МДК0201 Теплотехническое оборудование. Занятие №21.
Камерные печи.
Внешний вид и прочностные характеристики керамических изделий формируются под воздействием высокой температуры. С этой целью используют печь для обжига керамики. Устройства отличаются конструкцией, термоисточником, предельной температурой и другими параметрами. Мастера могут как приобрести промышленное оборудование, так и сделать печь самостоятельно.
Классификация печей для керамики
Устройства для термической обработки керамики классифицируются по ряду признаков. Благодаря вариативности печей керамисты имеют возможность выбрать аппарат, исходя из своих потребностей и возможностей.
- по расположению нагревательных элементов
Печи бывают муфельные и камерные. В первом случае нагревательные элементы располагаются вокруг камеры из огнестойкого материала (муфеля). В камерных видах источники нагрева находятся внутри ёмкости.
Теплопотери камерных печей ниже, поскольку тепло не рассеивается огнеупором. Но в некоторых случаях для достижения более высокого качества изделий посредник в виде муфеля необходим.
Аппараты, в которых между керамикой и термоисточником только пространство камеры, характеризуются более высокой температурой. Большинство агрегатов такого типа относятся к профессиональным – с более широкими возможностями.
- по типу загрузки
Печки бывают с фронтальной и верхней загрузкой. В целом имеет место деление устройств на виды:
· горизонтальные; изделия загружаются в камеру спереди;
· трубчатые; эти термоустройства ещё называют круговыми – при вертикальной загрузке они рассчитаны на обжиг художественной керамики; жар распределяется более равномерно, чем в прочих типах;
· к олпаковые; загрузка также сверху, но здесь расчёт на габаритные элементы.
- по типу камерной среды
В зависимости от целей, необходимо выбирать оборудование с тем или иным типом заполнения пространства камеры. Аппараты промышленного производства делят на устройства:
· с воздушной средой – общецелевые;
· заполненные вакуумом;
· с защитной газовой средой; нагрев производится в особой атмосфере, которую формируют различные газы – азот, водород, гелий, аргон, азотирующие газы и т. д.
- по предельно возможной и допустимой температуре
Температура зависит от конструкции и назначения печи. В самых горячих печах температура достигает 1400-1800 градусов. Результатом будет керамика с оттенками от белого до оранжевого. В менее горячем оборудовании можно получить глиняные изделия цветом от тёмно-красного до бордового. В маломощных аппаратах, для которых характерен нагрев менее 500 градусов, на выходе элементы красных тонов.
Чаще всего керамика нагревается до 950-1450 градусов. Предельные термопоказатели и продолжительность обжига определяются типом, назначением и составом исходных масс.
- по мощности
От мощности зависит расход энергии. Этот показатель также связан с объёмом печного внутреннего пространства. Для небольших аппаратов, чей камерный объём не более 50 л, средним считается расход 100 Вт/л. Для более габаритных устройств соотношение показателей меняется в пользу потребителя. Здесь необходимо рассчитывать на энергозатраты в размере 50-70 Вт/л.
- по типу источника энергии
Существуют такие варианты:
· газовые печи;
· электрические;
· агрегаты, работающие на твёрдом или жидком топливе.
Оборудование промышленного образца бывает только первых двух типов. Твердо(жидко)топливные печи изготавливают сами или заказывают у специалистов. Рассмотрим виды, отличающиеся источником энергии, подробней.
Газовое оборудование
Газовая печь для обжига керамики хороша для регулярного изготовления небольших серий изделий из глины. Предельный температурный диапазон – 1100-1300 градусов. Способна функционировать на природном газе и пропане.
Существуют фронтальные и вертикальные конфигурации. Горелка может размещаться как внутри, так и снаружи. В первом случае имеет место электрозажигание, а при наружном исполнении элемент располагается около камеры, а тепло «поддувается» через спецотверстие. Одной отдельностоящей горелки хватает для обслуживания нескольких печей.
