Действие инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение — невидимые световые волны, создающие тепло. Тепло повышает температуру тела и происходит потоотделение.
Инфракрасное излучение — естественная вещь. Его излучает солнце и даже наше собственное тело. Не стоит путать вредное ультрафиолетовое солнечное излучение и инфракрасное. Вы выходите на улицу в солнечную погоду и чувствуете на коже тепло — это и есть инфракрасное солнечное излучение.
Длина инфракрасных волн — между 4 и 1000 микрон. Это излучение абсолютно безопасно, при условии того, что источник надежно экранирован от электромагнитного излучения. По независимым исследованиям — лучше всего защищены от электромагнитного излучения инфранагреватели TyloHelo.
Человеческое тело посылает и получают инфракрасные волны диапазоном от 6 до 20 микрон. Наиболее безопасны волны между 7 и 14 микронами, а самый оптимальный вариант — между 8,4 и 9,4 микронами. Чем ближе инфраизлучатель находится к поверхности кожи — тем эффективней.
Отличия традиционной сауны от инфракрасной
Та и другая сауна помогут вам согреться и пропотеть. Выбор определяется вашими личными предпочтениями.
Особенности традиционной сауны
- Температура между 66 °C и 85 °C.
- Высокая температура окружающего воздуха необходима, чтобы вызывать потоотделение.
- Влажность до 50% может быть достигнута при поддавании воды на камни, создавая эффект русской бани.
- От 60 до 75 минут для прогрева помещения.
- Прохладный душ или обливное ведро в промежутках между сеансами.
- Ароматические составы можно добавить в воду для поддавания на каменку.
Особенности инфракрасной сауны
- Температура между 49 °C и 60 °C.
- Чтобы начать потеть не требуется высокая температура окружающего воздуха.
- Влажность в инфракрасной сауне создать невозможно.
- Для эффективного потооделения необходима правильная длина волны инфраизлучателя.
- Инфракрасная тепловая энергия проникает в кожу и согревает мышцы и суставы.
- Инфрасауной можно пользоваться сразу после включения.
Почему стоит выбрать инфракрасную сауну
Когда каждая минута на счету
Не нужно ждать, когда она нагреется. Инфрасауна сразу готова к работе и поможет быстро расслабиться.
Для снятия мышечного напряжение и профилактики травм
Мягкое инфракрасное тепло ослабляет напряжение в мышцахи снимает боль в спине. Для людей, ведущих активный образ жизни, инфракрасная терапия поможет предотвратить травмы и быстрее восстановиться после тренировки.
Иммунитет
При повышении температуры тела, иммунная система производит большое количества лейкоцитов, таким образом повышая способность организма противостоять болезням.
Поддержка здоровья сердца
Высокие температуры в сауне увеличивают частоту сердечных сокращений, тренируя сердце.
Меньше стресса и больше расслабления
Инфракрасная сауна способствует расслаблению и уравновешивает уровень кортизола в организме. Кортизол — это гормон стресса, его чрезмерное количество может привести к проблемам со здоровьем. Жара также повышает количество серотонина, гормона хорошего самочувствия.
Теплопотери и теплоприобретения в зданиях. Физика фольги.
Излучение — это движение электромагнитных волн через пространство. Инфракрасные лучи возникают в промежутке между световыми и радарными волнами (3-15 микрон спектра). Поэтому, когда мы говорим об излучении, мы подразумеваем только инфракрасные лучи. Все тела, температура которых выше абсолютного нуля, как, например, Солнце, ледники, люди, животные, печи и радиаторы, мебель, стены, пропускают инфракрасное излучение.
Все объекты излучают такие инфракрасные лучи, которые движутся по прямой до тех пор, пока их не отразит или не впитает в себя иной объект. Путешествуя со скоростью света, они не несут в себе тепло, а только энергию. Нагрев объекта заставляет его отдавать энергию, которая преобразуется в инфракрасные лучи. Когда тело впитывает в себя такие лучи, их энергия переходит в тепло и нагревает тело. Тепло распределяется по телу кондукцией (теплопередачей), и с поверхности тела расходятся лучи в воздушное пространство.
Количество впитанных телом лучей выражается понятием эмиссии. Эмиссия — число, при котором лучи начинают отдаваться. Впитывание излучения пропорционально фактору впитывания этой поверхности, то есть эмиссии.
