Pec - Kiln

Pro jiná použití, vidět pec (disambiguation) .
Pec na uhlí v Kalifornii
Indická cihlářská pec
Chmel pec
Farnham Pottery , Wrecclesham , Surrey se zachovanou lahvovou pecí vpravo na fotografii
Catenary arch pece ve výstavbě
Prázdná, přerušovaná pec. Tento konkrétní příklad je „automobilová pec“; základna je na kolečkách a byla vyválena z pece - to usnadňuje nakládku a vykládku pece.

Pec je tepelně izolovaná komora, typ pece , která vytváří teplotu dostatečnou pro dokončení nějaký proces, jako je vytvrzování, sušení, nebo chemických změn. Pece se používají po tisíciletí k přeměně předmětů vyrobených z hlíny na keramiku , dlaždice a cihly . Různá průmyslová odvětví používají rotační pece k pyroprocesu - ke kalcinaci rud, ke kalcinaci vápence na vápno na cement a k transformaci mnoha dalších materiálů.

Využití pecí

Keramika vypalovaná v jámách se vyráběla tisíce let před nejstarší známou pecí, která se datuje kolem roku 6000 před naším letopočtem, a byla nalezena v lokalitě Yarim Tepe v moderním Iráku. Neolitické pece byly schopné produkovat teploty vyšší než 900 ° C (1652 ° F). Použití zahrnuje:

Keramické pece

Pece jsou nezbytnou součástí výroby veškeré keramiky. Keramika vyžaduje vysoké teploty, takže dojde k chemickým a fyzikálním reakcím, které trvale změní nevyhořelé tělo. V případě keramiky se hliněné materiály tvarují, suší a poté vypalují v peci. Konečné charakteristiky jsou dány složením a přípravou jílového tělesa a teplotou, při které se vypaluje. Po prvním vypálení mohou být použity glazury a zboží je vypalováno podruhé, aby se pojistila glazura do těla. Třetí vypalování při nižší teplotě může být nutné k opravě překryté dekorace. Moderní pece mají často propracované elektronické řídicí systémy, i když se často používají i pyrometrická zařízení .

Jíl se skládá z jemnozrnných částic, které jsou relativně slabé a porézní. Jíl je kombinován s dalšími minerály a vytváří funkční hliněné tělo. Proces vypalování zahrnuje slinování . Tím se hlína zahřívá, dokud se částice částečně nerozpustí a neplynou k sobě, čímž vznikne silná, jediná hmota, složená ze skelné fáze proložené póry a krystalickým materiálem. Vypálením se póry zmenší, což způsobí mírné zmenšení materiálu. Tento krystalický materiál sestává převážně z oxidů křemíku a hliníku .

V širším slova smyslu existují dva typy pecí: přerušované a kontinuální, přičemž oba jsou izolovaným boxem s řízenou vnitřní teplotou a atmosférou.

Kontinuální pec , někdy nazývá tunelové peci , je dlouho pouze na střední část se přímo zahřívá. Z chladného vchodu se zboží pomalu pohybuje pecí a jeho teplota se plynule zvyšuje, když se blíží k centrální, nejteplejší části pece. Jak pokračuje pecí, teplota se snižuje, dokud zboží neopustí pec téměř při pokojové teplotě. Kontinuální pec je energeticky účinná, protože teplo vydávané během chlazení je recyklováno, aby se předehřál příchozí materiál. V některých provedeních je zboží ponecháno na jednom místě, zatímco topná zóna se přes něj pohybuje. Pece tohoto typu zahrnují:

  • Hoffmannova pec
  • Pec Bull's Trench
  • Pec Habla (Zig-Zag)
  • Válcová pec: Zvláštním typem pece, obvyklé ve výrobě nádobí a dlaždic, je pec s válečkovým ohništěm , ve které se výrobky kladené na netopýry přenášejí pecí na válcích.