Базовая комплектация включает в себя такие элементы:
· газовые трубопроводы (для подачи/отвода);
· горелка;
· система дублирования работы теплоносителя.
Среди достоинств устройств такого типа:
· относительно невысокая стоимость;
· небольшие эксплуатационные расходы;
· равномерное распределение тепла;
· высокая скорость нагрева (при внутренней горелке нагрев происходит быстрей);
· возможность комплектации автоматикой;
· безопасность.
Электрооборудование
Устройства могут иметь различную конфигурацию, но обычно под электропечами понимают камерные агрегаты с фронтальной загрузкой.
Усреднённые характеристики оборудования:
· металлическая база;
· футеровка (защитная внутренняя облицовка) из огнестойкого кирпича и материалов волокнистого типа;
· поддоны для загрузки тоже выполнены из огнестойких материалов;
· спиральные нагреватели располагаются внутри камеры (в пазах);
· конструкция предполагает автоматическое отключение электронагревательных элементов при открывании камерной дверцы;
· предельная температура – 1200-1400 градусов; максимума хватает для керамики большинства типов;
· высокая скорость нагрева; параметр достигается благодаря хорошей термоаккумуляции футеровки;
· относительно небольшие размеры; такие устройства можно разместить даже в небольшой мастерской.
Минус электропечей – необходимость оплачивать немалые счета за электричество.
Твердотопливные печи
В отличие от двух предыдущих, для этой вариации характерно кустарное производство. Дровяная печь для обжига глины – прародительница современных аппаратов. Даже сейчас, когда нет недостатка в продвинутых моделях, многие гончары не отказываются от традиционных конструкций. Для специалиста работа с огнём – не просто ремесленничество, но ещё и большое удовольствие.
Обычно подобное оборудование делают из кирпича. Иногда роль обжиговой печи играет железная бочка. Кирпичный вариант предпочтительней по многим причинам, среди которых высокая мощность, безопасность, надёжность, большой срок службы.
В любом случае для дровяной печи необходим фундамент. Основу делают не ранее чем через день после устройства ямы и тщательной трамбовки дна.
Кирпичные печи обычно делают двурядными. Наружный ряд кирпичей способствует более комфортной работе – о него не обжечься. В качестве дымоотвода – труба. Чем шире и выше последняя, тем эффективней отвод отработки и безопасней обжиг.
Гончарная печь на дровах не отличается высоким КПД. Поэтому те, кто стремится не только к соблюдению традиций, но и к большей продуктивности, выбирают другие варианты. Но для владельца частного дома это неплохое решение. Особенно, если учитывать стоимость современного оборудования. Хотя и более технологичные устройства можно изготовить своими силами.
На что обращать внимание при выборе печи?
Муфельные агрегаты больше подойдут для керамистов-любителей. Для профи, занятых более-менее масштабной деятельностью, оптимальный вариант – камерное оборудование. Выбирая аппарат, нужно опираться:
· на объём суточного обжига;
· габариты изделий;
· требования к электропроводке (некоторые агрегаты рассчитаны на три фазы).
Важен и формат загрузки керамики. Отталкиваться нужно от собственных предпочтений и финансовых возможностей. Вертикальнозагрузочное оборудование оценят специалисты с ограниченным бюджетом. При этом результат в «дешёвом» случае не хуже, чем в ином. Степень комфорта обзора изделий – сверху – зависит от индивидуальных особенностей.
При горизонтальной загрузке не так просто оценивать дистанцию между изделиями, но зато имеет место отличный обзор ярусов. Чтобы получить возможность 360-градусного обзора обрабатываемой керамики, следует приобретать печи колпакового типа. Эти печи наиболее дорогие.
Задание: 1. Подготовить конспект лекции в печатном word-документе.
2. Предоставитьсхемы другихкамерных печей.
Срок выполнения 06.11.2020