Хотя два тела могут быть и одинаковыми, их эмиссивность зависит от рода их покрытия. Вот пример. На четыре одинаково нагретых радиатора были нанесены различные покрытия: на первый нанесли алюминий, на второй — краску-эмаль, третий обложили асбестом, четвёртый накрыли алюминиевой фольгой. При равной температуре всех тот радиатор, который обернули фольгой, имеет самую низкую эмиссию (ниже 5%). Те же, что были в асбесте и краске, показали самый высокий уровень эмиссии, так как у этих материалов он даже выше, чем у железа. Покраска фольги или алюминия приведёт к повышению фактора до 90%.
Те материалы, что не отражают лучи (бумага, асфальт, дерево, стекло и камни), легко их вбирают; фактор их эмиссивности — от 80% до 93%. Все традиционные материалы, вне зависимости от их цвета, впитывают излучение на 90%. Интересным является то, что зеркало, прекрасно отражая свет, практически не отражает излучение (эмиссия 90%). Это такой же фактор, как и у поверхности, покрытой чёрной краской.
Поверхность алюминия имеет свойство не пропускать, а задерживать 95% излучения, попадающего на эту поверхность. А поскольку, как мы уже выяснили, отношение масс алюминия и воздуха очень невелико, происходит очень небольшая теплопередача, засчёт которой и вбираются 5% излучения.
Попробуйте опыт: возьмите кусок алюминиевой фольги и приблизьте её к лицу, не касаясь. Вскоре Вы почувствуете тепло напротив фольги. Объяснение: эмиссивность вашего лица — 99%. Фольга отражает 95%. Кожа лица вбирает 99% отражённой энергии, и она переходит в тепло. То есть, Вы чувствуете возвращённое тепло вашего собственного лица.
Отражение и воздушные пространства
Чтобы уменьшить кондуктивную теплопотерю, крыши домов строятся с дополнительными воздушными пространствами. Благодаря этому кондуктивные и конвективные потери составляют только 20-35% от возможных.
И зимой, и летом 65-80% теплопотерь всё же происходит из-за излучения.
Качество таких пространств как термоизоляции во многом зависит от материалов, ограничивающих это пространство. Большинство материалов пропускают излучение из-за своей высокоэмиссионности, и именно поэтому теряется так много тепла.
Следующий пример поможет понять, как остановить потери. Две стены, расстояние между которыми равно 4 см, нагреты до 100С и 0С. В первом случае их разделяют бумага, асбест, дерево или похожие по свойствам материалы. Во втором случае стены покрыты алюминиевой фольгой. В третьем, два листа фольги разбивают пространство между стенами на три равных.
Отражение и эмиссивность возникают только в пространстве. Идеальным для этого является пространство в 2 или более сантиметра. Меньшие пространства менее эффективны. Там, где нет пространства, возникает явление теплопередачи через твёрдые тела. Если отражающий материал прибит к стене, потолку или другой поверхности, в местах контакта нет изоляции от излучения. Поэтому при установке отражающей изоляции необходимо избегать контактов поверхностей и оставлять максимальные воздушные пространства.
Теплопотеря через воздух
Не существует явления “мёртвого” воздуха, даже в термосе. Невозможно избежать конвекции из-за разности температур поверхностей. Поскольку воздух обладает определённой плотностью, имеет место явление теплопередачи. Наконец, излучение с лёгкостью пройдёт и через воздух, и через вакуум, как оно проходит миллионы километров от Солнца к Земле.
Алюминиевая фольга способна остановить поток излучения засчёт отражательного свойства своей поверхности. Разные типы фольги по-разному вбирают, эмиссивность варьируется от 2% до 72%, разность в 2000%.
Большинство фольгированной изоляции вбирает только 5% излучения. Она нечувствительна к водяным парам и воздействиям конвекции и отражает 95% лучевой энергии.
Действие алюминиевой фольги непревзойдено в зимних и летних условиях благодаря вышеперечисленным свойствам.
Теплопотеря через пол
До 93% тепла уходит через пол из-за излучения. Утеплив фольгированной изоляцией подпол холодного здания, вы создадите отражающее препятствие для него и вернёте его в здание, согрев пол. Подвальные водяные пары фольге не повредят благодаря её химическим свойствам.