V přerušované peci je zboží umístěno uvnitř pece, pec je uzavřena a vnitřní teplota se zvyšuje podle plánu. Po dokončení vypalování se pec i zboží ochladí. Nádobí se odstraní, pec se vyčistí a začne další cyklus. Pece tohoto typu zahrnují:

  • Upínací pec
  • Skove pec
  • Skotská pec
  • Dolní tahová pec
  • Kyvadlové pece: toto je pec na dně auta s dvířky na jednom nebo obou koncích. Hořáky jsou umístěny nahoře a dole na každé straně a vytvářejí turbulentní kruhové proudění vzduchu. Tento typ pece je obecně konstruován pro více automobilů a používá se pro dávkové zpracování bílého zboží, technické keramiky a žáruvzdorných materiálů. V závislosti na velikosti zboží mohou být kyvadlové pece vybaveny zařízeními pro přesun automobilů k přenosu vypáleného a nespáleného zboží dovnitř a ven z pece. Kyvadlové pece mohou být buď aktualizované, nebo sestupné. Kyvadlová pec odvozuje svůj název od skutečnosti, že pecní vozy mohou vstoupit do kyvadlové pece z obou konců pece, zatímco tunelová pec proudí pouze v jednom směru.

Technologie pece je velmi stará. Pece se vyvíjely od jednoduchého hliněného příkopu naplněného hrnci a palbou z palivové jámy až po moderní metody. Jedním zlepšením bylo vybudování palebné komory kolem hrnců s přepážkami a přikládacím otvorem. Toto konzervované teplo. Komínový komín zlepšil proudění vzduchu nebo odtah pece, čímž došlo k úplnějšímu spalování paliva.

Technologie čínské pece byla vždy klíčovým faktorem při vývoji čínské keramiky a až do posledních staletí byla nejpokročilejší na světě. Číňané vyvinuli pece schopné pálit přibližně při 1 000 ° C před rokem 2000 př. N. L. Jednalo se o pece se zvýšeným proudem, často postavené pod zemí. Asi v roce 200 n. L. Byly vyvinuty dva hlavní typy pecí, které se používaly až do moderní doby. Jsou to dračí pec kopcovité jižní Číny, obvykle poháněná dřevem, dlouhá a tenká a vybíhající do svahu, a mantouová pec ve tvaru podkovy severočínských plání, menší a kompaktnější. Oba mohli spolehlivě produkovat teploty až 1300 ° C nebo více potřebné pro porcelán . V pozdní Ming, pec ve tvaru vejce nebo zhenyao byl vyvinut v Jingdezhen a hlavně tam používán. Byl to kompromis mezi ostatními typy a nabízel umístění ve vypalovací komoře s řadou palných podmínek.

Jak starověkou římskou, tak středověkou čínskou keramiku bylo možné vypalovat v průmyslových množstvích, s desítkami tisíc kusů v jedné střelbě. Mezi rané příklady jednodušších pecí nalezených v Británii patří ty, které vyráběly střešní tašky během římské okupace. Tyto pece byly postaveny na straně svahu, takže na dně mohl být zapálen oheň a teplo stoupalo nahoru do pece.

Mezi tradiční pece patří:

