การให้ความร้อนโดยรังสีอินฟราเรด  (Infrared Heating)

หลักการทำงาน

การให้ความร้อนโดยรังสีอินฟราเรดอาศัยหลักการการถ่ายเทพลังงานโดยการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงถี่คลื่นอินฟราเรด (f =400 THz – 300 GHz) เมื่อคลื่นรังสีอินฟราเรดกระทบกับชิ้นวัสดุพลังงานส่วนหนึ่งจะถูกดูดซับและกลายเป็นพลังงานความร้อนในวัสดุ

การปล่อยคลื่นรังสีอินฟราเรด

ตัวปล่อยคลื่นรังสีอินฟราเรด (Infrared emitters)

ตัวปล่อยคลื่นรังสีอินฟราเรดทำจากวัสดุได้แก่ ควอทซ์ ทังสเตน โลหะผสม เซรามิค ซึ่งเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปวัสดุเหล่านี้จะปล่อยคลื่นในย่านความถี่รังสีอินฟราเรด (ความยาวคลื่น 0.76 µm – 1 mm)

วัสดุตัวปล่อยคลื่นรังสีอินฟาเรด

ความยาวคลื่นรังสีอินฟราเรด (Infrared wavelength)

การให้ความร้อนโดยรังสีอินฟราเรดสามารถออกแบบให้มีการให้ความร้อนตามลักษณะการใช้งานที่ต่างกันได้โดยการใช้รังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นต่างกันดังนี้

ความยาวคลื่นรังสีอินฟาเรด

  • รังสีอินฟราเรดคลื่นสั้นจะให้กำลังความร้อนต่อพื้นที่สูงและสามารถผ่านเข้าไปในเนื้อวัสดุได้ลึกเหมาะกับการให้ความร้อนอุณหภูมิสูงอย่างรวดเร็วเช่น การอบสี (Power coating) การอบแห้งผลิตภัณฑ์
  • รังสีอินฟราเรดคลื่นปานกลางจะให้กำลังความร้อนต่อพื้นที่และสามารถผ่านเข้าไปในเนื้อวัสดุได้ลึกปานกลางระหว่างรังสีอินฟราเรดคลื่นสั้นและคลื่นยาว เหมาะกับการให้ความร้อนเช่น การอบแห้งในการสีผ้า การอบแห้งในการผลิตกระดาษ
  • รังสีอินฟราเรดคลื่นยาวจะให้กำลังความร้อนต่อพื้นที่ต่ำและสามารถผ่านเข้าไปในเนื้อวัสดุได้ตื้นเหมาะกับการให้ความร้อนที่อุณหภูมิไม่สูงมากและจำกัดบริเวณผิวหรือสารเคลือบวัสดุ เช่น การให้ความร้อนในการผลิตแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์

การเกิดความร้อนในวัสดุ (Heating effect)

ความร้อนที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากการดูดซับรังสีอินฟราเรดของวัสดุ ดังนั้นวัสดุเหมาะกับการให้ความร้อนโดยรังสีอินฟราเรดจะต้องมีคุณสมบัติดูดซับรังสีอินฟราเรดได้ดีและไม่มีลักษณะผิวมันวาวสะท้อนแสงซึ่งจะทำให้รังสีส่วนใหญ่ถูกสะท้อนออกและทำให้ประสิทธิภาพการให้ความร้อนต่ำ

หลักการเกิดความร้อนในวัสดุ

ประโยชน์

การให้ความร้อนโดยคลื่นอินฟราเรดเป็นการให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วเนื่องจากพลังงานจะถ่ายเทไปยังวัสดุโดยการแผ่รังสีโดยตรง ซึ่งต่างจากการให้ความร้อนด้วยเชื้อเพลิงหรือขดลวดความร้อนที่ใช้อากาศหรือตัวกลางในการพาหรือการนำความร้อนซึ่งจะมีการสูญเสียพลังงานมากกว่าและต้องใช้ระยะเวลานานกว่าในการถ่ายเทความร้อน นอกจากนี้การให้ความร้อนโดยอินฟราเรดยังสามารถให้ออกแบบให้เกิดความร้อนเฉพาะส่วนของวัสดุหรือที่ระดับความลึกต่างๆโดยไม่ต้องให้วัสดุทั้งชิ้นเกิดความร้อนได้

การให้ความร้อนโดยการนำหรือการพา

การให้ความร้อนโดยรังสีอินฟราเรด

การเปรียบเทียบการให้ความด้วยการนำหรือการพากับการให้ความร้อนโดยรังสีอินฟราเรด

การใช้งาน (Applications)

การให้ความร้อนโดยใช้รังสีอินฟราเรดสามารถใช้ในกระบวนการให้ความร้อน การอบปรับสภาพ การอบแห้ง การสารเคลือบผิว สำหรับวัสดุต่างๆ

ตัวอย่างการใช้งานในอุตสาหกรรม ได้แก่

  • การผลิตโลหะในกระบวนการการให้ความร้อน การทำให้แห้ง การเคลือบผิวและการอบสี
  • การผลิตชิ้นส่วนพลาสติกในกระบวนการทำให้แห้ง การ Pre-heating การกำหนดรูปทรงการทำให้พลาสติกแข็งตัวและการอบ
  • การผลิตสิ่งทอในกระบวนการทำให้แห้ง การอบ การย้อมโดยใช้ความร้อน
  • การพิมพ์ในกระบวนการการอบแห้งหมึกพิมพ์
  • การผลิตอาหารในกระบวนการการให้ความร้อน และการอบแห้ง

References :
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2557). บทที่ 6 แนวทางการอนุรักษ์พลังงานด้วยการปรับเปลี่ยนด้านเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์โลหะ เครื่องจักร อุปกรณ์. In คู่มือการอนุรักษ์พลังงานจากกรณีตัวอย่างที่ประสบผลสำเร็จ อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์โลหะ เครื่องจักร อุปกรณ์ (pp. 6-4 – 6-7).

ienergyguru.com
0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย *

Advertisements