Ovn - Kiln

For annen bruk, se ovn (disambiguation) .
Charcoal ovn i California
Indisk mursteinovn
Hops ovn
Farnham Pottery , Wrecclesham , Surrey med den bevarte flaskeovnen til høyre på bildet
Koblingsbueovn under bygging
En tom, periodisk ovn. Dette spesifikke eksemplet er en "bilovn"; basen er på hjul og har blitt rullet ut av ovnen - dette forenkler lasting og lossing av ovnen.

En ovn er et varmeisolert kammer, en type ovn , som produserer temperaturer som er tilstrekkelige til å fullføre en prosess, for eksempel herding, tørking eller kjemiske endringer. Ovn har blitt brukt i årtusener for å gjøre gjenstander laget av leire til keramikk , fliser og murstein . Ulike bransjer bruker roterende ovner til pyroprosessering - for å kalsinere malm, for å kalsinere kalkstein til kalk for sement og for å transformere mange andre materialer.

Bruk av ovner

Pitfyrt keramikk ble produsert i tusenvis av år før den tidligste kjente ovnen, som dateres til rundt 6000 f.Kr., og ble funnet på Yarim Tepe -stedet i det moderne Irak. Neolitiske ovner var i stand til å produsere temperaturer større enn 900 ° C (1652 ° F). Bruksområder inkluderer:

Keramiske ovner

Ovn er en vesentlig del av produksjonen av all keramikk. Keramikk krever høye temperaturer, så det vil oppstå kjemiske og fysiske reaksjoner for å permanent forandre den ildløse kroppen. Når det gjelder keramikk, blir leirematerialer formet, tørket og deretter brent i en ovn. De endelige egenskapene bestemmes av sammensetningen og forberedelsen av leirekroppen og temperaturen ved avfyring. Etter den første fyringen kan glasurer brukes, og varene brennes en gang til for å smelte glasuren inn i kroppen. En tredje fyring ved lavere temperatur kan være nødvendig for å fikse dekorasjon av overglasur. Moderne ovner har ofte sofistikerte elektroniske kontrollsystemer, selv om pyrometriske enheter ofte også brukes.

Leire består av finkornede partikler som er relativt svake og porøse. Leire kombineres med andre mineraler for å skape en brukbar leirkropp. Avfyringsprosessen inkluderer sintring . Dette varmer opp leiren til partiklene smelter delvis og flyter sammen, og skaper en sterk enkeltmasse, sammensatt av en glassaktig fase ispedd porer og krystallinsk materiale. Gjennom avfyring reduseres porene i størrelse, noe som får materialet til å krympe litt. Dette krystallinske materialet består hovedsakelig av silisium og aluminiumoksider .

I de bredeste termer er det to typer ovner: intermitterende og kontinuerlig, begge er en isolert boks med kontrollert indre temperatur og atmosfære.

En kontinuerlig ovn , noen ganger kalt en tunnelovn , er lang med bare den sentrale delen direkte oppvarmet. Fra den kjølige inngangen flyttes ware sakte gjennom ovnen, og temperaturen økes jevnt når den nærmer seg den sentrale, varmeste delen av ovnen. Når den fortsetter gjennom ovnen, reduseres temperaturen til varene forlater ovnen nesten ved romtemperatur. En kontinuerlig ovn er energieffektiv, fordi varme som avgis under kjøling resirkuleres for å forvarme innkommende varer. I noen design er varene igjen på ett sted, mens varmesonen beveger seg over den. Ovner i denne typen inkluderer:

  • Hoffmann ovn
  • Bull's Trench ovn
  • Habla (sikksakk) ovn
  • Rulleovn: En spesiell ovnstype, vanlig i servise- og fliseproduksjon, er rulleovnen , der varer lagt på flaggermus bæres gjennom ovnen på ruller.

I den periodiske ovnen plasseres varene inne i ovnen, ovnen lukkes, og den interne temperaturen økes i henhold til en tidsplan. Etter at fyringen er fullført, blir både ovnen og varene avkjølt. Varene fjernes, ovnen rengjøres og neste syklus begynner. Ovner i denne typen inkluderer:

  • Klemovn
  • Skove ovn
  • Scotch ovn
  • Nedtrekkovn
  • Skyttelovner: Dette er en bunnovn med bil og en dør i den ene eller begge ender. Brennere er plassert topp og bunn på hver side, og skaper en turbulent sirkulær luftstrøm. Denne ovnen er generelt en flerbilsdesign og brukes til behandling av hvitevarer, teknisk keramikk og ildfaste materialer i partier. Avhengig av størrelsen på utstyret kan skyttelovnene være utstyrt med bilflyttingsenheter for å overføre fyrte og ubrente varer inn og ut av ovnen. Skyttelovner kan enten være opp- eller nedtrekk. En skyttelovn henter navnet fra det faktum at ovnbiler kan komme inn i en skyttelovn fra hver ende av ovnen, mens en tunnelovn bare har strøm i en retning.

