Infraröd värme

Vad är IR?

Infraröd värme (IR) är strålningsvärme som alltså inte har kontakt med föremålet den ska värma och värmer inte luften mellan.

IR-värme är en exakt och mätbar vetenskap som följer flera fysiska lagar.

IR är ett ljus i en våglängd, intervall 0,78 – 1000 µm, över det spektrum som är synligt, vilket är strax över det röda ljusets våglängd och som därmed givit namnet INFRARED.

IR-värme är elektromagnetisk strålning som färdas med ljusets hastighet i olika våglängder:

• Kortvåg: 0,78 – 1,4 µm
• Mellanvåg: 1,4 – 3 µm
• Långvåg: 3 – 1000 µm

Förenklat kan man beskriva det som att IR-värme genereras av temperaturskillnaden mellan kroppar. En kropp som har en högre temperatur än 0 K (-273,15°C) avger infraröd energi och när en kropp har en högre temperatur än en annan så kommer IR-energi flöda från den varma kroppen till den kallare tills de har samma temperatur.

Ju kortare våglängd desto mer energi och värme kan överföras, förutsatt att mottagaren kan ta emot den.

Ytan på kropparna har stor påverkan på både emissionen av IR-energin från den varmare kroppen och absorptionen hos den kallare.

I teorin så kan IR stråla i alla riktningar, därför behöver IR-element designas så att strålningen följer ”synfältet” eller synfaktorprincipen. Synfaktorprincipen är kalibrerad från 0 till 1 som en definiering av mängden strålningsenergi emitterad från värmekällan till kroppen som ska värmas. Ju närmare 1 desto bättre synfaktor, så användning av reflektorer kan förbättra effektiviteten avsevärt.

Absorbering av IR

All IR strålning är antingen reflekterad, absorberad eller överförd.

Det finns ett enkelt och matematiskt samband mellan dessa tre faktorer vilket resulterar i ett värde i skalan 1-100%.

En helt svart kropp är den idealiska mottagaren för absorbering av IR strålning medan en reflekterande yta är den sämsta.

När man väljer typ av IR-element till en specifik applikation är det därför viktigt att man tar hänsyn till materialet som ska värmas och dess ytas egenskaper för så bra värmeöverföring som möjligt. Idealt är om värmekällans och mottagarens våglängder är så nära varandra som möjligt.

Långvåg

IR-element, oftast benämnda som Keramiska IR-element, arbetar inom spektrumet 3-10 µm. Den består oftast av en ingjuten resistanstråd i antingen en solid keramisk yta eller en med hålrum i den keramiska kroppen. Den senare är designad för att ge mindre massa för resistanstråden att värma och därmed bli fortare varm. Hålrummet fungerar också som en isolering vilket gör baksidan mindre varm.

Mellanvåg

IR-element, t.ex. Kvarts IR-element som består av resistanstråd i genomskinliga kvartsrör monterade i stålkasseter. Resistanstråden blir varmare än den i de keramiska IR-elementen och skapar därmed en kortare våglängd, vilket ger en snabbare start då elementen blir fortare varm.

Kortvåg

IR-element är de typer där resistanstråden kan bli ännu varmare. Kvarts Volfram är ett förslutet kvartsrör med hög yteffekt och Kvarts Halogen har gas i kvartsröret för att tillåta ännu högre temperaturer (<2500°C).

Desto högre temperatur, ju kortare våglängd och desto mer energi kan överföras. Det gör IR-element med Kortvåg snabbare än Mellanvåg och Långvåg.

Applikationsexempel

IR-element används inom i princip all industri idag och antal användningsområden är det bara fantasin som sätter gränser för.

Särskilt populär är den inom fordonsindustrin, livsmedelsindustrin, förpackningsindustrin och tryckeriindustrin bara för att nämna några.