Печь

Угольная печь в Калифорнии

Индийская кирпичная печь

Сушилка для хмеля

Керамика Фарнхема , Рекклшем , Суррей, с сохранившейся печью для обжига бутылок справа от фотографии.

Строящаяся печь с цепной аркой

Пустая, прерывистая печь. Этот конкретный пример - «автомобильная печь»; основание на колесах выкатывается из печи, что облегчает загрузку и разгрузку печи.

Печами являются теплоизолирована камерами, типа печи , который производит температуры , достаточных для завершения какого - то процесса, например, закалки, сушки или химических изменений. Печи использовались на протяжении тысячелетий для превращения глиняных предметов в керамику , плитку и кирпичи . В различных отраслях промышленности вращающиеся печи используются для пиропроцессинга - для кальцинирования руд, для кальцинирования известняка в известь для получения цемента и для преобразования многих других материалов.

Произношение и этимология [ править ]

Печной происходит от староанглийского cylene ( / Kylene / ), которая была заимствована из Старого Welsh «Cylyn» ^{[1] [2]} , который в свою очередь заимствованного из Латинской Culina , кухня, плита для приготовления пищи, жжение на месте.

Согласно Оксфордскому словарю английского языка , обжиговая печь на древнеанглийском записывалась как cyline, cylene, cyln (e). В среднеанглийском языке как kulne, kyllne, kilne, kiln, kylle, kyll, kil, kill, keele, kiele. В среднеанглийском языке последняя буква «n» стала беззвучной в большинстве случаев, что привело к написанию «kill» вместо этимологического обжига. ^[3]

В 14 веке среднеанглийские носители начали произносить «kiln» как «kil» с молчаливым «n». ^[4]

Из английских слов, произнесенных и написанных для старших классов , Джеймс А. Боуэн, 1900: «Диграф ln, n silent, происходит в печи. Падение в печь может убить тебя ». ^[5] Боуэн отметил, что «убить» и «обжигать» - это омофоны. ^[6] И проанализировал «ln» в «печи» как орграф: комбинацию двух букв, издающих только один звук.

Современное произношение этого слова, где произносится «н», получило широкое распространение. Это происходит из-за явления, известного как орфографическое произношение , когда предполагаемое произношение слова определяется исходя из его правописания и отличается от его фактического произношения. Это обычное явление для слов с безмолвными буквами.

Использование печей [ править ]

Горючая керамика производилась за тысячи лет до самой ранней из известных обжиговых печей, которая датируется примерно 6000 г. до н.э., и была найдена на месте Ярим Тепе в современном Ираке. ^[7] Неолитические печи были способны производить температуру выше 900 ° C (1652 ° F). ^[8] Использование включает:

• Отжиг , сплавление и деформация стекла или сплавление красок на основе оксида металла с поверхностью стекла
• Термическая обработка металлических деталей
• Керамика
• Кирпичный завод
• Плавка металла для литья
• Прокаливание руды во вращающейся печи перед плавкой
• Пиролиз химических материалов
• Нагрев известняка глиной при производстве портландцемента в цементных печах.
• Нагрев известняка для получения негашеной извести или оксида кальция , печь для обжига извести
• Нагревательный гипс для изготовления штукатурки Парижа
• Для кремации (при высокой температуре)
• Сушка табачных листьев
• Сушка солодового ячменя для пивоварения и других ферментаций
• Сушка хмеля для пивоварения (известная как печь для обжига хмеля или овсяница )
• Сушка кукурузы (зерна) перед измельчением или хранением, иногда называемая обжиговой печью для кукурузы, сушильной камерой для кукурузы ^[9]
• Сушка зеленых пиломатериалов для немедленного использования
• Сушка древесины для использования в качестве дров
• Нагревание древесины до точки пиролиза для производства древесного угля

Керамические печи [ править ]

Обжиговые печи являются неотъемлемой частью производства всей керамики. Керамика требует высоких температур, поэтому химические и физические реакции навсегда изменят необожженное тело. В случае гончарного дела глиняные материалы формуются, сушатся, а затем обжигаются в печи. Окончательные характеристики определяются составом и подготовкой глиняного тела, а также температурой, при которой оно обжигается. После первого обжига можно использовать глазури , а посуду обжигать второй раз, чтобы глазурь вплавилась в корпус. Для закрепления надглазурного декора может потребоваться третий обжиг при более низкой температуре. Современные печи часто имеют сложные электронные системы управления, хотя также часто используются пирометрические устройства .

