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RÉSUMÉ
Les fours et les étuves se rencontrent dans un grand nombre de secteurs industriels mais principalement dans l'industrie des métaux, des matériaux et des céramiques. Le choix des équipements et des fonctions des fours et étuves dépend des applications et des besoins de l'utilisateur. Les aspects énergétiques et les modélisations avec un logiciels approprié permettent de les comprendre et de les maîtriser. Les modes de conduite de ces outils de production sont en rapport avec les besoins et les contraintes thermiques.
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Gérard PANIEZ : Ingénieur des Arts et Métiers - Société française d'études énergétiques
INTRODUCTION
Les fours et les étuves se rencontrent dans un grand nombre de secteurs industriels mais principalement dans l'industrie des métaux, des matériaux et des céramiques.
On distingue, entre autres, les fours de fusion et de traitement thermique des métaux, les étuves et tunnels de cuisson de produits alimentaires, les séchoirs de produits agricoles, les fours rotatifs de cimenterie et les fours de fusion de verre.
On parle généralement de fours pour les traitements de métaux et de matériaux à une température supérieure à 300 oC environ ; le terme d'étuve est réservé aux traitements des produits organiques et minéraux à une température inférieure à 300 oC et, en particulier, aux traitements par la vapeur d'eau. On peut trouver d'autres termes tels que : enceinte, chaîne, cuve, bain, réacteur, etc., mais l'étude thermique de ces équipements est semblable à celle des fours (terme le plus usité dans ce dossier).
Les fours discontinus sont appelés aussi fours intermittents ou fours à charge et les fours continus appelés fours tunnels ou fours à passage.
L'énergie utilisée peut être de l'électricité, du fuel lourd (FL) ou domestique (FOD), du gaz naturel ou du gaz de pétrole liquéfié (GPL) ; les brûleurs sont généralement disposés sur les parois latérales pour le traitement thermique et sur la voûte pour la fusion et le maintien à la température du métal liquide. Mais le chauffage peut se faire aussi par émetteur infrarouge, par induction électromagnétique ou par micro-ondes.
Des formules de calcul simples, permettant de déterminer le rendement et la consommation spécifique d'un four, sont généralement suffisantes pour un prédimensionnement ou pour établir un coût d'exploitation énergétique ; pour une meilleure précision de calcul, il peut être utile de faire une modélisation avec un logiciel approprié. Si le problème posé est difficile (nouvelle conception de four, produit à traiter délicat, exigence de température précise, etc.), cette modélisation est nécessaire pour démontrer la faisabilité d'un projet et pour optimiser les paramètres de fonctionnement au démarrage de l'installation.
Dans le cadre d'un investissement pour installer un nouveau four ou pour modifier un four existant, il est nécessaire de calculer les échanges thermiques et de définir un cahier des charges fonctionnel.
Indépendamment de la qualité du matériel, les conditions d'exploitation du four ou de l'étuve vont influencer ses performances.
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- Version archivée 1 de juil. 1997 par Gérard PANIEZ
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Classification des fours et des étuvesArticle inclus dans l'offre
"Thermique pour l’industrie"
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1. Usages des fours et étuves
1.1 Secteurs d'activité concernés et applications par secteur
Pour ce secteur d'activité, les fours et les étuves sont présents dans :
-
la sidérurgie et la première transformation de l'acier ;
-
la métallurgie et la première transformation des métaux non ferreux ;
-
la fonderie et le travail des métaux ;
-
les constructions mécaniques, automobile, navale et aéronautique.
Chaque four a un ou plusieurs usages particuliers qui correspondent à un domaine de température (tableau 1).
HAUT DE PAGE1.1.2 Agriculture et industries agroalimentaires
Les fours et étuves de ces secteurs industriels ont pour finalité :
-
le séchage dans un domaine de température d'enceinte de 40 à 180 oC ;
-
la cuisson (100 à 300 oC) ;
-
la pasteurisation (70 à 80 oC) ;
-
la stérilisation (110 à 130 oC) ;
-
la rétraction des emballages plastiques.
Pour ce domaine, les fours et les étuves permettent :
-
le séchage de matériaux broyés : craie, talc, chaux, etc. (50 à 120 oC) ;
-
le séchage de matériaux façonnés préparés par voie humide : argile, poteries, etc. ;
-
la fusion de verre, de vitrocéramique, d'émaux, de réfractaires, de fibres céramique ;
-
la cuisson de produits obtenus par moulage ou frittage :
-
les produits céramiques techniques (1 000 à 2 600 oC),
-
les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALIPRANDI (G.) - Principe di Ceramurgia et Technologia Ceramica (matériaux réfractaires et céramiques techniques). - Éditions Septima, Paris, 612 p. (1979).
-
(2) - Le gaz dans l'industrie. Association technique de l'industrie du gaz en France. - Paris, 68 p. (1984).
-
(3) - DOUSPIS (M.) - Les brûleurs industriels à gaz. - DETN – Gaz de France, 160 p. (1984).
-
(4) - Brûleur céramique régénératif. - Bulletin d'information. Hotwork Continental SA, 13 p. (1984).
-
(5) - GAUTERET ® - Les résistances électriques de chauffage. - Éditions Sorel SA, Paris, 118 p. (1971).
-
(6) - HENNING (P.) - Modélisation des fours industriels à gaz naturel. - Gaz d'aujourd'hui, no 3 (1995).
- ...
ANNEXES
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NISA/3D-FLUID diffusé par Cranes software Inc. http://www.nisasoftware.com
Phoenics de CHAM Ltd. Wimbledon UK http://www.cham.co.uk/whousesphoenics.php
FLUX 2D diffusé par Cedrat http://www.cedrat.com
Fluent édité par la société ANSYS http://www.ansys.com
HAUT DE PAGE
Eurotherm, Europeen Thermal Sciences Conference http://www.eurotherm2012.com
Congrès Français de Thermique http://www.congres-sft.fr/2013/
GIFA, METEC, THERMPROCESS & NEWCAST ; salon international de la fonderie et procédés métallurgiques à Dusseldorf Allemagne http://www.gifa.com/
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