輻射加熱的案例
鄭州大學王建峰/王萬杰ACS Nano：可被動輻射加熱的MXene/nanoPE織物用于個人精準熱管理
通過加熱供暖使人體溫度保持相對恒定對于人體熱舒適以及各種人體功能的正常運行至關重要。目前，室內供暖耗能約占全球能源消耗的47%。但傳統的加熱供暖形式（空調、集中供暖、燃煤取暖）能耗高且能源利用率低，大量能源浪費在加熱無生命特征的空間和物體上，加劇了全球能源危機和氣候變暖。開發高效節能并能精準加熱人體的供暖系統和材料對于緩解能源危機和氣候變暖具有重要意義。
人體發射的中紅外熱輻射（波長7-14 μm）約占人體熱量損失的50%。傳統紡織品的紅外發射率較高，人體產生的大部分熱輻射可以輕松地發射到外界。通過控制可穿戴織物的紅外發射率可以減少紅外熱輻射損失，進而實現零能耗的人體被動輻射加熱。近年來，被動輻射加熱受到越來越多的關注。但除了室內供暖，在戶外保持人體熱舒適同樣重要。然而，由于戶外環境和氣溫等影響因素的不可控，單一的被動輻射加熱模式無法滿足人體在復雜環境下的加熱需求。
近日，鄭州大學材料學院王建峰副教授和王萬杰教授團隊通過將零能耗的被動輻射加熱模式、節能的太陽能加熱模式和補償型焦耳加熱模式集成到一個可穿戴加熱系統中，展示了一種高效節能的全天候個人精準加熱策略。本文將具有紅外低發射率特性的Ti3C2Tx MXene修飾在納米多孔聚乙烯（nanoPE）織物表面，厚度為12 μm的MXene/nanoPE復合織物在7-14 μm的紅外發射率僅為0.176，賦予其優異的室內被動輻射加熱性能，與厚度為576 μm的傳統棉織物相比加熱溫度提高了4.9 ℃。
展開 一種新型可輻射加熱織物，可實現高效個人熱管理
作為溫度補償，室內供暖，如空調、中央加熱系統或燃煤加熱，也是一個流行但耗能的(全球約47%的能源)實現熱舒適的方式。然而，由于不可控制的地點、環境和其他客觀條件，保持室外身體溫暖仍然是一個巨大挑戰。因此，從健康和節能的角度出發，開發在沒有人工能源供應的條件下保持身體處于最佳代謝溫度的織物具有重要意義。個人熱管理織物由于其高效和節能的特點，已經超越了傳統的加熱方法。
02
成果掠影
近期，中國科學院北京納米能源與系統研究所Xiong Pu團隊充分利用MXene的特性，開發了一種用于輻射加熱的Janus織物，通過調節織物的多波長輻射來實現個人熱管理。這種織物具有潛在的節能、便利甚至時尚的優點。在聚酰胺織物基底的一側涂上MXene層后，Janus織物通過抑制人體輻射能量損失，使模擬皮膚的溫度提高3.4℃。同時，Janus織物具有優越的光熱轉換效率（13%）和光熱加熱性能，在一次陽光照射下達到14.2℃。由于堅固的基材和輕便的涂層，該織物具有良好的耐磨性（即機械強度、柔韌性、滲透性），使該織物能夠更好地實際應用。高效耐用的Janus面料在未來全天候個人熱管理的織物研發中具有巨大潛力。相關研究成果以“MXene based Janus fabrics with radiative heating towards efficient personal thermal management”為題發表于《Chemical Engineering Journal》。
03
圖文導讀
圖1 Janus織物的制備與鑒定。
展開 關于熱仿真及測試的方法，你知道的有哪些？
解決方案
典型的工程熱問題包括外太空的熱控、高溫輻射熱、高速氣動熱、常溫流動換熱、電子散熱等，這些一般都可以通過仿真來對比、驗證熱設計方案，通過相關測試獲取熱參數或標定熱模型。
外太空的熱控