Конденсация
Водяной пар является водой в газообразном состоянии. Как любой газ, водяной пар равномерно распределяется по занимаемому пространству. В данном пространстве при данной температуре определённое количество газа перейдёт во взвешенное и впоследствии может перейти в жидкое состояние. Точка перехода воды из насыщенного в жидкое состояние называются точкой росы. Вода конденсируется когда бы то ни было и где бы то ни было при достижении точки росы.
Диапазоны излучения и вещество
Хотя в вакууме электромагнитные волны всех частот распространяются одинаково — со скоростью света, их взаимодействие с веществом очень сильно зависит от частоты (а равным образом от длины волны и энергии кванта). По характеру взаимодействия с веществом излучение делят на диапазоны: гамма-излучение, рентген, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны, которые вместе образуют электромагнитный спектр. Сами эти диапазоны в свою очередь разделяют на поддиапазоны, причем в науке нет единой устоявшейся традиции такого деления. Тут многое зависит от применяемых технических средств для генерации и регистрации излучения. Поэтому в каждой сфере науки и техники поддиапазоны определяют по-своему, а нередко даже сдвигают границы основных диапазонов.
Видимое излучение
Из всего спектра человеческий глаз способен улавливать излучение только в очень узком диапазоне видимого света. От одного его края до другого частота излучения (а равно длина волны и энергия квантов) меняется менее чем в два раза. Для сравнения самые длинные радиоволны в 10 14 раз длиннее видимого излучения, а самые энергичные гамма-кванты — в 10 20 энергичнее. Тем не менее, на протяжении многих тысяч лет большую часть информации об окружающем мире люди черпали из диапазона видимого излучения, границы которого определяются свойствами светочувствительных клеток человеческой сетчатки.
Разные длины волн видимого света воспринимаются человеком как разные цвета — от красного до фиолетового. Традиционное деление видимого диапазона спектра на семь цветов радуги является культурной условностью. Никаких четких физических границ между цветами нет. Англичане, например, обычно делят радугу на шесть цветов. Известны и другие варианты. За восприятие всего разнообразия цветов и оттенков видимого света отвечают всего три различных типа рецепторов, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цвету. Это позволяет воспроизводить практически любой цвет, смешивая на экране эти три основных цвета.
Для приема видимого света от далеких космических источников используют вогнутые зеркала, которые собирают излучение с большой площади практически в одну точку. Чем крупнее зеркала, тем мощнее телескоп. Зеркала должны изготавливаться с чрезвычайно высокой точностью — отклонения формы поверхности от идеальной не должны превышать десятой доли длины волны — 40 нанометров, то есть 0,04 микрона. И такая точность должна сохраняться при любых поворотах зеркала. Это определяет высокую стоимость больших телескопов. Диаметр зеркал самых крупных оптических инструментов — телескопов Кека на Гавайях — 10 метров.
Хотя атмосфера прозрачна для видимого света (отмечено голубыми стрелками на плакате), она всё же создает серьезные помехи для наблюдений. Даже если забыть про облака, атмосфера немного искривляет лучи света, что снижает четкость изображения. Кроме того, сам воздух рассеивает падающий свет. Днем это голубое свечение, вызванное рассеянным светом Солнца, не позволяет вести астрономические наблюдения, а ночью — рассеянный свет звезд (и в последние десятилетия искусственная засветка неба наружным освещением городов, автомобилями и т. п.) ограничивает видимость самых бледных объектов. Справиться с этими трудностями позволяет вынос телескопов в космос. Телескоп «Хаббл» по земным меркам имеет очень скромные размеры — диаметр 2,24 метра, однако благодаря заатмосферному размещению он позволил сделать множество первоклассных астрономических открытий.
