| AUTOR | DATUM ERSTELLT | VERSION | DOKUMENTNUMMER |
|---|---|---|---|
| Dr. Peter Marshall | 1 Dezember 2017 | V1.1 | CC11 - 00120 |
Einleitung
In diesem Artikel wird der Einfluss der Exposition von Ceramicx-Infrarotreflektoren aus aluminisiertem Stahl und Edelstahl gegenüber hohen Temperaturen auf das Reflexionsvermögen des Materials untersucht. Es wird ein Vergleich zwischen neuen und oxidierten Reflektoren durchgeführt, um deren Einfluss auf den prozentualen Strahlungswärmefluss zu messen.
Materialien
In dieser Studie wurden zwei Standardformreflektoren (RAS 1) für keramische Elemente verwendet. Einmal war Ceramicx-Standardaluminiumstahl, während der andere aus rostfreiem Stahl bestand. In allen Tests wurde derselbe schwarz glasierte 1000W FTE verwendet.
Versandart
Die Reflektoren wurden bei 600 ° C für 8 Stunden unter normalen atmosphärischen Bedingungen in den Ofen gestellt. Nach dem Erhitzen ließ man sie im Ofen abkühlen, bis sie kalt waren. Nach Abschluss dieses Vorgangs wurde ein schwarz glasierter 1000W-FTE am Reflektor angebracht und der Wärmestrom nach dem Standardverfahren aufgezeichnet.
Der Ceramicx Herschel Wärmestromroboter untersucht den gesamten Wärmestrom (W.cm.-2), der auf den Sensor auftrifft. Heizungen können im Herschel montiert und mithilfe der Infrarot-Wärmestrom-Mapping-Routine 3D analysiert werden. Dieses automatisierte System verwendet einen Infrarotsensor, der vor dem zu testenden Heizstrahler robotisch um ein vorbestimmtes Koordinatengittersystem geführt wird. Der Sensor hat einen maximalen Wärmestrom von 2.3 W.cm.-2 und misst die IR in der Bande 0.4-10 Mikrometer. Das Koordinatensystem ist ein kubisches 500mm-Gitter vor dem Heizstrahler, siehe Abbildung 1. Der Roboter bewegt den Sensor in 25mm-Schritten entlang einer Serpentinenbahn in X- und Z-Richtung, während der Heizstrahler auf einem Schlitten montiert ist, der in 50mm-Schritten entlang der Y-Richtung inkrementiert.
Die Ergebnisse der Maschine können mit einem Prozentsatz der insgesamt verbrauchten Energie korreliert werden, die als Strahlungswärmestrom von der Heizung abgegeben wird. Diese nimmt mit zunehmender Entfernung vom Heizgerät ab, da der Strahlungswärmestrom vom Heizgerät abweicht.
Die Ergebnisse
Wärmebehandlung
Nach der Wärmebehandlung zeigte der Reflektor aus aluminiertem Stahl im mittleren Bereich des Reflektors einen mattgrauen Bereich, während der Reflektor aus rostfreiem Stahl eine tiefblaue / violette Farbe aufwies, wie in Abbildung 1 unten gezeigt.
Wärmestrommessung
Nicht verwendete Reflektoren aus aluminiertem und rostfreiem Stahl zeigen, dass der maximale prozentuale Wärmefluss bei 100mm vom Element gemessen wird, wie in Abbildung 3 unten gezeigt. Die Ergebnisse des Wärmeflusses zeigen, dass der prozentuale Wärmefluss für Reflektoren aus aluminiertem Stahl höher ist als für Reflektoren aus rostfreiem Stahl, was mit der bisher von Ceramicx und anderen veröffentlichten Literatur übereinstimmt.
Längerer Kontakt mit hohen Temperaturen führt zu Oxidation und damit zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des Reflektors. Bei aluminiertem Stahl verursacht die sichtbare Oxidschicht eine Verringerung von 18.6%, wie in Abbildung 4 unten gezeigt. Bei rostfreiem Stahl beträgt diese Abnahme 2%, was innerhalb der Grenzen des experimentellen Fehlers liegt.
Der Spitzenwärmefluss für unbehandelten aluminisierten Stahl war höher als für rostfreien Stahl. Dies wurde erwartet, da die Reflektionseigenschaften von aluminiertem Stahl besser sind als von rostfreiem Stahl. Nach der Wärmebehandlung zeigt Tabelle 1, dass der Spitzenwärmefluss für aluminisierten Stahl dramatisch abfällt, wenn die Oxidschicht auf dem Material die Infrarotstrahlung absorbiert. Die Farbänderung des Edelstahlreflektors im Einklang mit der prozentualen Wärmestrommessung zeigte dagegen nur eine geringe Abnahme.
Es wurde keine deutliche Änderung des Emissionsmusters des Elements beobachtet. Darüber hinaus war die Änderung des Wärmeflusses in Abhängigkeit von der Entfernung wie erwartet.
Zusammenfassung
Wie bereits von Ceramicx gezeigt, erhöht die Verwendung eines Reflektors aus poliertem aluminiertem Stahl den prozentualen Strahlungswärmestrom, der in Richtung des Heizziels abgegeben wird, im Vergleich zu Edelstahl. Für Anwendungen bei niedrigeren Temperaturen, bei denen eine Oxidation des Aluminiums unwahrscheinlich ist, hat sich aluminisierter Stahl als Material mit besserer Leistung erwiesen. Für Anwendungen bei höheren Temperaturen, bei denen Aluminiumoxidation wahrscheinlich auftritt, ist Edelstahl die bessere Wahl, da hierdurch ein größerer Anteil der Strahlungsenergie auf das Targetmaterial gerichtet wird.
Haftungsausschluss
Diese Testergebnisse sollten sorgfältig geprüft werden, bevor bestimmt wird, welcher Infrarot-Strahlertyp in einem Prozess verwendet werden soll. Wiederholte Tests anderer Unternehmen führen möglicherweise nicht zu den gleichen Ergebnissen. Es besteht die Möglichkeit von Fehlern beim Erreichen der Einstellbedingungen und Variablen, die die Ergebnisse verändern können, einschließlich der Marke des verwendeten Emitters, der Effizienz des Emitters, der zugeführten Leistung, des Abstands zwischen dem getesteten Material und dem verwendeten Emitter und der Umgebung . Die Orte, an denen die Temperaturen gemessen werden, können ebenfalls unterschiedlich sein und daher die Ergebnisse beeinflussen.