Глина состоит из мелкозернистых частиц, относительно слабых и пористых. Глина в сочетании с другими минералами создает работоспособное глиняное тело. Процесс обжига включает спекание . Это нагревает глину до тех пор, пока частицы частично не плавятся и не сливаются вместе, образуя прочную единую массу, состоящую из стеклообразной фазы с вкраплениями пор и кристаллического материала. В результате обжига поры уменьшаются в размере, что приводит к небольшой усадке материала. Этот кристаллический материал преимущественно состоит из оксидов кремния и алюминия .

В самом широком смысле, существует два типа печей: прерывистые и непрерывные, причем оба представляют собой изолированные камеры с контролируемой внутренней температурой и атмосферой.

Непрерывная печь , иногда называемая туннельная печью , имеет длину лишь центральная часть непосредственно нагревается. От холодного входа посуда медленно перемещается через печь, и ее температура постоянно повышается по мере приближения к центральной, самой горячей части печи. По мере прохождения через печь температура снижается до тех пор, пока посуда не выйдет из печи почти до комнатной температуры. Обжиговая печь непрерывного действия является энергоэффективной, поскольку тепло, выделяемое во время охлаждения, используется повторно для предварительного нагрева поступающей посуды. В некоторых конструкциях посуду оставляют на одном месте, а зона нагрева перемещается по нему. Печи этого типа включают:

• Печь Хоффмана
• Бычья окопная печь
• Хабла (зигзагообразная) печь
• Роликовая печь: особый тип печи, распространенный в производстве посуды и плитки, представляет собой печь с роликовым подом , в которой изделия, помещенные на летучих мышах, проходят через печь на роликах.

В печи периодического действия посуда помещается внутрь печи, печь закрывается, а внутренняя температура повышается в соответствии с графиком. По окончании обжига и печь, и посуда охлаждают. Посуду убирают, печь очищают и начинается следующий цикл. К сушильным шкафам этого типа относятся: ^[10]

• Зажимная печь
• Сковская печь
• Шотландская печь
• Печь с нижней тягой
• Челночные печи: это сушильная камера с днищем вагона с дверцей на одном или обоих концах. Горелки расположены сверху и снизу с каждой стороны, создавая турбулентный круговой поток воздуха. Печи этого типа, как правило, представляют собой многокамерные печи и используются для обработки белой керамики, технической керамики и огнеупоров партиями. В зависимости от размера изделий челночные печи могут быть оборудованы тележками для перемещения обожженных и необожженных изделий в печь и из печи. Челночные печи могут быть с восходящим или нисходящим потоком. Челночная печь получила свое название от того факта, что вагонетки могут входить в челночную печь с любого конца печи, тогда как туннельная печь имеет поток только в одном направлении.

Печная техника очень старая. Печи развивались от простой земляной траншеи, заполненной горшками и топливной ямой , до современных методов. Одним из улучшений было построение камеры обжига вокруг горшков с перегородками и загрузочным отверстием. Это сохраненное тепло. Дымовая труба улучшила воздушный поток или вытяжку печи, тем самым более полно сжигая топливо.

Китайские печи для обжига всегда были ключевым фактором в развитии китайской керамики и до последних веков были самыми передовыми в мире. Китайцы разработали печи, способные работать при температуре около 1000 ° C до 2000 года до нашей эры. Это были печи с восходящим потоком воздуха, часто сооружаемые под землей. Два основных типа печей были разработаны примерно к 200 году нашей эры и использовались до наших дней. Это драконовая печь в холмистом южном Китае, обычно работающая на древесине, длинная и тонкая, поднимающаяся по склону, и подковообразная печь мантоу на равнинах северного Китая, меньшая и более компактная. Оба могут надежно обеспечивать температуру до 1300 ° C или более, необходимую для фарфора . В конце династии Мин яйцеобразная печьили чжэньяо был разработан в Цзиндэчжэне и в основном там использовался. Это было чем-то вроде компромисса между другими типами и предлагало места в огневой камере с рядом условий стрельбы. ^[11]

И древнеримская керамика, и средневековая китайская керамика могли быть обожжены в промышленных количествах, с десятками тысяч штук за один обжиг. ^[12] Ранние примеры более простых обжиговых печей, найденные в Британии, включают те, которые делали черепицу во время римской оккупации. Эти печи были построены на склоне, так что внизу можно было разжечь огонь и тепло поднималось в печь.

