前言

紅外輻射加熱技術以其熱效率高、無環境污染、保證產品品質等諸多優點而得到人們的關注。由于這些優點，近幾十年來，紅外輻射加熱技術在涂料、塑料加工、汽車制造、食品加工、木材加工、制藥、印刷、造紙、紡織印染、醫療衛生、機械制造、化工與電子等領域得到廣泛應用，該技術用于干燥可使常規的干燥效率從10%提高到60%～77%。

紅外輻射加熱技術實現了輻射源光譜與被加熱物體吸收光譜的共振，不需加熱介質，大大減少了能量損失，提高了熱能利用率并減少了污染。紅外輻射加熱換熱有以下4個特點。

① 熱輻射的加熱特性：加熱體1與被加熱體2間，物體2獲得凈熱量Q_1.2與溫度的4次方差成正比。

② 熱輻射的光譜特性：物體2獲得的凈熱量與加熱體的發射光譜ε₁和被加熱物體的吸收光譜ε₂有關。

③ 熱輻射換熱相互作用的方向性、距離與形狀的關系特性，即角系數X_1.2特性與系統黑度ε_s有關。

④ 熱輻射換熱，物體2獲得凈熱量，與相互作用的換熱面積F₁、F₂有關。

傳統的輻射傳熱學一般只講述普朗克電磁波理論，而鮮少講述愛因斯坦的光電效應量子論。隨著科技的發展，光電效應論的應用日益普遍，尤其對生物與生命材料、人體皮膚、草藥、植物材料、發酵材料、熱敏性材料等的吸收光譜。由于在黑體爐或樣品爐中高溫加熱會使材料分解，導致測試有誤，因而必須用光電效應量子論得到常溫下的傅里葉變換紅外吸收光譜。本書闡述了愛因斯坦的光量子論與密立根的實驗驗證，并介紹了潘建偉世界領跑的“墨子號量子衛星”。

本書的研究內容得到了國家自然科學基金項目4項資助、天津市自然科學基金項目5項資助、國家中醫藥管理局項目1項資助。筆者所在的研究團隊經過20多年的不斷努力，搭起了實驗臺，建起了模擬實驗裝置，購買了大量的先進儀器及設備，從大量的實驗室實驗進而步入工廠，進行工程試驗驗證與創新。本書的研究結果榮獲4項國家科學技術進步獎。

本書以視圖方式做出供溫曲線、木板的多層溫度曲線與蒸發面曲線，讀者可以一目了然、清晰地看到木材中的水分是如何從內部遷移出來的。供溫曲線有升速、恒速與降速段，板內溫度曲線也對應有升速、恒速與降速段，水分的遷移也是很有規律地從不同的層面有條不紊地排出，充分地顯示了理想的干燥過程應是能量的供、需相平衡的過程。書中圖13-3～圖13-6揭示了當供溫曲線不優化時，所有的傳質均不理想，水分的遷移極不規律。J.金克普利斯認為由于物料的結構復雜，所以傳熱傳質過程（干燥過程）的機理較其他傳質過程要復雜得多。A.C.金茲布爾格提出：近代干燥學發展的第四階段是把干燥過程看作能量和物質（水）的綜合遷移。中國的張洪沅、丁緒淮、顧毓珍教授在《化學工業過程及設備》一書中指出，固體物料的干燥機理分表面汽化控制與內部擴散控制，并做了詳細的論述。但內部擴散控制極為復雜，如何控制？供溫與內部擴散控制又存在什么關系？本書以視圖的方式進行了清晰的表述，以恒溫與變溫、恒參數與變參數、單參數與多參數、穩態與非穩態的各種實（試）驗探求規律，從實驗到工程、從機理到規律。

天津家具七廠紅外干燥爐，改造前干燥周期為85h，而改造后干燥周期為45h，每脫出1kg水耗電0.96kW·h，平均節電35.6%，節時47%，能源利用率為77%。而普通蒸汽法干燥的干燥周期為126h，濕蒸汽加熱就用16h。而紅外輻射干燥是自蒸濕加熱，即剛開始關閉排氣孔，干出的水分加熱木材自己，16h后打開排氣孔，排出水蒸氣，干燥35h斷電供熱，到45h干燥完畢，達到供與需的能量平衡。其結果是節能減排、節水，無污染，不要鍋爐、不要管道，投資少、占地少，不用鍋爐廠房，運行操作費低，干燥質量好，是理想的干燥工藝。這是本書對干燥學、傳熱傳質學、干燥技術的一個創新、發展與貢獻。

本書在編寫與實驗過程中得到了國家自然科學基金委、國家中醫藥管理局及天津市科委的資助，以及天津大學機械學院和能源與動力工程學科、五源科技院士工作站光電工程研究室、全國紅外加熱暨紅外醫學發展研討會及80歲老伴的全力支持。

參加本書編寫的有焦士龍、王德新、楊俊紅、鐘金環、張凱、李希暉、劉嘉智、王永鈞、欒松、宋揚、諸凱等，在此一并感謝！

對書中存在的不足之處，也請讀者不吝賜教。

　　褚治德　　　

2018年7月于天津大學