în industria aerospațială, cuptoarele industriale sunt o parte vitală în procesul de fabricare și renovare a pieselor. Fie că este vorba de recoacere a metalului pentru a întări piesa și a scuti de stres, uscarea vopselei și a compozitelor de întărire sau o parte de-fragilizare pentru a înmuia și reabilita componentele în întreținere și reparații, punerea întrebărilor corecte poate fi cheia funcționării eficiente și ieftine a cuptoarelor industriale aerospațiale.
1. Ce trebuie să știu despre utilizarea energiei cuptorului industrial?
de aproximativ 100 de ani, gazul natural a fost folosit pentru încălzirea cuptoarelor industriale. În mod tradițional, aerul a fost introdus într-un arzător și suflat la celălalt capăt al cuptorului cu ventilatoare sau suflante. Aerul cald a înconjurat produsul indiferent de dimensiunea sau forma sa, care a fost în cele din urmă încălzit la temperatura medie a cuptorului. În general, cuptoarele industriale pot încălzi produsul până la aproximativ 1.000 F, cu temperaturi tipice de funcționare în intervalul de aproximativ 180 F, 450 F și 500 F.
gazul cu aer încălzit, circulat, cunoscut sub numele de convecție, este bun pentru încălzirea rapidă a unui cuptor întreg și pentru încălzirea produsului cu formă neregulată, în special în loturi, deoarece aerul intră în colțurile și crăpăturile sale. Dar multă energie se pierde prin încălzirea întregului cuptor, de la aerul încălzit care iese din fața sau din spatele cuptorului și de la alimentarea ventilatoarelor sau suflantelor. Chiar și cu arzătoare modulatoare încălzirea cu gaz este în esență un proces all-on sau all-off, care este ineficient, deoarece încălzirea întregului cuptor este necesară chiar și pentru piese mici.
2. Care este cea mai eficientă formă de căldură industrială a cuptorului?
în timp ce oamenii presupun că cuptoarele industriale alimentate cu gaz costă mai puțin decât cele electrice, electricitatea poate fi de fapt mai ieftină și mai eficientă. Astăzi una dintre cele mai eficiente modalități de a încălzi un cuptor industrial este cu energie electrică invizibilă, în infraroșu, care nu necesită încălzirea întregului cuptor și nu are ventilatoare, suflante sau părți în mișcare, deci este total silențios. Energia infraroșie are loc în spectrul electromagnetic care conferă căldură atunci când produsul absoarbe lumina, care este invizibilă, deoarece este sub spectrul luminii vizibile.
„gazul este ca un dragon care respiră foc; se încălzește chiar acum, dar nu are eficiența energetică, finețea și controlul infraroșiei electrice”, spune Jesse Stricker, președintele Intek corp., un proiectant și producător de cuptoare industriale, încălzitoare, elemente de încălzire, sisteme de control al proceselor și echipamente de manipulare a materialelor. „Infraroșul Electric este deosebit de eficient pe suprafețele expuse, cum ar fi uscarea vopselei și compozitele de întărire, și pentru sistemele de proces termic continuu, industrial, cum ar fi transportoarele cu bandă sau monorail.”
datorită eficienței energetice a infraroșu electric, acesta a fost, de asemenea, adoptat pentru aplicații de încălzire a spațiului. De exemplu, unele dintre încălzitoarele noastre electrice cu infraroșu pot funcționa doar cu 700 de wați, dar oferă aceeași căldură utilizabilă ca o unitate convențională de 1500 wați care utilizează un ventilator, suflantă și bobine de încălzire. 700 de wați reprezintă aproximativ jumătate din puterea necesară a unui uscător de păr standard. Deoarece puterea redusă atrage mai puțin curent, conectarea mai multor încălzitoare este mai puțin probabil să declanșeze întrerupătoarele electrice, ceea ce este o problemă obișnuită cu încălzitoarele mai puțin eficiente.
una dintre cele mai simple modalități de a reduce cerințele de energie ale cuptorului industrial, de a focaliza căldura și de a optimiza performanța este cu încălzitoare electrice cu infraroșu modulare zonate. La fel ca blocurile Lego, aceste module electrice de încălzire cu infraroșu, de obicei în dimensiuni de 12″ x 24″, 12″ x 36″ sau 12″ x 48″, devin membri structurali ai cuptorului. Deoarece unele includ umerase integrate, suporturi de montare și conexiuni de sârmă, acestea pot fi proiectate să funcționeze individual pentru zone mici, îmbinate împreună pentru zone mai mari și pot fi agățate pe tavan sau montate pe perete pentru o încălzire eficientă.
cuptoarele transportoare cu bandă sau cuptoarele transportoare monorail utilizate adesea în industria aerospațială pot oferi, de asemenea, un alt element de control. Zonele individuale de căldură pot fi prevăzute cu comenzi separate, permițând o încălzire mai mare și mai consistentă a produsului pe o bază automată, fără mâini.
