Infrarood verwarming
Een infraroodverwarming of warmtelamp is een lichaam met een hogere temperatuur dat via elektromagnetische straling energie overdraagt naar een lichaam met een lagere temperatuur. Afhankelijk van de temperatuur van het uitzendende lichaam, varieert de golflengte van de piek van de infrarode straling van 780 nm tot 1 mm. Er is geen contact of medium tussen de twee lichamen nodig voor de energieoverdracht. Infraroodstralers kunnen in vacuüm of in een atmosfeer worden gebruikt. Een classificatie van infraroodstralers is door de golflengtebanden van infraroodemissie.• Korte golf of nabij-infrarood voor het bereik van 780 nm tot 1400 nm, deze zenders worden ook helder genoemd omdat er nog steeds enig zichtbaar licht wordt uitgezonden;• Gemiddeld infrarood voor het bereik tussen 1400 nm en 3000 nm;• Verre infrarood of donkere zenders voor alles boven de 3000 nm.
Geschiedenis
De Duits-Britse astronoom Sir William Herschel wordt gecrediteerd voor de ontdekking van infrarood in 1800. Hij maakte een instrument dat een spectrometer wordt genoemd om de magnitude van stralingskracht op verschillende golflengten te meten. Dit instrument is gemaakt van drie stukken. De eerste was een prisma om het zonlicht op te vangen en de kleuren naar beneden op een tafel te dirigeren, de tweede was een klein paneel van karton met een gleuf die zo breed was dat slechts een enkele kleur er doorheen kon en uiteindelijk drie kwik-in glazen thermometers. Door zijn experiment ontdekte Herschel dat rood licht de hoogste graad van temperatuurverandering in het lichtspectrum had, infraroodverwarming werd echter niet vaak gebruikt tot de Tweede Wereldoorlog. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd infrarood verwarming op grotere schaal gebruikt en herkend. De belangrijkste toepassingen waren op het gebied van metaalafwerking, met name bij het uitharden en drogen van verven en lakken op militair materieel. Banken met lampen werden met succes gebruikt, maar volgens de huidige normen waren de vermogensintensiteiten erg laag. De techniek bood veel snellere droogtijden dan de brandstofconvectieovens van die tijd. Productieknelpunten werden verzacht en de militaire voorzieningen aan de strijdkrachten werden gehandhaafd. Na de Tweede Wereldoorlog ging de adoptie van infrarood verwarmingstechnieken door, maar op een veel langzamere basis. In het midden van de jaren vijftig begon de motorvoertuigenindustrie belangstelling te tonen voor de mogelijkheden van infrarood voor het uitharden van verf en een aantal productielijnen voor infraroodtunnels werd in gebruik genomen.
Elements
Het meest gebruikte filamentmateriaal voor elektrische infraroodverwarmers is wolfraamdraad, dat wordt opgerold om meer oppervlakte te bieden. Alternatieven voor lage temperaturen voor wolfraam zijn koolstof of legeringen van ijzer, chroom en aluminium (handelsmerk en merknaam Kanthal). Hoewel koolstoffilamenten wispelturiger zijn om te produceren, verwarmen ze veel sneller dan een vergelijkbaar middelgroot verwarmingselement op basis van een FeCrAl-gloeidraad. Wanneer licht ongewenst of niet noodzakelijk is in een verwarmer, hebben keramische infraroodstralers de voorkeur. Ze bevatten 8 meter weerstandsdraad met opgerolde legering en stralen een uniforme warmte uit over het hele oppervlak van de verwarmer en het keramiek is voor 90% absorberend voor de straling. Omdat absorptie en emissie zijn gebaseerd op dezelfde fysieke oorzaken in elk lichaam, is keramiek bij uitstek geschikt als materiaal voor infraroodverwarmers. Industriële infraroodstralers gebruiken soms een gouden coating op de kwartsbuis die de infrarode straling reflecteert en richt deze naar het te verwarmen product. Dientengevolge is de infrarode straling die op het product valt praktisch verdubbeld. Goud wordt gebruikt vanwege de oxidatieweerstand en een zeer hoge infraroodreflectie van ongeveer 95%.
Gezondheidseffecten
Naast de gevaren van het aanraken van de gloeilamp of het element, kan infraroodstralen met een hoge intensiteit en korte golflengte indirecte thermische brandwonden veroorzaken wanneer de huid te lang wordt blootgesteld of de verwarming te dicht bij het onderwerp staat. Individuen die worden blootgesteld aan grote hoeveelheden infrarode straling (zoals glasblazers en booglassers) gedurende een langere periode, kunnen depigmentatie van de iris en opaciteit van de kamerwaterhuid ontwikkelen, dus blootstelling moet gemodereerd worden.
Metaaldraadelement
Metaaldraad verwarmingselementen verschenen voor het eerst in de jaren 1920. Deze elementen bestaan uit draad gemaakt van chromel. Chromel is gemaakt van nikkel en chroom en is ook bekend als nichrome. Deze draad werd vervolgens opgerold in een spiraal en rond een keramisch lichaam gewikkeld. Bij verhitting tot hoge temperaturen vormt het een beschermende laag van chroomoxide die de draad beschermt tegen verbranding en corrosie, dit zorgt er ook voor dat het element gloeit.