Ультрафиолетовое излучение
С коротковолновой стороны от видимого света располагается ультрафиолетовый диапазон, который делят на ближний и вакуумный. Как и видимый свет, ближний ультрафиолет проходит через атмосферу. Органами чувств человек его не воспринимает, но на коже ближний ультрафиолет вызывает появление загара. Это защитная реакция кожи на определенные химические нарушения под действием ультрафиолета. Чем короче длина волны, тем большие нарушения может вызывать ультрафиолетовое излучение в биологических молекулах. Если бы весь ультрафиолет проходил через атмосферу, жизнь на поверхности Земли была бы невозможна. Однако выше некоторой частоты атмосфера перестает пропускать ультрафиолетовое излучение, поскольку энергии его квантов становится достаточно для разрушения (диссоциации) молекул воздуха. Одним из первых ультрафиолетовый удар принимает на себя озон, за ним следует кислород. Вместе атмосферные газы предохраняют поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое называют вакуумным, поскольку оно может распространяться только в пустоте (вакууме). Верхний предел вакуумного ультрафиолета — 200 нм. С этой длины волны начинает поглощать ультрафиолет молекулярный кислород (O2).
Телескопы для ближнего ультрафиолетового излучения строятся по тем же принципам, что и для видимого диапазона. В них тоже используются зеркала, покрытые тонким отражающим металлическим слоем, но изготавливать их надо с еще большей точностью. Ближний ультрафиолет можно наблюдать с Земли, вакуумный — только из космоса.
Рентгеновское излучение
Формальной границы между жестким ультрафиолетовым и рентгеновским излучением нет. К ее определению есть два основных подхода: с одной стороны, к рентгену принято относить излучение, способное вызывать возбуждение атомных ядер — подобно тому, как видимое и инфракрасное излучение возбуждает электронные оболочки атомов и молекул. В этом случае даже жесткий вакуумный ультрафиолет в некоторых случаях может быть отнесен к рентгену. В другом подходе рентгеном считают излучение с длиной волны меньше характерного размера атомов (0,1 нм). Тогда получается, что большую часть мягкого рентгеновского диапазона следует считать сверхжестким ультрафиолетом.
Мягкое рентгеновское излучение еще может отражаться от полированного металла, но только при скользящем падении — под углом менее 1 градуса. Более жесткое излучение приходится концентрировать иными способами. Для задания направления используют узкие трубки, отсекающие кванты, приходящие сбоку, а приемником служит сцинтиллятор, в котором рентгеновские кванты ионизируют атомы, а те, вновь объединяясь с электронами, испускают видимое или ультрафиолетовое излучение, которое регистрируют при помощи фотоэлектронных умножителей. По сути, в телескопах жесткого рентгеновского диапазона ведется подсчет отдельных квантов излучения и уже потом при помощи компьютера формируется изображение.
От рентгена к гамма
Граница, на которой рентгеновский диапазон сменяется гамма-излучением, также условна. Обычно ее связывают с энергией квантов, которые испускаются при ядерных реакциях (или наоборот, могут их вызывать). Другой подход связан с тем, что тепловое излучение не принято относить к гамма-диапазону, как бы ни была высока его энергия. Во Вселенной наблюдаются относительно стабильные макроскопические объекты, разогретые до десятков миллионов градусов — это центральные участки аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр. А вот объекты с температурой в миллиарды градусов — например, ядра массивных красных гигантов — практически всегда укрыты непрозрачной оболочкой. Впрочем, нередко даже излучение в их недрах называют не мягким гамма-излучением, а сверхжестким рентгеном. Устойчивых образований с температурой выше десятков миллиардов градусов в современной Вселенной неизвестно. Это дает основание считать, что гамма-излучение всегда генерируется нетепловым путем. Основным механизмом является излучение при столкновении заряженных частиц, разогнанных до околосветовых скоростей мощными электромагнитными полями, например, у нейтронных звезд.
Гамма-излучение
Деление гамма-излучения на поддиапазоны носит еще более условный характер. К сверхвысоким энергиям относят гамма-кванты, генерация которых выходит за пределы возможностей современных технологий. Все источники такого излучения связаны исключительно с космосом. Но поскольку технологиям свойственно развиваться, это определение нельзя назвать четким.