Ovnteknologi er veldig gammel. Ovnene utviklet seg fra en enkel jordgrav fylt med gryter og fyring av brenselgrop , til moderne metoder. En forbedring var å bygge et brannkammer rundt potter med ledeplater og et hull. Dette sparer varme. En skorsteinsbunke forbedret luftstrømmen eller drar av ovnen, og brente dermed drivstoffet mer fullstendig.

Kinesisk ovnteknologi har alltid vært en nøkkelfaktor i utviklingen av kinesisk keramikk , og var frem til de siste århundrene den mest avanserte i verden. Kineserne utviklet ovner som kunne skyte på rundt 1000 ° C før 2000 f.Kr. Dette var opptrekksovner, ofte bygget under bakken. To hovedtyper ovner ble utviklet rundt 200 e.Kr. og forble i bruk til moderne tid. Dette er dragovnen i det kuperte Sør-Kina, vanligvis drevet av tre, langt og tynt og løper opp en skråning, og den hesteskoformede mantouovnen til de nordkinesiske slettene, mindre og mer kompakte. Begge kan på en pålitelig måte produsere temperaturer på opptil 1300 ° C eller mer som trengs for porselen . I slutten av Ming ble den eggformede ovnen eller zhenyao utviklet på Jingdezhen og hovedsakelig brukt der. Dette var noe av et kompromiss mellom de andre typene, og tilbød steder i brannkammeret med en rekke skyteforhold.

Både antikk romersk keramikk og kinesisk keramikk fra middelalderen kunne skytes i industrielle mengder, med titusenvis av stykker i en enkelt fyring. Tidlige eksempler på enklere ovner funnet i Storbritannia inkluderer de som lagde takstein under den romerske okkupasjonen. Disse ovnene ble bygget opp på siden av en skråning, slik at det kunne tennes bål i bunnen og varmen ville stige opp i ovnen.

Tradisjonelle ovner inkluderer:

  • Drageovn i Sør -Kina: tynn og lang, klatre opp en åsside. Denne typen spredte seg til resten av Øst -Asia og ga den japanske anagamaovnen , som ankom via Korea på 500 -tallet. Denne ovnen består vanligvis av et langt brannkammer, gjennomboret med mindre lagringsstabler på den ene siden, med en brannkasse i den ene enden og et røykrør i den andre. Fyringstiden kan variere fra en dag til flere uker. Tradisjonelle anagama -ovner er også bygget på en skråning for å gi et bedre trekk. Den japanske noborigama-ovnen er en evolusjon fra anagama-design som en flerkammerovn der tre først stables fra den fremre brennkammeret, deretter bare gjennom de sidestikkende hullene med fordelen av å ha luft oppvarmet til 600 ° C (1112 ° F) fra den fremre brannboksen, noe som muliggjør mer effektive avfyringer.
Under rekonstituering av en tradisjonell kambodsjansk ovn ved Khmer Ceramics & Fine Arts Center i Siem Reap , Kambodsja
  • Khmer Kiln : ganske lik anagama -ovnen ; Imidlertid hadde tradisjonelle Khmer Kilns et flatt tak. Kinesiske, koreanske eller japanske ovner har buetak. Disse typer ovner varierer i størrelse og kan måle i titalls meter. Fyringstiden varierer også og kan vare flere dager.
  • Flaskeovn : en type intermitterende ovn, vanligvis kullfyrt, tidligere brukt ved avfyring av keramikk; en slik ovn var omgitt av en høy mursteinskål eller kjegle, av typisk flaskeform. Serviset var innelukket i forseglede fireclay saggars; ettersom varmen og røyken fra brannene passerte gjennom ovnen, ville den bli avfyrt ved temperaturer opp til 1400 ° C (2552 ° F).
  • Kjeksovn : Den første fyringen ville finne sted i kjeksovnen.
  • Glostovn : Kjeksutstyret ble glassert og gitt en annen glost fyring i de større glostovnene.
  • Mantou -ovn i Nord -Kina, mindre og mer kompakt enn dragovnen
  • Muffleovn : Denne ble brukt til å fyre overglasurdekorasjon, ved en temperatur under 800 ° C (1472 ° F). I disse kule ovnene gikk røyken fra brannene gjennom røykrør utenfor ovnen.
  • Bueovn for kontaktledninger : Vanligvis brukt til avfyring av keramikk ved bruk av salt , disse har form (en kontaktbue ) en tendens til å beholde formen over gjentatte oppvarmings- og kjølesykluser, mens andre typer krever omfattende metallarbeidstøtter.
  • Sèvres-ovn : Den ble oppfunnet i Sèvres, Frankrike, og genererte effektivt høye temperaturer på 1.240 ° C (2.264 ° F) for å produsere vanntette keramiske karosserier og lett tilgjengelig glass. Den har en nedtrekksdesign som gir høy temperatur på kortere tid, selv ved vedfyring.
  • Bourry boksovn , lik den forrige