衛星、空間站等工作中外太空，攜帶的燃料、光電轉換得到的電能等都是寶貴的資源，因此往往借助Dymola多學科一維系統仿真工具，進行整星的能量系統性能和控制進行仿真。
外太空的特點是軌道和姿態的影響大、低溫環境、對流弱。針對這些特性，Thermica可方便地設置太陽系內的各種衛星軌道，支持部件機動、多航天器相互指向等復雜姿態，基于光線追蹤法并行計算幾何角系數、軌道外熱流以及熱輻射等，Thermisol基于節點熱阻網絡分析整體的溫度場在軌道不同位置的熱狀態。
高溫輻射熱仿真
不僅低溫環境下存在強烈的熱輻射，常溫環境下高溫部件也會有強烈的熱輻射，比如火箭或飛機等的尾噴管會對其附近的設備等產生高溫熱輻射加熱，汽車的渦輪增壓器和排氣管也會對發動機艙內和底盤的線束、管路產生熱輻射加熱。Taitherm能夠快速分析并直觀展示熱輻射狀況，直接與常用CFD仿真工具耦合進行熱-流仿真，獲得長時間的瞬態熱狀況，用于發現潛在的熱害、設計合理的熱防護方案。
高速氣動熱仿真
對于返回艙、火箭、導彈、飛機等而言，因為其高速運動于大氣中，會產生嚴重的氣動熱效應，不僅涉及到熱，還與高速的空氣流動密不可分。FloEFD能夠根據幾何外形的曲率和壓力梯度等自動細化網格，并采用了先進的湍流修正模型和雙層壁面函數，能夠準確地分析高速氣動的熱狀況。
常溫流動與熱仿真
電機、燈、電池、泵、閥門等的仿真，難度則在于復雜幾何的準確模擬與高效簡化。
展開 結構重建的CsPbI2Br鈣鈦礦用于高穩定和平方厘米級的全無機鈣鈦礦太陽能電池
圖5 輻射加熱方法制備InCl
3:CsPbI
2Br薄膜及對應器件的性能測試
(a) 輻射加熱方法制備InCl3:CsPbI2Br薄膜過程的示意圖；
(b) 表現最佳小面積（0.09 cm2）PSC的J-V曲線；
(c) 小面積器件在0.9V正向偏壓下器件的穩定功率輸出；
(d) 表現最佳大面積（1.00 cm2）PSC的J-V曲線；
(e) EQE曲線及積分電流密度曲線；
(f) 大面積器件在0.8V正向偏壓下器件的穩定功率輸出。
【小結】
在本文中，作者發現無機CsPbIxBr3?x薄膜上易出現白色斑點現象，結合掃描電子顯微鏡及高分辨拉曼光譜技術確定了白色斑點為δ相鈣鈦礦，該區域不僅極少貢獻光生載流子，而且會作為相變中心加速無機鈣鈦礦薄膜分解。研究者們利用In3+和Cl-共摻雜策略實現了CsPbI2Br鈣鈦礦結構中的Pb2+以及X-的部分替代，并在微觀水平上觀察到明顯的結構重組過程。通過進一步的熱輻射退火方法，改善了過度膜的均勻性，從未獲得了α相純凈且穩定的鈣鈦礦膜。小面積全無機InCl3: CsPbI2Br PSC的PCE為13.74%而平方厘米級器件的PCE為11.4%。值得注意的是，經InCl3摻雜的全無機CsPbI2Br PSC具有更優的穩定性，在空氣中保存80小時沒有出現效率的降低，而在空氣中60 °C加熱100小時后效率下降僅為20%。該研究提供了一種增強無機鈣鈦礦薄膜濕度穩定性及熱穩定性的方法，并為實現更高效率和更大面積的全無機PSC提供了解決方案。
展開 
高光無痕注塑工藝的關鍵是什么？
模具表面的加熱方式是溫控系統的關鍵技術，高光模具表面主要通過以下方式獲得熱量。一是以熱傳導為主的加熱方式，如通過模具內部管道的油、水、蒸汽、電熱元件等將熱量傳導到模具表面；二是以熱輻射為主的加熱方式，如將太陽能、激光束、電子束、紅外光、火焰、氣體等直接輻射模具表面；三是通過自身熱場加熱，如通過電阻、電磁感應加熱等使模具表面自身產生熱量。
目前實用的加熱系統有：高溫油傳熱的油溫機、高溫高壓水傳熱的高壓水溫機、蒸汽傳熱的蒸汽模溫機、電熱管傳熱的電熱模溫機，以及電磁感應加熱系統和紅外輻射加熱系統等。