Традиционные печи включают:

• Драконья печь на юге Китая: тонкая и длинная, поднимающаяся по склону холма. Этот тип распространился на остальную часть Восточной Азии, когда появилась японская печь анагама , прибывшая через Корею в V веке. Эта печь обычно состоит из одной длинной камеры обжига, пронизанной с одной стороны отверстиями для штабелирования посуды меньшего размера, с топкой на одном конце и дымоходом на другом. Время обжига может варьироваться от одного дня до нескольких недель. Традиционные печи для обжига анагама также строятся на склоне, чтобы обеспечить лучшую тягу. Японская печь ноборигама представляет собой эволюцию от конструкции анагама как многокамерной печи, в которой древесина укладывается сначала из передней топки, а затем только через боковые отверстия для топки с тем преимуществом, что воздух нагревается до 600 ° C (1112 ° F) от передняя топка, позволяющая более эффективно вести стрельбу.

• Кхмерская печь : очень похожа на печь анагама ; однако традиционные кхмерские печи имели плоскую крышу. Китайские, корейские или японские печи имеют арочную крышу. Эти типы печей различаются по размеру и могут измеряться десятками метров. Время обжига также варьируется и может длиться несколько дней.
• Бутылочная печь : тип печи периодического действия, обычно работающей на угле, ранее использовавшейся для обжига гончарных изделий; такую ​​печь окружала высокая кирпичная лачуга или конус типичной формы бутылки. Посуда была заключена в запаянные шамотные саггары; поскольку тепло и дым от костров проходили через печь, она нагревалась до температуры 1400 ° C (2552 ° F).
• Печь для обжига печенья : первый обжиг будет происходить в печи для обжига печенья.
• Печь для глянцевания : Бисквитные изделия были покрыты глазурью и подверглись повторному обжигу в более крупных печах для глянцевания.
• Обжиговая печь Мантоу на севере Китая, меньше и компактнее печи дракона
• Муфельная печь : она использовалась для обжига декораций над глазурью при температуре ниже 800 ° C (1472 ° F). В этих прохладных печах дым от костров проходил через дымоходы за пределами печи.
• Печи с цепной аркой : обычно используются для обжига керамических изделий с использованием соли , они по своей форме ( цепная арка), как правило, сохраняют свою форму при повторяющихся циклах нагрева и охлаждения, тогда как другие типы требуют обширных металлических опор.
• Печь Севр : изобретена в Севре, Франция, она эффективно генерирует высокие температуры 1240 ° C (2264 ° F) для производства водостойких керамических тел и простых в получении глазурей. Он имеет конструкцию с пониженной тягой, которая обеспечивает высокую температуру за более короткое время даже при дровяном обжиге.
• Ящичная печь для выжигания , аналогичная предыдущей

Современные печи [ править ]

С наступлением индустриальной эпохи печи были разработаны для использования электричества и более очищенного топлива, включая природный газ и пропан . Многие крупные промышленные печи для обжига керамики используют природный газ, поскольку он, как правило, чистый, эффективный и простой в управлении. Современные печи могут быть оснащены компьютеризированным управлением, позволяющим производить точную регулировку во время обжига. Пользователь может выбрать , чтобы регулировать скорость подъема температуры или рампы , удержания или пропитать температуру в любой заданной точке, или контролировать скорость охлаждения. И электрические, и газовые печи обычно используются для мелкомасштабного производства в промышленности и ремеслах, ручной работы и скульптурных работ.

Температура в некоторых печах контролируется пирометрическими конусами - устройствами, которые начинают плавиться при определенных температурах.