Moderne ovner

Med industrialderen ble ovner designet for å bruke elektrisitet og mer raffinert drivstoff, inkludert naturgass og propan . Mange store industrielle keramikkovner bruker naturgass, da den generelt er ren, effektiv og lett å kontrollere. Moderne ovner kan utstyres med datastyrte kontroller som muliggjør finjustering under avfyringen. En bruker kan velge å kontrollere hastigheten på temperaturstigning eller rampe , holde eller suge temperaturen til et gitt tidspunkt, eller kontrollere avkjølingshastigheten. Både elektriske og gassovner er vanlige for produksjon i mindre skala i industri og håndverk, håndlaget og skulpturelt arbeid.

Temperaturen på noen ovner styres av pyrometriske kjegler - enheter som begynner å smelte ved bestemte temperaturer.

Moderne ovner inkluderer:

  • Retortovn : en type ovn som kan nå temperaturer rundt 1500 ° C (2.732 ° F) i lengre perioder. Vanligvis brukes disse ovnene til industrielle formål, og har bevegelige ladebiler som utgjør bunnen og døren til ovnen.
  • Elektriske ovner : ovner som drives av elektrisitet ble utviklet på 1900 -tallet, først og fremst for mindre bruk, for eksempel på skoler, universiteter og hobbysentre. Atmosfæren i de fleste design av elektrisk ovn er rik på oksygen , da det ikke er åpen ild for å konsumere oksygenmolekyler. Imidlertid kan reduserende forhold opprettes med passende gassinngang , eller ved å bruke saggars på en bestemt måte.
  • Fellerovn : brakte moderne design til vedfyring ved å bruke uforbrent gass fra skorsteinen for å varme inntaksluften før den kommer inn i brannkassen. Dette fører til en enda kortere fyringssyklus og mindre vedforbruk. Denne konstruksjonen krever ekstern ventilasjon for å forhindre at skorsteinsradiatoren smelter, vanligvis i metall. Resultatet er en meget effektiv treovn som fyrer en kubikkmeter keramikk med en kubikkmeter tre.
  • Mikrobølgeovnassistent fyring : denne teknikken kombinerer mikrobølgeenergi med mer konvensjonelle energikilder, for eksempel strålegass eller elektrisk oppvarming, for å behandle keramiske materialer til de nødvendige høye temperaturene. Avfyring med mikrobølgeovn gir betydelige økonomiske fordeler.
  • Topphattovn : en periodisk ovn av en type som noen ganger brukes til å fyre keramikk. Varene er satt på en ildfast ildsted eller sokkel, over hvilket et eskeformet deksel senkes.

Tørketrommel

Hovedartikkel: Vedtørking § Tørking av ovner

Grønt treverk som kommer rett fra det hogde treet har et altfor høyt fuktighetsinnhold til å være kommersielt nyttig og vil råtne, fordreie og dele seg. Både løvtre og mykt tre må tørke til fuktighetsinnholdet er mellom 18% og 8%. Dette kan være en lang prosess, eller den blir fremskyndet ved bruk av en ovn. En rekke ovnteknologier eksisterer i dag: konvensjonell, avfukting, sol, vakuum og radiofrekvens.

Konvensjonelle tre tørreovner er enten pakketype (sidelaster) eller spor-type (trikk) konstruksjon. De fleste tømmerovner i løvtre er sidelasterovner der gaffeltrucker brukes til å laste tømmerpakker inn i ovnen. De fleste mykevedovner er banetyper der tømmeret (USA: "tømmer") lastes på ovner/sporvogner for lasting av ovnen. Moderne konvensjonelle ovner med høy temperatur og høy lufthastighet kan vanligvis tørke 25 mm tykt (25 mm) grønt treverk på 10 timer ned til et fuktighetsinnhold på 18%. Imidlertid krever en tommers tykk grønn rød eik omtrent 28 dager å tørke ned til et fuktighetsinnhold på 8%.

Varme blir vanligvis introdusert via damp som går gjennom finn/rør varmevekslere kontrollert av på/av pneumatiske ventiler. Fuktighet fjernes av et ventilasjonssystem, hvis spesifikke oppsett vanligvis er spesielt for en gitt produsent. Generelt blir kald, tørr luft introdusert i den ene enden av ovnen, mens varm fuktig luft blir drevet ut i den andre. Konvensjonelle ovner i hardved krever også innføring av fuktighet via enten dampspray eller kaldtvannsnettsystem for å hindre at den relative fuktigheten inne i ovnen faller for lavt under tørkesyklusen. Vifteretninger blir vanligvis reversert med jevne mellomrom for å sikre jevn tørking av større ovnsladninger.