（l）高溫油傳熱的油溫機
模具內部設計均勻的加熱或冷卻管道，通過油加熱系統達到模具預熱的功效，同時在注射過程有冷卻的作用。最高溫度可達350℃。由于油的熱傳導系數低，效率較低，而且產生的油氣影響高光成型質量，但效果比較不理想。但目前企業油溫機比較普遍，使用經驗豐富。
（2）高溫高壓水傳熱的高壓水溫機
模具內部設計均衡的管道，不同階段使用不同溫度的水。加熱時通入高溫過熱水，冷卻時切換為低溫冷卻水，實現模具表面的加熱或冷卻。如將水加壓，溫升還可達140～180℃，升溫很快。
高溫高壓的水溫控制系統的制造廠商有：如奧德的GWS系統，由于熱水可循環利用，運行成本較低，是目前國內市場上使用較多的一種,也是代替蒸汽的最佳選擇。
（3）蒸汽傳熱的蒸汽模溫機
同高壓水溫機作用原理相似，模具內部設計均衡的管道，加熱時通入蒸汽，冷卻時切換為低溫水，實現模具表面的加熱或冷卻（蒸汽加熱前一般還需要用壓縮空氣將管道吹干）。高溫高壓蒸汽加熱系統可使模具表面最高溫度達到160℃。由于蒸汽相對于水，其熱容較小，相對升溫時間較長。達到150℃模具表面溫度需要300℃左右的蒸汽。
展開 什么是熱沖壓成形技術
熱沖壓成形一般是將鋼板首先加熱到900℃左右的奧氏體后進行沖壓，而后通過對沖壓模具快速注水實現零件的冷卻，通過這種熱循環和冷卻過程，鋼板的強度可以大大提高，抗拉強度由交貨狀態下的約500MPA提高到熱沖壓成形后的約1500MPa。根據工序過程的不同，熱沖壓成形可分為直接熱沖壓成形和間接熱沖壓成形兩種工藝。
（1）直接熱沖壓成形技術
熱成形鋼板下料后，不經過預成形，直接加熱到奧氏體化溫度，然后放入模具中快速成形，一旦沖壓形狀到達預定值，零件立即被淬火硬化，見圖1。該工藝主要用于形狀較簡單且變形程度不大的工件，由于直接成形工藝成本較低，使用也最為廣泛。
圖1 直接熱沖壓成形工藝示意圖
（2）間接熱沖壓成形技術
熱成形鋼板首先在常規冷成形模具中成形到最終形狀的90%～95%，然后將預成形的零件加熱奧氏體化后熱沖壓成形和淬火硬化，工藝過程見圖2。對于一些形狀復雜或者拉延深度較大的零件，間接熱沖壓成形可以避免成形開裂，零件的預成形可以減小材料與模具之間的相對位移，從而減小模具表面在高溫下的磨損。采用鍍鋅涂層熱成形鋼的零件一般必須使用間接熱沖壓成形工藝。
圖2 間接熱沖壓成形工藝示意圖
無論是直接熱沖壓成形和間接熱沖壓成形，典型工藝過程一般都包括以下幾個工序過程：開卷落料、零件加熱、沖壓成形、淬火、激光切割、噴丸和涂油等。
a.開卷落料
現代沖壓工藝為了提高材料的利用率和生產的效率，一般會采用開卷落料的方式。
b.熱沖壓成形零件的加熱
目前主要的加熱類型包括輻射加熱、感應加熱和電傳導加熱三種。
c.熱沖壓成形
熱沖壓成形最大的特點是沖壓過程是在高溫狀態下完成的，且熱沖壓時板料的溫度必須在馬氏體轉變溫度以上。
目前熱沖壓工藝的發展方向是如何提高熱沖壓成形的生產效率，縮短成形周期。
展開 高速沖壓生產線設計概述
為此，熱沖壓技術應運而生，該技術是將板料加熱至奧氏體化溫度以上，然后進行沖壓成形，同時在壓力機內以大于27℃ /s 的冷卻速度進行淬火，得到馬氏體，使沖壓出的零件在機械性能與尺寸精度上達到要求。不同加熱方式的優缺點如下：
⑴輻射加熱，熱利用率低，占地廣，成本高。
⑵傳導加熱（電阻效應），加熱均勻性差，對板料要求高。
⑶感應加熱（電磁感應），熱利用率高，速度快，空間小。
由于技術原因，目前沖壓生產線的加熱設備基本還是采用輻射加熱的加熱爐，國內已有近百家企業擁有熱沖壓生產線，可生產TS1500 級的汽車覆蓋件。在超高強度鋼的應用前景愈加廣闊的背景下，熱沖壓設備與技術也是一大發展方向。