Современные печи включают:

• Ретортная печь : тип печи, в которой температура может достигать 1500 ° C (2732 ° F) в течение продолжительных периодов времени. Обычно эти печи используются в промышленных целях и оснащены подвижными загрузочными тележками, которые составляют дно и дверь печи.
• Электрические печи : печи, работающие на электричестве, были разработаны в 20 веке, в основном для использования в меньших масштабах, например, в школах, университетах и ​​центрах по интересам. Атмосфера в большинстве конструкций электрических печей богата кислородом , поскольку нет открытого пламени, которое могло бы потреблять молекулы кислорода. Тем не менее, восстановительные условия могут быть созданы с помощью соответствующего ввода газа, или с помощью садок определенным образом.
• Валочная печь : привнесла современный дизайн в топку дров за счет повторного использования несгоревшего газа из дымохода для нагрева всасываемого воздуха перед его поступлением в топку. Это приводит к еще более короткому циклу обжига и меньшему расходу древесины. Эта конструкция требует внешней вентиляции, чтобы предотвратить плавление радиатора в дымоходе, который обычно выполнен из металла. В результате получается очень эффективная печь для обжига древесины, сжигающая один кубический метр керамики и один кубический метр древесины. ^{[ необходима цитата ]}
• Обжиг с помощью микроволн : этот метод сочетает микроволновую энергию с более традиционными источниками энергии, такими как лучистый газ или электрический нагрев, для обработки керамических материалов до требуемых высоких температур. Обжиг с использованием микроволн дает значительные экономические преимущества.
• Цилиндрическая печь : печь периодического действия, которая иногда используется для обжига керамики. Посуду устанавливают на огнеупорный под или плинтус, на который опускают коробчатую крышку.

Сушилка для древесины [ править ]

Зеленая древесина, поступающая прямо из срубленного дерева, имеет слишком высокое содержание влаги, чтобы быть коммерчески полезной, и будет гнить, деформироваться и раскалываться. Как твердую, так и мягкую древесину необходимо дать высохнуть до тех пор , пока содержание влаги не станет от 18% до 8%. Это может быть длительный процесс или его можно ускорить с помощью печи. Сегодня существует множество технологий обжига: обычные, осушающие, солнечные, вакуумные и радиочастотные.

Обычные сушильные камеры для сушки древесины ^[13] имеют конструкцию пакетного (с боковой загрузкой) или гусеничного (трамвайного) типа. Большинство печей для обжига пиломатериалов твердых пород - это печи с боковой загрузкой, в которых вилочные погрузчики используются для загрузки пакетов пиломатериалов в печь. Большинство печей для обжига хвойных пород представляют собой рельсовые пути, в которых древесина (США: «пиломатериалы») загружается в печи для обжига / гусеницы для загрузки в печь. Современные высокотемпературные обычные печи с высокой скоростью воздушного потока обычно могут сушить сырое дерево толщиной 1 дюйм (25 мм) за 10 часов до содержания влаги 18%. Однако зеленому красному дубу толщиной 1 дюйм требуется около 28 дней, чтобы высохнуть до влажности 8%.

Тепло обычно вводится через пар, проходящий через ребристые / трубчатые теплообменники, контролируемые двухпозиционными пневматическими клапанами. Влажность удаляется с помощью системы вентиляционных отверстий, расположение которых обычно зависит от конкретного производителя. Обычно холодный сухой воздух подается с одного конца печи, а теплый влажный воздух выходит с другого. Обычные печи для обжига твердых пород древесины также требуют введения влажности через систему распыления пара или распыления холодной воды, чтобы относительная влажность внутри печи не падала слишком низко во время цикла сушки. Направления вентилятора обычно периодически меняются, чтобы обеспечить равномерную сушку больших загрузок печи.

Большинство печей для обжига мягкой древесины работают при температуре ниже 115 ° C (239 ° F). График сушки древесины твердых пород обычно поддерживает температуру по сухому термометру ниже 80 ° C (176 ° F). Температура трудноосохших видов не должна превышать 60 ° C (140 ° F).

Обжиговые печи для осушения похожи на другие печи по базовой конструкции, и время сушки обычно сопоставимо. Тепло в основном исходит от встроенного осушителя, который также удаляет влагу. Дополнительное тепло часто предоставляется в начале графика для дополнения осушителя.

Солнечные печи - это обычные печи, которые обычно строятся любителями, чтобы снизить начальные инвестиционные затраты. Тепло передается за счет солнечного излучения, а внутренняя циркуляция воздуха обычно пассивна.