De fleste trevedovner opererer under 115 ° C (239 ° F) temperatur. Tørketider for hardovn holder vanligvis tørketemperaturen under 80 ° C (176 ° F). Vanskelig å tørke arter kan ikke overstige 60 ° C (140 ° F).

Avfuktingsovner ligner andre ovner i grunnkonstruksjon og tørketider er vanligvis sammenlignbare. Varme kommer først og fremst fra en integrert avfuktingsenhet som også fjerner fuktighet. Tilleggsvarme leveres ofte tidlig i timeplanen for å supplere avfukteren.

Solovner er konvensjonelle ovner, vanligvis bygget av hobbyfolk for å holde investeringskostnadene lave. Varme tilføres via solstråling, mens intern luftsirkulasjon vanligvis er passiv.

Vakuum- og radiofrekvensovner reduserer lufttrykket for å prøve å øke tørkeprosessen. Det finnes en rekke av disse vakuumteknologiene, som hovedsakelig varierer i metoden som varme blir ført inn i vedladningen. Varmtvannsbehandlede vakuumovner bruker aluminiumsoppvarmingsplater med vannet som sirkulerer som varmekilde, og fungerer vanligvis ved betydelig redusert absolutt trykk. Diskontinuerlig og SSV (superoppvarmet damp) bruker atmosfæretrykk for å føre varme inn i ovnladningen. Hele ovnsladningen kommer opp til fullt atmosfærisk trykk, luften i kammeret blir deretter oppvarmet og til slutt trekkes et vakuum når ladningen avkjøles. SSV kjøres ved delvis atmosfærer, vanligvis rundt 1/3 av fullt atmosfæretrykk, i en hybrid av vakuum og konvensjonell ovnteknologi (SSV-ovner er betydelig mer populære i Europa hvor lokalt høstet tre er lettere å tørke enn de nordamerikanske skogene. ) RF/V (radiofrekvens + vakuum) ovner bruker mikrobølgestråling for å varme ovnladningen, og har vanligvis de høyeste driftskostnadene på grunn av fordampningsvarmen som tilføres av elektrisitet i stedet for lokalt fossilt brensel eller avfallskilder.

Økonomien i forskjellige tretørkingsteknologier er basert på de totale energi-, kapital-, forsikrings-/risiko, miljøpåvirkninger, arbeidskraft, vedlikehold og nedbrytningskostnader. Disse kostnadene, som kan være en vesentlig del av anleggskostnadene, innebærer den differensielle virkningen av tilstedeværelsen av tørkeutstyr i et bestemt anlegg. Hvert utstyr fra den grønne trimmeren til innmatingssystemet ved høvelkvernen er en del av "tørkesystemet". De virkelige kostnadene ved tørkesystemet kan bare bestemmes når man sammenligner de totale anleggskostnadene og risikoene med og uten tørking.

Ovnstørket ved var banebrytende på 1980 -tallet, og ble senere adoptert mye i Europa på grunn av de økonomiske og praktiske fordelene ved å selge treverk med lavere fuktighetsinnhold.

De totale (skadelige) luftutslippene som produseres av vedovner, inkludert varmekilden, kan være betydelige. Vanligvis, jo høyere temperaturen som ovnen opererer ved, jo større mengde utslipp blir det (per kilo vann fjernet). Spesielt gjelder dette tørking av tynne finér og tørking av mykt tre ved høy temperatur.

Galleri

  • Mursteinovner, Mekong Delta . Lastebåten i forgrunnen bærer ris agnene som ble brukt som drivstoff for avfyringen.

  • En vedfyrt keramikkovn i Hội An , Vietnam.

  • En kontaktbueovn som brukes til avfyring av keramisk keramikk av aluminiumoksid av høy temperatur på elektronrør

  • En to-etasjers porselensovn med ovner á alandier i Sèvres , Frankrike rundt 1880

  • CAD -representasjon av en bikubeovn

  • CAD -representasjon av en tunnelovn

  • En ovnsgård med flere ovner

Se også

Merknader

Referanser

  • Hamer, Frank og Janet. The Potter's Dictionary of Materials and Techniques. A & C Black Publishers, Limited, London, England, tredje utgave 1991. ISBN  0-8122-3112-0 .
  • Smith, Ed. Dry Kiln Design Manual. JE Smith Engineering and Consulting, Blooming Grove, Texas. Tilgjengelig for kjøp fra forfatter JE Smith
  • M. Kornmann og CTTB, "Leirstein og takstein, produksjon og eiendommer", Soc. industrie minérale, Paris, (2007) ISBN  2-9517765-6-X
  • Rasmussen, EF (1988). Forest Products Laboratory, US Department of Agriculture. (red.). Brukerveiledning for tørrovn . Hardwood Research Council.

Eksterne linker