  • Dračí pec jižní Číny: tenká a dlouhá, lezení do svahu. Tento typ se rozšířil do zbytku východní Asie a poskytl japonskou pec anagama , která dorazila přes Koreu v 5. století. Tato pec se obvykle skládá z jedné dlouhé vypalovací komory, na jedné straně propíchnuté menšími porty pro stohování zboží, na jednom konci ohniště a na druhém kouřovodu. Doba střelby se může lišit od jednoho dne do několika týdnů. Tradiční anagama pece jsou také postaveny na svahu, aby umožňovaly lepší návrh. Japonská pec noborigama je evolucí od designu anagama jako vícekomorové pece, kde je dřevo nejprve skládáno z předního topeniště, poté pouze skrz boční přikládací otvory s výhodou ohřátého vzduchu na 600 ° C (1 112 °) F) z přední topeniště, což umožňuje efektivnější střelby.
Během rekonstituce tradiční kambodžské pece v Khmer Ceramics & Fine Arts Center v Siem Reap v Kambodži
  • Khmerská pec : docela podobná peci anagama ; tradiční khmerské pece však měly plochou střechu. Čínské, korejské nebo japonské pece mají obloukovou střechu. Tyto typy pecí se liší velikostí a mohou se měřit v desítkách metrů. Doba střelby se také liší a může trvat několik dní.
  • Láhevová pec : druh přerušované pece, obvykle spalované uhlím, dříve používané při vypalování keramiky; taková pec byla obklopena vysokou cihlovou boulí nebo kuželem, typického tvaru lahve. Nádobí bylo uzavřeno v zapečetěných šamotových propadlících; jak teplo a kouř z ohňů procházely troubou, bylo by ho pálit při teplotách až 1400 ° C (2552 ° F).
  • Pec na sušenky : První pálení by proběhlo v sušárně.
  • Glostová pec : Sušenky byly zaskleny a ve velkých pecích na glost byly vypáleny druhým glostem .
  • Mantouská pec v severní Číně, menší a kompaktnější než dračí pec
  • Muflová pec : Toto bylo použito k vypálení dekorací přes glazuru při teplotě pod 800 ° C (1472 ° F). V těchto chladicích pecích kouř z ohňů procházel kouřovody mimo pec.
  • Catenary arch peil : Obvykle se používá pro vypalování keramiky pomocí soli , tyto svou formou ( oblouk trolejového vedení ) mají tendenci zachovat si svůj tvar během opakovaných cyklů ohřevu a chlazení, zatímco jiné typy vyžadují rozsáhlé podpěry kovů.
  • Sèvresská pec : vynalezena v Sèvres ve Francii, efektivně generovala vysoké teploty 1240 ° C (2264 ° F) za vzniku vodotěsných keramických těl a snadno dostupných glazur. Má design s nízkým tahem, který produkuje vysokou teplotu v kratším čase, dokonce i při spalování dřeva.
  • Boxová pec Bourry , podobná té předchozí

Moderní pece

S průmyslovým věkem byly pece navrženy tak, aby využívaly elektřinu a rafinovanější paliva, včetně zemního plynu a propanu . Mnoho velkých průmyslových keramických pecí používá zemní plyn, protože je obecně čistý, účinný a snadno se ovládá. Moderní pece mohou být vybaveny počítačovými ovládacími prvky, které umožňují jemné úpravy během vypalování. Uživatel se může rozhodnout řídit rychlost stoupání nebo rampy teploty , udržovat nebo namáčet teplotu v daném bodě nebo ovládat rychlost ochlazování. Elektrické i plynové pece jsou běžné pro menší výrobu v průmyslu a řemeslné, ruční a sochařské práci.

Teplota některých pecí je řízena pyrometrickými kužely - zařízeními, která se začínají tát při určitých teplotách.

Mezi moderní pece patří:

  • Retortová pec : typ pece, která může po delší dobu dosahovat teplot kolem 1 500 ° C (2 732 ° F). Obvykle se tyto pece používají k průmyslovým účelům a jsou vybaveny pohyblivými nabíjecími vozy, které tvoří dno a dveře pece.
  • Elektrické pece : pece provozované elektřinou byly vyvinuty ve 20. století, primárně pro použití v menším měřítku, například ve školách, na univerzitách a v hobby centrech. Atmosféra ve většině provedení elektrické pece je bohatá na kyslík , protože zde není otevřený plamen, který by spotřebovával molekuly kyslíku. Redukční podmínky však mohou být vytvořeny vhodným vstupem plynu nebo použitím saggarů určitým způsobem.
  • Fellerova pec : přinesla moderní design pro spalování dřeva opětovným použitím nespáleného plynu z komína k ohřevu nasávaného vzduchu, než vstoupí do topeniště. To vede k ještě kratšímu cyklu vypalování a nižší spotřebě dřeva. Tato konstrukce vyžaduje externí větrání, aby se předešlo roztavení radiátoru v komíně, který je obvykle kovový. Výsledkem je velmi účinná dřevařská pec spalující jeden kubický metr keramiky s jedním kubickým metrem dřeva.
  • Mikrovlnné vypalování : tato technika kombinuje mikrovlnnou energii s více konvenčními zdroji energie, jako je sálavý plyn nebo elektrické topení, za účelem zpracování keramických materiálů na požadované vysoké teploty. Mikrovlnné vypalování nabízí značné ekonomické výhody.
  • Top-hat pec : přerušovaná pec typu, který se někdy používá k pálení keramiky. Nádobí je postaveno na žáruvzdorném ohništi nebo podstavci, přes které je spuštěn krabicový kryt.