Вакуумные и радиочастотные печиуменьшите давление воздуха, чтобы попытаться ускорить процесс сушки. Существует множество этих вакуумных технологий, различающихся в первую очередь способом, которым тепло вводится в древесную загрузку. Вакуумные печи с водяными плитами используют алюминиевые нагревательные пластины с циркулирующей внутри водой в качестве источника тепла и обычно работают при значительно пониженном абсолютном давлении. Прерывистый режим и SSV (перегретый пар) используют атмосферное давление для ввода тепла в загрузку печи. Вся загрузка печи достигает полного атмосферного давления, затем воздух в камере нагревается и, наконец, создается вакуум по мере охлаждения загрузки. SSV работает при частичном атмосферном давлении, обычно около 1/3 полного атмосферного давления,в гибридной вакуумной и традиционной обжиговой технологии (печи SSV значительно более популярны в Европе, где древесину, заготовленную на месте, сушить легче, чем древесину в Северной Америке). В сушильных камерах RF / V (радиочастота + вакуум) для нагрева древесины используется микроволновое излучение. загрузку печи и обычно имеют самые высокие эксплуатационные расходы из-за того, что тепло испарения обеспечивается электричеством, а не местным ископаемым топливом или древесными отходами.

Экономические показатели различных технологий сушки древесины основаны на общих затратах на энергию, капитал, страхование / риски, воздействие на окружающую среду, затраты на рабочую силу, техническое обслуживание и деградацию продукции. Эти затраты, которые могут составлять значительную часть затрат на установку, связаны с различным влиянием присутствия сушильного оборудования на конкретной установке. Каждая единица оборудования от триммера до системы подачи на строгальном стане является частью «системы сушки». Истинную стоимость системы сушки можно определить только путем сравнения общих затрат и рисков, связанных с сушкой и без нее.

Сушеные дрова были впервые применены в 1980-х годах, а затем получили широкое распространение в Европе из-за экономических и практических преимуществ продажи древесины с более низким содержанием влаги. ^{[14] [15] [16]}

Общие (вредные) выбросы в атмосферу, производимые дровяными печами, включая их источники тепла, могут быть значительными. Как правило, чем выше температура, при которой работает печь, тем больше количество выбросов (на фунт удаленной воды). Это особенно актуально при сушке тонкого шпона и высокотемпературной сушке древесины хвойных пород.

Галерея [ править ]

• Обжиговые печи для кирпича, Дельта Меконга . Грузовой катер на переднем плане несет рисовую солому, которая использовалась в качестве топлива для стрельбы.

• Дровяная гончарная печь в Хойане , Вьетнам.

• Печь с цепной аркой, используемая для обжига высокотемпературной керамики из оксида алюминия с электронными трубками.

• Двухэтажная печь для обжига фарфора с печами á alandier в Севре , Франция, около 1880 г.

• CAD изображение печи для ульев

• CAD-изображение туннельной печи

• Обжиговой двор с несколькими печами

См. Также [ править ]

• Кузница  - Мастерские кузнеца, который делает из железа инструменты или другие предметы.
• Печь  - Устройство, используемое для отопления зданий.
• Список духовок  - статья со списком в Википедии
• Восходящий газификатор с верхним освещением

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

• Хамер, Фрэнк и Джанет. Словарь материалов и методов Гончара. A&C Black Publishers, Limited, Лондон, Англия, третье издание 1991 г. ISBN 0-8122-3112-0 . 
• Смит, Эд. Руководство по проектированию сухой печи. JE Smith Engineering and Consulting, Блуминг Гроув, Техас. Доступно для покупки у автора Дж. Э. Смита
• M. Kornmann и CTTB, "Глиняный кирпич и черепица, производство и свойства", Soc. Industrie minérale, Париж, (2007) ISBN 2-9517765-6-X 
• Расмуссен, EF (1988). Лаборатория лесных продуктов, Министерство сельского хозяйства США. (ред.). Руководство по эксплуатации сушильной печи . Совет по исследованию древесины твердых пород.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме печи .

Найдите обжиговую печь в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Запись о печах и обжиговых сооружениях в энциклопедии египтологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
• Информация об истории бутылочных печей (обжиговых печей) из Музея керамики Гладстона в Сток-он-Трент, Великобритания.
• Как работает печь для бутылок (с сайта thepotteries.org)