搬運設備
搬運設備一般至少具備四個運動軸，通過預先示教板料位置，利用各零件專用的端拾器，實現板料在沖壓生產線上的搬運，其主要分機械手和機器人兩種。
機械手
圖3 所示為一種四軸沖壓搬運機械手，自動化控制軟件識別上臺壓力機滑塊位置，確認該位置機械手抓料無干涉，之后輸出信號控制機械手運動到該零件的示教抓料位置，端拾器上的真空發生器通過吸吹氣動作來實現板料的抓取與放下，從而實現壓力機間工件的自動搬運。機械手生產線也有單臂線與雙臂線之分，與單臂線相比，雙臂線的效率更高，誤差更小，目前不少主機廠已投入使用，預計在將來會得到更加廣泛的運用。
圖3 四軸機械手
機器人
當采用機器人作為沖壓件的搬運設備時，相對機械手，機器人的自由度更多，其結構更加復雜，成本上也有較大差異。橫桿機器人就是一個典型的產品，該機器人結合橫桿技術與機器人技術，使運動軸達到8 個，且生產效率更高。在一些特殊場合，如人工生產的改造線或受現場其他問題的局限，布置機器人就有其獨特優勢，某汽車廠生產線的落料壓力機即使用了FANUC 的機器人作為上下料的搬運設備。
展開 加熱爐與淬火裂紋
加熱爐與淬火裂紋
淬火裂紋與加熱爐的種類有很大關系，最不易引起淬火裂紋的是真空爐。以下按產生淬火裂紋難易程度次序排列為：真空爐、電爐、鹽浴爐和燃燒爐。重油爐及液化石油氣爐等最容易引起淬火裂紋。眾所周知，真空爐是輻射加熱，所以沒有氧化、脫碳，過熱發生幾率非常低，處理后的表面也不粗糙，因此是不易發生淬火裂紋的加熱爐。電爐的溫度分布比較均勻，且不易出現氧化、脫碳等表面粗糙缺陷，所以淬火裂紋發生得少。以重油和液化石油氣為燃料的燃燒爐，是用火焰直接加熱的，所以直接接觸火焰的地方往往容易發生過熱，特別是為節約能源使用空氣過?；鹧?氧化焰) , 更易因氧化、脫碳引起桔皮狀缺陷，因此是淬火裂紋發生率高的爐子。
展開 基于comsol的鹵素燈紅外線烘道輻照熱分析 ￥2800
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p>紅外線烘道：采用石英管輻射加熱物體</p><p>光從兩根發光石英管射出，通過曲面反射板后，輻照在鋼板上。以下是鋼板上光強分布圖。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202008/81c9015ca81942c4908623779d8fa17b.gif"></p><p><br></p><p>隨著烘烤時間推移，鋼板溫度逐漸上升?？梢杂^察到中心區域的溫度最高。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202008/2cdd7d04b422492e81ea08d3f5a42865.gif"></p><p><br></p><p><br></p><p>有興趣的朋友可以付費下載源文件。</p><p><br></p>
展開 『分享』I-DEAS熱分析實用教程
【圖書目錄】 - I-DEAS熱分析實用教程
前言
I-DEAS基礎篇
第一章 I-DEAS Master Series（主模塊系列）介紹
第二章 零件設計基礎
第三章 網格劃分簡介
第四章 后處理簡介
第五章 創建零件
第六章 零件修改與管理
第七章 使用I-DEAS零件庫和FE Studies
第八章 為有限元模型準備零件
第九章 網格劃分
第十章 網格質量檢查
第十一章 高級網格劃分
第十二章 后處理 第TMG熱分析篇