Атмосфера защищает нас и от гамма-излучения. В мягком и жестком поддиапазонах она полностью его поглощает. Кванты диапазона сверхвысоких энергий, сталкиваясь с ядрами атомов в атмосфере, порождают каскады частиц, энергия которых постепенно снижается и рассеивается. Однако первые эшелоны частиц в них движутся быстрее скорости света в воздухе. В таких условиях заряженные частицы порождают так называемое тормозное (черенковское) излучение, в чем-то подобное звуковой ударной волне от сверхзвукового самолета. Ультрафиолетовые и видимые кванты тормозного излучения достигают поверхности Земли, где улавливаются специальными телескопами. Можно сказать, что сама атмосфера становится частью телескопа, и это позволяет наблюдать с Земли гамма-излучение сверхвысоких энергий. Это отмечено на плакате красными стрелками.
Еще более энергичные кванты — ультравысоких энергий — порождают настолько мощные каскады частиц, что они пробивают атмосферу насквозь и достигают поверхности Земли. Их называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ) и регистрируют сцинтилляционными датчиками. Частицы ШАЛ наряду с естественной радиоактивностью земных пород могут повреждать биологические молекулы, в частности ДНК, и вызывать мутации в живых организмах. Тем самым они вносят свой вклад в эволюцию жизни на Земле. Но если бы их интенсивность была заметно выше, это могло бы стать серьезным препятствием для жизни. К счастью, чем выше энергия гамма-квантов, тем реже они встречаются. Самые энергичные кванты с энергией около 10 20 эВ приходят примерно раз в сто лет на квадратный километр земной поверхности. Происхождение столь энергичных гамма-квантов пока не вполне ясно. Значительно большей энергией кванты обладать не могут, так как выше некоторого порога они начинают взаимодействовать с реликтовым микроволновым излучением, приводя к рождению заряженных частиц. Иначе говоря, Вселенная непрозрачна для излучения заметно более энергичного, чем 10 21 –10 24 эВ.
Инфракрасное излучение
Отправляясь от видимого света в длинноволновую сторону спектра, мы попадаем в диапазон инфракрасного излучения. Ближнее ИК-излучение физически ничем не отличается от видимого света, за исключением того, что не воспринимается сетчаткой глаза. Его можно регистрировать теми же приборами, в частности, телескопами, что и видимый свет. Человек также ощущает инфракрасное излучение кожей — как тепло. Именно благодаря инфракрасному излучению нам тепло сидеть у костра. Большую часть энергии горения уносит вверх восходящий поток воздуха, на котором мы кипятим воду в котелке, а инфракрасное (и видимое) излучение испускается в стороны молекулами газов, продуктов сгорания и раскаленными частицами угля.
С ростом длины волны атмосфера теряет прозрачность для инфракрасного излучения. Это связано с так называемыми колебательно-вращательными полосами поглощения молекул атмосферных газов. Будучи квантовыми объектами, молекулы не могут вращаться или колебаться произвольным образом, как грузы на пружинке. У каждой молекулы есть свой набор энергий (и, соответственно, частот излучения), которые они могут запасать в форме колебательных и вращательных движений. Однако даже у не самых сложных молекул воздуха набор этих частот столь обширен, что фактически атмосфера поглощает всё излучение в некоторых участках инфракрасного спектра — это так называемые инфракрасные полосы поглощения. Они перемежаются небольшими участками, в которых космическое ИК-излучение достигает поверхности Земли — это так называемые окна прозрачности, которых насчитывается около десятка. Их существование представлено на плакате разрозненными голубыми стрелками в инфракрасном диапазоне. Интересно отметить, что поглощение ИК-излучения почти полностью происходит в нижних слоях атмосферы из-за повышения плотности воздуха у поверхности Земли. Это позволяет вести наблюдения почти во всем инфракрасном диапазоне с аэростатов и высотных самолетов, которые поднимаются в стратосферу.
Деление инфракрасного излучения на поддиапазоны также весьма условно. Граница между ближним и средним инфракрасным излучением проводится примерно в районе абсолютной температуры 300 К, которая характерна для предметов на земной поверхности. Поэтому все они, включая приборы, являются мощными источниками инфракрасного излучения. Чтобы в таких условиях выделить излучение космического источника, аппаратуру приходится охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю, и выносить за пределы атмосферы, которая сама интенсивно светит в среднем ИК-диапазоне — именно за счет этого излучения Земля рассеивает в космос энергию, постоянно поступающую от Солнца. Основной тип приемника излучения в этом диапазоне — болометр, то есть, попросту говоря, маленькое черное тело, поглощающее излучение, соединенное со сверхточным термометром.
