихся паров. Часто это происходит при повышении температуры в камере.
Снижение кратности обмена воздуха в сушильной камере, при том же количестве выделяющихся паров, неизбежно приведет к увеличению их концентрации. Такое состояние возникает при снижении производительности вентилятора (уменьшение числа оборотов, неправильное направление вращения и т. п.), увеличении сопротивления линии (засорение фильтров, решеток, неправильная регулировка шиберов), а также при неисправностях линий между сушилкой и вентилятором (образование отверстий при повреждениях, коррозии). Наиболее опасна остановка вентилятора, т. е. полное прекращение циркуляции воздуха. В этом случае пары совершенно не отводятся из системы и концентрация их быстро возрастает.
Источниками воспламенения горючих веществ в сушильной камере могут быть: нагретые поверхности системы обогрева; теплота, вызываемая механическими воздействиями при неисправностях вентиляционной или транспортирующей системы; теплота химических реакций, возникающая при самовозгорании веществ; занесение в камеру источников открытого огня при грубом нарушении режима эксплуатации.
Для обеспечения безопасности сушилок, а также связанных с ними производственных помещений, сушильные камеры желательно выносить из помещения или отделять их брандмауэром. Сушилки инфракрасными лучами часто имеют сравнительно небольшие размеры, поэтому они располагаются непосредственно в производственном помещении и выполняются из несгораемых материалов. Сушильная камера должна оборудоваться самостоятельной вентиляционной системой, не связанной с общецеховой вентиляцией. Чтобы предотвратить выход паров летучего растворителя из сушильной камеры, давление в ней необходимо поддерживать несколько ниже, чем давление воздуха в производственном помещении. Вентиляционная установка должна обеспечивать концентрацию паров в объеме сушильной камеры менее нижнего предела взрыва. Обычно рабочую концентрацию воздуха в сушилке принимают в полтора-два раза менее нижнего предела взрыва. Транспортные приспособления необходимо выполнять из несгораемых материалов, а приводы располагать вне сушильной камеры. Чтобы избежать образования искр от механических ударов, притворы дверей следует изготовлять из материалов, не дающих искр, лопасти или ротор вентилятора на выкидной линии — из мягкого металла, ободы колес вагонеток или рельсы — также из мягкого металла. При сушке инфракрасными лучами необходимо устанавливать предельно допустимое расстояние от ламп до высушиваемой поверхности, которое зависит от их мощности и вида высушиваемого материала. Требования к установке ламп и монтажу всего электрохозяйства должны соответствовать «Правилам устройства электроустановок». Во всех ламповых сушилках и других сушилках радиационного типа с непрерывным движением высушиваемых изделий следует предусматривать приспособление для автоматического отключения системы обогрева при внезапной остановке конвейера или соответствующую сигнализационную тревожную систему.
Чтобы избежать разрушения конструкции сушилок при взрыве, закрытые сушильные камеры должны иметь легкое покрытие или предохранительные клапаны (взрывные панели). Их располагают так, чтобы взрывная волна направлялась в наиболее безопасную сторону. При эксплуатации сушилок необходимо следить за регулярностью очистки сушильных камер, воздуховодов, фильтров и транспортных приспособлений от пыли и других отложений, а также за состоянием и качеством смазки трущихся поверхностей. Чтобы предотвратить развитие пожара, на линиях подачи свежего воздуха и на отсасывающих линиях следует устанавливать автоматические закрывающиеся задвижки.
Сушилки инфракрасными лучами должны быть обеспечены достаточным количеством средств пожаротушения, а сушилки для окрашенных деревянных изделий должны иметь спринклерную систему. Для закрытых сушилок рекомендуются стационарные установки объемного тушения паром, продуктами сгорания и т. п. Вблизи сушилок в соответствии с нормами Госпожнадзора следует устанавливать внутренние пожарные краны, огнетушители и ящики с песком.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Применение инфракрасных лучей
Применение инфракрасных лучей для сушки продуктов питания в настоящее время актуально и наиболее перспективно. Технологический процесс инфракрасной сушки построен на том, что водой, находящейся в продукте, поглощается инфракрасное излучение волны определенной длины, а тканью высушиваемого продукта не поглощается. Потому удаление влаги происходит при температуре 40-60 градусов Цельсия. Такой температурный режим позволяет практически полностью сохранять биологически активные вещества, витамины, вкус, естественный цвет и аромат высушиваемых продуктов. Установки для сушки мяса и рыбы, зерна, овощей и фруктов, круп и других пищевых продуктов, основанные на применении инфракрасного излучения в наибольшей степени перспективны на сегодняшний день.