Pec na sušení dřeva

Hlavní článek: Sušení dřeva § Sušení v peci

Zelené dřevo pocházející přímo z pokáceného stromu má příliš vysoký obsah vlhkosti, než aby bylo komerčně užitečné, a bude hnít, deformovat se a štěpit. Obě tvrdá dřeva a měkkého dřeva , musí být ponecháno vyschnout , dokud obsah vlhkosti je mezi 18% a 8%. To může být dlouhý proces, nebo se to urychlí použitím pece. V současné době existuje celá řada technologií pecí: konvenční, odvlhčovací, solární, vakuová a radiofrekvenční.

Konvenční sušárny na dřevo jsou buď balíkové (boční nakladač) nebo pásové (tramvajové) konstrukce. Většina pecí na tvrdé dřevo je pec s bočním nakladačem, ve které se k nakládání balíků dřeva do pece používají vysokozdvižné vozíky. Většina pecí z měkkého dřeva jsou druhy kolejí, ve kterých je dřevo (USA: „dřevo“) nakládáno do pecí/pásových vozů pro nakládání do pece. Moderní vysokoteplotní konvenční pece o vysoké rychlosti vzduchu dokážou typicky vysušit 1 palec silné (25 mm) zelené dřevo za 10 hodin až na obsah vlhkosti 18%. Zelený červený dub o tloušťce 1 palec však potřebuje asi 28 dní k zaschnutí na obsah vlhkosti 8%.

Teplo je obvykle přiváděno pomocí páry procházející výměníkem tepla žebrované/trubkové, ovládaného pneumatickými ventily zap/vyp. Vlhkost je odstraněna systémem větracích otvorů, jejichž konkrétní uspořádání je obvykle specifické pro daného výrobce. Obecně se na jeden konec pece zavádí chladný suchý vzduch, zatímco na druhý se teplý vlhký vzduch vypuzuje. Konvenční pece z tvrdého dřeva také vyžadují zavádění vlhkosti pomocí parních postřiků nebo systémů mlžení studené vody, aby relativní vlhkost uvnitř pece během cyklu sušení příliš neklesla. Směr ventilátoru se obvykle periodicky obrací, aby bylo zajištěno rovnoměrné sušení větších vsázek do pece.

Většina pecí z měkkého dřeva pracuje pod teplotou 115 ° C (239 ° F). Plány sušení pecí z tvrdého dřeva obvykle udržují teplotu suché baňky pod 80 ° C (176 ° F). Obtížně sušitelné druhy nesmí překročit 60 ° C (140 ° F).

Odvlhčovací pece jsou v základní konstrukci podobné jiným pecím a doby schnutí jsou obvykle srovnatelné. Teplo pochází především z integrované odvlhčovací jednotky, která také odvádí vlhkost. Pomocné teplo je často poskytováno na začátku plánu k doplnění odvlhčovače.

Solární pece jsou konvenční pece, obvykle postavené fandy, aby udržely nízké počáteční investiční náklady. Teplo je poskytováno prostřednictvím slunečního záření, zatímco vnitřní cirkulace vzduchu je obvykle pasivní.