Дальний инфракрасный диапазон — один из наиболее сложных, как для генерации, так и для регистрации излучения. В последнее время благодаря разработке особых материалов и сверхбыстродействующей электроники с ним научились достаточно эффективно работать. В технике его часто называют терагерцевым излучением. Сейчас активно идет разработка бесконтактных сканеров для определения химического состава объектов на основе генераторов терагерцевого излучения. Они смогут выявлять пластиковую взрывчатку и наркотики на контрольных пунктах в аэропортах.
В астрономии этот диапазон чаще называют субмиллиметровым излучением. Он интересен тем, что в нем (а также в соседнем с ним микроволновом диапазоне) наблюдается реликтовое излучение Вселенной. До уровня моря субмиллиметровое излучение не доходит, но поглощается оно в основном в самых нижних слоях атмосферы. Поэтому в горах Чили и Мексики на высоте около 5 тысяч метров над уровнем моря сейчас строятся крупные субмиллиметровые телескопы — в Мексике 50-метровый, а в Чили массив из 64 телескопов диаметром 12 метров.
Микроволны и радиоволны
К инфракрасному диапазону примыкает радиоизлучение, которое охватывает весь длинноволновый край электромагнитного спектра. Энергия квантов в радиодиапазоне очень мала. Ее обычно не хватает для существенных изменений в структуре атомов и молекул, но хватает, чтобы взаимодействовать с вращательными уровнями молекул, например, воды. Энергии радиоволн также достаточно для того, чтобы воздействовать на свободные электроны, например, в проводниках. Колебания электромагнитного поля радиоволны вызывают синхронные колебания электронов в антенне, то есть переменный электрический ток.
При высокой интенсивности микроволнового излучения этот ток может вызывать значительный нагрев вещества. Это свойство используется для разогрева продуктов, содержащих воду, в микроволновых печах. Микроволновое излучение также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Оно является самым коротковолновым поддиапазоном радиоизлучения с длиной волны от 1 мм до 30 см. СВЧ-излучение проникает в толщу продуктов на глубину до нескольких сантиметров, что обеспечивает прогрев по всему объему, а не только с поверхности, как в случае обработки инфракрасным излучением на гриле. В микроволновом диапазоне также работают все системы сотовых телефонов и локальной радиосвязи, например, протоколы Bluetooth и WiFi, используемые беспроводными электронными устройствами.
Чем больше длина радиоволны, тем меньшую энергию она несет и тем труднее ее зарегистрировать. Для приема антенну, в которой под действием радиоволны возникают электрические колебания, подключают к электрическому контуру. При попадании в резонанс с его собственной частотой колебания усиливаются и их можно зарегистрировать. Чтобы поймать радиоволны, идущие из космоса, применяют зеркала-антенны параболической формы, которые собирают радиоизлучение всей своей площадью и концентрируют его на небольшой антенне. Тем самым повышается чувствительность инструмента.
Большая часть микроволнового излучения (начиная с длины волны 3–5 мм) проходит через атмосферу. То же можно сказать про ультракороткие волны (УКВ), на которых вещают местные телевизионные и радиостанции (в т. ч. FM-станции) и ведется космическая радиосвязь. Излучение их передатчиков регистрируется только в пределах прямой видимости антенн. Окно прозрачности атмосферы в радиодиапазоне (голубые стрелки на плакате) заканчивается примерно на длине волны 10–30 метров.
Более длинные радиоволны отражаются от ионосферы Земли. Это не позволяет наблюдать космические радиоисточники на более длинных волнах, но зато обеспечивает возможность глобальной коротковолновой радиосвязи. Радиоволны в диапазоне от 10 до 100 метров могут огибать всю Землю, многократно отражаясь от ионосферы и поверхности Земли. Правда, их распространение зависит от состояния ионосферы, на которую сильно влияет солнечная активность. Поэтому коротковолновая связь не отличается высоким качеством и надежностью.