При сушке продуктов по такой технологии сохраняется содержание витаминов и биологически активных веществ в высушенном продукте в пределах 80-90% от исходного сырья. Для восстановления всех натуральных органолептических, химических и физических свойств достаточно замачивания на 10-20 минут, и продукт, прошедший сушку, можно употреблять в свежем виде или подвергать кулинарной обработке. Сушка овощей и фруктов, круп, мяса, рыбы и т.д. таким методом позволяет производить широкий ассортимент пищевых концентратов быстрого приготовления. Сюда входят закуски, первые, вторые, третьи блюда, крупы, каши, фруктовые и овощные порошки для хлебопекарной и кондитерской промышленности. Овощи, после обработки инфракрасной сушкой, при восстановлении имеют вкусовые качества, максимально схожие со свежими. А порошки, где при изготовлении применялись инфракрасные лучи, обладают противовоспалительными, антиоксидантными и детоксирующими свойствами.
При инфракрасной сушке продукты не подвержены воздействию вредных электромагнитных излучений и полей. Они не содержат консервантов и прочих посторонних веществ. Инфракрасное излучение, как таковое, безвредно для человека и окружающей среды. Так и оборудование, работающее с применением данного излучения, является совершенно безвредным.
Высушенный продукт не подвержен развитию микрофлоры. При низкой влажности сухопродукты можно хранить до года без специальной тары. Потери витаминов при таком хранении составят 5-15%. Герметичная тара обеспечивает хранение высушенного продукта до двух лет. При сушке продукты уменьшаются в объеме в 3-4 раза, по сравнению с исходным сырьём, а по массе – в 4-8 раз (в зависимости от вида). После восстановления замачиванием в воде, такие продукты можно использовать в пищу в сухом или сыром виде и подвергать любой кулинарной обработке: варить, жарить, тушить и т.д.
Следует обратить внимание не только на свойства получаемых сухопродуктов, но и на оборудование для сушки продуктов при помощи инфракрасного излучения и на технологию, основанную на таком принципе. Применяемая инфракрасная сушка влажных продуктов даёт возможность фактически на 100% использовать энергию, подведённую к сухопродукту.
Вследствие того, что молекулы воды, которые находятся в продукте, вбирают в себя инфракрасные лучи и нагреваются, то есть энергия подводится напрямую к воде продукта, в отличие от других видов сушки, достигается высокий КПД. А значит, необходимости существенного повышения температуры высушиваемого продукта нет, и процесс сушки можно проводить при температуре 40-60 градусов.
Сушка продуктов с применением инфракрасных лучей имеет следующие преимущества: при таких температурах отлично сохраняется продукт – не теряются витамины, не разрушаются клетки, не карамелизируется сахар. Низкими температурами не греется сушильное оборудование, значит, не теряется тепло через вентиляцию, стенки. Инфракрасные лучи при температуре 40-60 градусов уничтожают всю микрофлору на поверхности высушиваемого продукта, оставляя сухой продукт фактически стерильным.
Сушильное оборудование, в котором применяются инфракрасные лучи многофункционально и даёт возможность перерабатывать множество растительных и животных продуктов. Всё сушильное оборудование с использованием инфракрасного излучения имеет следующие положительные стороны:
• Сушка происходит при низкой температуре – 50-60 градусов;
• На 1 килограмм испаренной влаги – самое низкое удельное потребление энергии;
• Меньше, чем 1кВт.ч/кг (в 2 раза меньше любого сушильного оборудования);
• Сушка происходит с высокой скоростью – от 30 до 200 мин;
• Надёжность, простота, доступная цена, высокая окупаемость.