第十三章 I-DEAS TMG簡介
第十四章 熱耦合
第十五章 導熱建模
第十六章 使用求解器
第十七章 結果
第十八章 輻射
第十九章 輻射加熱
第二十章 人造衛星及軌道分析
第二十一章 管道流動網絡
第二十二章 對流
第二十三章 I-DEAS邊界條件任務：數據邊和數據面
電子系統冷卻（ESC）篇
第二十四章 I-DEAS ESC簡介
第二十五章 流動建模
第二十六章 流體流動邊界條件
第二十七章 熱模型
第二十八章 結果后處理
第二十九章 輔助網格劃分技術
第三十章 模型求解
第三十一章 高級主題
第三十二章 常見問題及其解決
理論篇
第三十三章 熱建模理論
第三十四章 流動建模理論
參考文獻
共12卷
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I-DEAS
展開 FLUENT中的輻射模型
1、FLUENT中需要考慮熱輻射的情況
（1）火焰輻射熱傳遞
（2）表面對表面的輻射加熱或冷卻
（3）輻射、對流和導熱耦合傳熱
（4）HVAC應用中透過窗戶的熱輻射，以及汽車工業中車廂內的模擬
（5）玻璃加工、玻璃纖維拉拔及陶瓷加工過程中的輻射
2、FLUENT中的輻射模型
主要有5種輻射模型：DTRM模型、P1模型、Rosseland模型、P1模型、S2S模型
3、DTRM模型的優勢及限制
優勢：（1）模型較為簡單（2）可以通過增加射線數量來提高計算精度（3）可以用于光學深度非常廣的情況下。
限制：（1）假定所有表面都是散射的。意味著表面的入射輻射是關于入射角各向同性反射的。（2）不包括散射效應。（3）基于灰體輻射假定。（4）對于大數目的射線問題，非常耗費CPU時間。（5）不能與非共形交界面或滑移網格同時使用。（6）不能用于并行計算中。
4、P1模型的優勢及限制
優勢：（1）輻射模型為一個擴散方程，求解需要較少的CPU時間。（2）考慮了擴散效應。（3）對于光學深度比較大（如燃燒應用中），P-1模型表現非常好。（4）P-1模型使用曲線坐標很容易處理復雜幾何
限制：（1）假定所有的表面均為散射。（2）基于灰體輻射假定。（3）在光學深度很小時，可能會喪失精度。（4）傾向于預測局部熱源或接收器的輻射通量。
5、Rosseland輻射模型的優勢及限制
優勢：相對于P-1模型，它不求解額外的關于入射輻射的傳輸方程，因此比P-1模型計算要快，且更節省內存。
限制：只能用于光學深度比較大的情況，推薦用于光學深度大于3的情況下；不能用于密度基求解器。
6、DO模型的優勢及限制
DO模型能夠求解所有光學深度區間的輻射問題；能求解燃燒問題中的面對面輻射問題，內存和計算開銷都比較適中。
DO模型能用于計算半透明介質輻射。
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按摩電器IEC60335-2-32安規定義是什么？
7.對于墻上安裝式加熱器，如果制造廠在其安裝說明書中沒有規定其安裝高度，則應按高位安裝的加熱器和非高位安裝的加熱器分別進行試驗，除非已規定1.8mm以上。
優耐檢測是第三方獨立實驗室，擁有966輻射暗室，EMS,EMI實驗室及LVD安規實驗室。
如果您的產品出口到沙特,伊拉克,伊朗,肯尼亞,坦桑尼亞,烏干達,尼日利亞,菲律賓,加納等國家,我們還可以為您提供產品出口驗貨COC證書服務。
節能燈IEC60968,IEC60969測試報告。
標準966電波暗室,輻射,傳導,靜電,雷擊等現場測試。
如您或您的同事需要的話，隨時與我聯系！期待與您長期合作！
展開 一種分層納米纖維自清潔紡織品，在高溫和寒冷環境中實現有效的個人熱管理