Средние и длинные волны также отражаются от ионосферы, но сильнее затухают с расстоянием. Для того чтобы сигнал можно было поймать на расстоянии более тысячи километров, требуются очень мощные передатчики. Сверхдлинные радиоволны, с длиной в сотни и тысячи километров, огибают Землю уже не благодаря ионосфере, а за счет волновых эффектов, которые также позволяют им проникать на некоторую глубину под поверхность океана. Это свойство используется для экстренной связи с боевыми подводными лодками в погруженном состоянии. Другие радиоволны не проходят через морскую воду, которая из-за растворенных в ней солей представляет из себя хороший проводник и поглощает или отражает радиоизлучение.
Никакого теоретического предела для длины радиоволн неизвестно. На практике экспериментально удалось создать и зарегистрировать радиоволну с длиной волны 38 тыс. км (частота 8 Гц).
Инфракрасная энергия для технологического нагрева
Инфракрасное излучение обеспечивает точный и равномерный нагрев чувствительных поверхностей. Использование инфракрасного обогрева, а не системы, работающей на топливе, может снизить углеродный след объекта и уменьшить потребность в ископаемом топливе. Когда вы говорите об инфракрасном технологическом нагреве, большинство людей представляют себе оранжево-красный свет и интенсивную энергию коротковолнового инфракрасного нагревателя. Хотя эти изображения являются синонимами инфракрасного технологического нагрева, они представляют лишь небольшую часть полезной инфракрасной энергии, доступной в электромагнитном спектре. Средне- и длинноволновые инфракрасные нагреватели сами по себе обладают уникальными технологическими преимуществами.
Интенсивная коротковолновая энергия широко используется в производстве для таких отраслей промышленности, как литейное производство и термическая обработка. Эти процессы требуют большого количества энергии для эффективного непосредственного нагрева материалов большой массы. Температура процесса в этих отраслях может превышать 815–1093°C (1500–2000°F). Это заставляет многих задаться вопросом, можно ли использовать инфракрасную энергию для материалов, требующих более низких температур или чувствительных процессов, таких как отжиг полимеров, прецизионная сушка и нанесение покрытий. К счастью, многие низкотемпературные задачи по нагреву можно реализовать с помощью длинноволновых или средневолновых инфракрасных излучателей и соответствующих средств управления.
Что такое инфракрасный нагрев?
Приоритетом при применении системы инфракрасного обогрева в любом процессе является понимание основ. Инфракрасная энергия (также называемая лучистой энергией) распространяется на длинах волн в пределах электромагнитного спектра так же, как звук и свет. Самым очевидным примером источника инфракрасного излучения является солнце. Инфракрасное излучение можно использовать для обогрева вашего технологического процесса так же, как вы можете согреться, стоя под прямыми солнечными лучами даже в самый холодный день в году. Экранирующие области продукта уменьшат инфракрасный нагрев так же, как вы можете охладиться, стоя в тени в самый жаркий день.
Тип инфракрасной энергии определяется ее длиной волны в электромагнитном спектре. Инфракрасную энергию можно разделить на короткие (ближние), средние (средние) и длинные (дальние) длины волн. Тип инфракрасной энергии определяется ее длиной волны в электромагнитном спектре; обычно инфракрасная энергия классифицируется как короткая (или ближняя), средняя и длинная (или дальняя) длина волны. Длина волны напрямую связана с температурой. Лучистая энергия либо поглощается, либо отражается данным субстратом. Скорость поглощения различна для всех материалов. Это различие является главной причиной для сотрудничества с авторитетным поставщиком технологического нагрева, который поможет вам определить наиболее подходящий нагревательный инструмент для данного материала или подложки. Следующие тематические исследования сосредоточены на решениях, которые стали возможными благодаря использованию плоских электрических керамических излучателей средней или большой длины волны. Этот тип инфракрасного обогревателя предлагает однородный, контролируемый источник тепла и применяется для многих термочувствительных материалов, таких как пластмассы, пленки и покрытия. Сценарии из реальной жизни призваны показать, как можно использовать инфракрасное излучение для обеспечения точного и равномерного нагрева при одновременном снижении углеродного следа производителя и уменьшении или устранении потребности в ископаемом топливе.