Vakuové a radiofrekvenční pece snižují tlak vzduchu, aby se pokusily urychlit proces sušení. Existuje celá řada těchto vakuových technologií, které se liší především způsobem, jakým je do dřevní vsázky přiváděno teplo. Vakuové pece na horkovodní desku používají hliníkové topné desky s vodou cirkulující uvnitř jako zdroj tepla a obvykle pracují při výrazně sníženém absolutním tlaku. Diskontinuální a SSV (přehřátá pára) používají atmosférický tlak k přivádění tepla do vsázky pece. Celá vsázka pece dosáhne plného atmosférického tlaku, vzduch v komoře se poté zahřeje a nakonec se při ochlazení vsázky vytáhne vakuum. SSV běží v parciálních atmosférách, typicky kolem 1/3 plného atmosférického tlaku, v kombinaci vakuové a konvenční technologie pecí (SSV pece jsou výrazně populárnější v Evropě, kde se místně vytěžené dřevo suší snadněji než severoamerické lesy. ) RF/V (radiofrekvenční + vakuové) pece využívají k ohřevu náplně pece mikrovlnné záření a obvykle mají nejvyšší provozní náklady kvůli odpařovacímu teplu poskytovanému elektřinou spíše než místními zdroji fosilních paliv nebo odpadního dřeva.

Ekonomika různých technologií sušení dřeva je založena na celkových nákladech na energii, kapitál, pojištění/riziko, dopady na životní prostředí, práci, údržbu a degradaci produktu. Tyto náklady, které mohou být významnou součástí nákladů závodu, zahrnují rozdílný dopad přítomnosti sušícího zařízení v konkrétním závodě. Každý kus zařízení od zeleného zastřihovače po systém podávání v hoblovce je součástí „sušicího systému“. Skutečné náklady na sušící systém lze určit pouze při porovnání celkových nákladů na zařízení a rizik se sušením a bez něj.

V 80. letech bylo průkopníkem sušené palivové dříví v peci a později bylo v Evropě značně přijato kvůli ekonomickým a praktickým výhodám prodeje dřeva s nižším obsahem vlhkosti.

Celkové (škodlivé) emise do ovzduší produkované dřevěnými pecemi, včetně jejich zdroje tepla, mohou být významné. Obvykle platí, že čím vyšší je teplota, při které pec pracuje, tím větší je množství produkovaných emisí (na libru odstraněné vody). To platí zejména pro sušení tenkých dýh a vysokoteplotní sušení měkkého dřeva.

Galerie

  • Cihlářské pece, delta Mekongu . Nákladní člun v popředí nese rýžové plevy používané jako palivo pro palbu.

  • Keramická pec na dřevo v Hội An , Vietnam.

  • Pásová oblouková pec používaná pro vypalování vysokoteplotní elektronkové keramiky na bázi oxidu hlinitého

  • Dvoupatrová porcelánová pec s alandierskými pecemi v Sèvres ve Francii kolem roku 1880

  • CAD reprezentace včelí pece

  • CAD reprezentace tunelové pece

  • Dvůr pece s více pecemi

Viz také

Poznámky

Reference

  • Hamer, Frank a Janet. Potterův slovník materiálů a technik. A & C Black Publishers, Limited, Londýn, Anglie, třetí vydání 1991. ISBN  0-8122-3112-0 .
  • Smith, Ed. Manuál k návrhu suché pece. JE Smith Engineering and Consulting, Blooming Grove, Texas. Lze zakoupit od autora JE Smith
  • M. Kornmann a CTTB, „Hliněné cihly a střešní tašky, výroba a vlastnosti“, Soc. industrie minérale, Paris, (2007) ISBN  2-9517765-6-X
  • Rasmussen, EF (1988). Laboratoř lesních produktů, americké ministerstvo zemědělství. (ed.). Návod k obsluze sušárny . Rada pro výzkum tvrdého dřeva.

externí odkazy