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成果掠影
近期，東南大學趙東亮教授團隊制備了一種具有改進的隔熱和輻射熱管理功能的分層納米纖維(HNF)紡織品，用于在高溫下有效的個人熱管理。該紡織品由輻射冷卻層、中間保溫層和輻射加熱層組成，其中多孔木質纖維素氣凝膠膜(LCAM)作為中間層，導熱系數低(0.0366 W/(m·K))，在寒冷天氣下保證較少的熱量損失，在炎熱天氣下阻擋外界熱量。聚二甲基硅氧烷(PDMS)的引入提高了大氣窗口輻射冷卻層的熱輻射率(90.4%)，并賦予其完美的自清潔性能。戶外測試表明，HNF紡織品在炎熱環境下比白棉可實現降溫7.2℃，在寒冷環境下比黑棉保暖高達12.2℃。相關研究成果以“A Hierarchically Nanofibrous Self-Cleaning Textile for Efficient Personal Thermal Management in Severe Hot and Cold Environments”為題發表于《ACS Nano》。
展開 流體力學告訴你，工廠的煙囪為什么這么高
太陽輻射加熱后，大棚內熱空氣沿著煙囪上升，在煙囪內裝有渦輪，上升的氣流就推動渦輪做功發電了，發電功率可達200MW。類似的項目還有很多，西班牙以及中國的西安，都有人嘗試，但基本都在概念試驗階段。
煙囪效應，除了以上這些正向的應用，其實還有危險所在。在高樓里面，有垂直上下長長的空間就類似煙囪。比如電梯井、樓梯間。這種結構平?？梢栽鰪姌抢锏耐L，但是在火災情況下，卻起到了助燃效果。低樓層起火時，火勢會在煙囪效應下快速蔓延，非常危險。
因此，高層建筑一般都會在電纜井、管道井這些地方，設置一些樓板作為隔檔，減弱煙囪效應的危害。
本期關于煙囪效應就講到這里啦，大家如果還想了解生活中哪些關于傳熱、流體等自然現象，歡迎給我留言，希望與你們一起探索大自然更多的奧秘。我們下期見！拜拜
展開 熱沖壓成形的熱點分析
熱沖壓成形的加熱爐和加熱方式
目前加熱爐有兩種，一種是多層箱式爐，這類爐子靈活、節能、使用方便、占地面積小，但對爐門的開閉機構和工件傳輸的自動化水平要求較高，適合于多品種、小批量生產。對某些零件，在工藝和設備調試穩定的條件下，也可以大批量生產。另一種爐子是輥道式爐子，這類爐子投資大，占地面積大，如生產鋁硅鍍層板，高溫狀態下輥子粘附鍍層的可能性較大，影響輥子的壽命，工件的粘附會導致工件在爐子中跑偏。爐子適合于裸板大批量生產，是否適合于鍍鋅板也有待試驗。工件在這類爐子上傳輸比較簡單，自動化部分投資小，工件出爐到壓機的傳輸時間短，沖壓成形溫度容易控制?？紤]到上述情況，如果企業建兩條生產線，建議采用兩種爐子的加熱模式，以兼顧兩種加熱爐的優點，又合理避開他們的不足。
在熱沖壓成形的加熱方式中，除了上述兩種類型爐子采用輻射加熱外，目前的加熱方式還有直接通電加熱，但這種加熱方式只適合于形狀規則、簡單的板坯，鋁硅鍍層板由于加熱速度快，鍍層還有發生微裂紋的危險。對于扭力梁這類工件，采用這種加熱方式具有熱效率高、投資小、工藝過程簡單、控制容易等優點。直接通電加熱的有關工藝尚需進一步的試驗和驗證。另一種是感應加熱，同樣適合于形狀簡單的板坯，但需要有感應發生器和感應圈，對強度柔性分布的板坯的局部加熱，這類加熱方式有一定的優勢。以上這兩種加熱方式，加熱效率高，加熱速度快，但目前在實際生產中的應用報道很少。
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