Тип инфракрасной энергии определяется ее длиной волны в электромагнитном спектре. Инфракрасную энергию можно разделить на короткие (ближние), средние (средние) и длинные (дальние) длины волн. Тип инфракрасной энергии определяется ее длиной волны в электромагнитном спектре; обычно инфракрасная энергия классифицируется как короткая (или ближняя), средняя и длинная (или дальняя) длина волны. Длина волны напрямую связана с температурой. Лучистая энергия либо поглощается, либо отражается данным субстратом. Скорость поглощения различна для всех материалов. Это различие является главной причиной для сотрудничества с авторитетным поставщиком технологического нагрева, который поможет вам определить наиболее подходящий нагревательный инструмент для данного материала или подложки. Следующие тематические исследования сосредоточены на решениях, которые стали возможными благодаря использованию плоских электрических керамических излучателей средней или большой длины волны. Этот тип инфракрасного обогревателя предлагает однородный, контролируемый источник тепла и применяется для многих термочувствительных материалов, таких как пластмассы, пленки и покрытия. Сценарии из реальной жизни призваны показать, как можно использовать инфракрасное излучение для обеспечения точного и равномерного нагрева при одновременном снижении углеродного следа производителя и уменьшении или устранении потребности в ископаемом топливе.
Во многих случаях новый подход к процессу может обеспечить экономию энергии, времени или места. Печь непрерывного действия гибридного типа, такая как эта, может позволить производителю увеличить производительность существующей системы. Компания Термоэлемент производит инфракрасные печи полимеризации порошковой краски с керамическими плоскими и сферическими инфракрасными излучателями.
Прецизионная сушка
Одним из крупнейших сегментов технологического нагрева является сушка. Сушка — это общий термин, определяемый как «процесс переноса массы, состоящий в удалении воды или другого растворителя путем выпаривания из твердого, полутвердого или жидкого состояния». Технологические процессы сушки можно разделить на две группы: крупномасштабные и мелкомасштабные. Крупномасштабные сушилки, такие как те, которые используются в органических процессах, требуют большого количества энергии для удаления влаги такими способами, как испарение, центробежная сила, контакт или измельчение. Напротив, мелкомасштабная или прецизионная сушка во многих случаях осуществляется путем выпаривания. Фармацевтическая промышленность является одной из основных отраслей, использующих технологии прецизионной сушки. Новые технологии для этой отрасли постоянно разрабатываются, создавая спрос на технологический нагрев. В одном из таких примеров участвовала компания, занимающаяся разработкой медицинских тестов, со специальным процессом, который требовал удаления микролитров воды из реагента. Лоток для продукта был легким, что создавало проблемы для стандартной конвекционной сушилки из-за потока воздуха, необходимого как для нагрева продукта, так и для удаления влаги. Допуски по температуре были жесткими и составляли ±19,4°C (±35°F) при максимальной температуре процесса 90°C (194°F).
После обширных испытаний было установлено, что длинноволновая электрическая инфракрасная печь непрерывного действия с шестью зонами является наиболее эффективным и управляемым решением для производителя автомобильных запчастей. Производитель добился экономии времени, энергии и рабочей силы. Окончательное решение было найдено путем объединения технологии конвекции с низкой скоростью воздуха и электрического инфракрасного обогрева керамическими плоскими нагревателями. Точный контроль позволил поддерживать температуру источника в необходимых пределах. Это один из многих примеров, когда использование инфракрасной энергии создало простое, эффективное и безвредное для окружающей среды решение. В заключение, поскольку потребности в энергии и окружающей среде продолжают расти, производители будут искать инновационные решения даже для основных задач технологического нагрева. Процессы, которые когда-то потребляли большое количество ископаемого топлива, возможно, потребуется переоценить, чтобы свести к минимуму потребление энергии с использованием новых приложений и технологий. Этот спрос является причиной того, что партнерские отношения между поставщиками решений для технологического нагрева и производителями оборудования были и будут оставаться ключевыми компонентами успеха таких изменений. Надежные партнерские отношения и открытая коммуникация — наряду с практическими действиями, такими как тестирование продукта, — помогают обеспечить успешное окончательное решение. Компания Термоэлемент производит промышленные инфракрасные нагреватели с различной длиной волны: керамические инфракрасные нагреватели, кварцевые галогенные лампы КГТ и кварцевые ИК излучатели. Также мы производим готовое оборудование с нашими нагревателями, такое как инфракрасные печи и камеры полимеризации порошковой краски, а также модернизируем уже готовое оборудование для применения инфракрасной энергии.