„dacă o companie aerospațială încălzește o componentă mai mică, nu este necesar să încălziți întregul cuptor”, spune Stricker. „În schimb, este mai eficient să încălziți doar zonele de căldură necesare ale cuptorului.”
„pentru cea mai mare eficiență și flexibilitate a cuptorului, încălzitoarele electrice cu infraroșu pot oferi zone de încălzire aproape nelimitate care pot fi pornite sau oprite după cum este necesar”, explică el. „De sus în jos, din față în spate, fiecare picior dintr-o cale a cuptorului transportor poate fi zonat pentru o eficiență maximă de încălzire continuă a procesului, monitorizată de un termocuplu în fiecare zonă. Pentru a se adapta la piesele individuale care trec prin cuptor oră de oră, controlerele inteligente pot fi utilizate pentru a asigura toleranța la temperatură și consistența.”
un alt avantaj al încălzirii electrice cu infraroșu este că este foarte precis și reglabil, ceea ce poate ajuta la asigurarea toleranțelor de temperatură strânse adesea necesare în industria aerospațială. Deoarece lungimea de undă în infraroșu se corelează cu temperatura și energia absorbită în fiecare produs la anumite lungimi de undă, producătorii pot regla căldura pentru a se potrivi cu lungimea de undă a unui substrat din cuptor pentru o mai mare eficiență energetică și performanță a cuptorului.
3. Cum pot optimiza designul cuptorului pentru procesul meu industrial?
cumpărătorii se uită adesea la cuptoarele industriale „standard”, dar majoritatea ajung la un fel de soluție personalizată pentru a se potrivi cerințelor lor specifice, fie pentru o acoperire mai mare sau mai largă, fie pentru elemente de încălzire cu tensiune sau putere specială. Din fericire, astfel de îmbunătățiri de proiectare pot fi adesea realizate cu infraroșu electric pentru un cost suplimentar mic sau deloc.
elementele de încălzire personalizate pot fi utilizate pentru a îmbunătăți performanța cuptorului industrial. De exemplu, elementele de încălzire din sticlă sau ceramică pot fi utilizate pentru aplicații cu căldură ridicată, cauciuc siliconic flexibil pentru temperaturi mai scăzute, adâncimea carcasei crescută pentru a permite izolarea suplimentară sau izolarea carcasei cu perete dublu utilizată pentru instalarea în perete.
în industria aerospațială, unii designeri și constructori de cuptoare personalizate pot combina chiar tipuri de cuptoare, cum ar fi convecția cu gaz și infraroșu electric cu efect bun. Deoarece căldura crește, cuptoarele tipice sunt mai fierbinți în partea de sus decât în partea de jos, ceea ce poate fi o preocupare în industria aerospațială, unde sunt necesare toleranțe constante.
„în timp ce multe companii aerospațiale încă specifică cuptoarele cu convecție cu gaz, mai multe adaugă infraroșu electric pentru a controla independent zonele de temperatură ale cuptorului”, spune Stricker. „Pentru a echilibra temperatura tuturor zonelor cuptorului într-un grad sau două, de exemplu, acestea pot fi folosite pentru a încălzi fundul cuptorului mai mult decât partea superioară.”
4. Trebuie să cumpăr un cuptor nou dacă al meu este ineficient sau slab performant?
odată ce un cuptor industrial trece peste durata sa de viață utilă, acesta își pierde eficiența, ceea ce poate crește costurile, întârzia producția sau compromite calitatea produsului. Dar, înainte de a înlocui întregul cuptor cu o unitate nouă, luați în considerare mai întâi dacă va funcționa o modernizare sau o actualizare a cuptorului.
uneori reparațiile pot fi la fel de simple ca instalarea pieselor de schimb necesare, cum ar fi izolarea la temperaturi ridicate, blocurile terminale din porțelan, comenzile de căldură sau elementele de încălzire.
chiar și atunci când reparația este mai extinsă, soluția poate fi considerabil mai puțin costisitoare decât cumpărarea unui cuptor nou.
„actualizarea încălzitoarelor industriale sau a elementelor de încălzire poate crește adesea performanța cuptorului la specificațiile sale originale sau chiar le poate îmbunătăți”, spune Stricker. „Unii producători de cuptoare inginer module care va rezolva o problemă de performanță, dar sunt destul de ușor pentru auto-instalare. Actualizarea de la o tehnologie mai veche, cum ar fi convecția cu gaz, la una modernă, cum ar fi infraroșu electric, este de asemenea posibilă.”
când repararea, modernizarea sau actualizarea unui cuptor industrial nu mai este o modalitate rentabilă de a-și îmbunătăți performanța, este timpul să cumpărați un cuptor nou.
Intek Corp. are sediul în Union, MO. Pentru mai multe informații visi www.intekcorp.com.
Del Williams este un scriitor tehnic cu sediul în Torrance, CA.