Муфельная печь

Принцип работы-Муфельная печь

Электрическая Муфельная печь применяется для термической обработки материалов на многиих производствах в основном химических лаборатоиях и научных институтах. Это электропечь с муфелем, установленным в рабочем камаре печи. Муфель в печи используется в основном керамический.

В технически устаревших печах сфера применения муфельных печей ограничивается температурным максимумом – 1150 градусов С. Это объясняется расположением нагревательных элементов за керамическим муфелем, что не позволяет применить данные печи при температуре рабочего пространства свыше 1150°С. Это происходит из-за необходимости увеличения температуры на нагревательных элементах, выше возможного уровня их использования. Для снижения перехода температур между температурой внутри муфеля и нагревателя, муфель изготавливается из керамики. Принцип работы муфельной печи отличается еще и большим расходом электроэнергии, поскольку массивный муфель разогревается не быстро. Этим объясняется использование некоторыми производителями муфелей из волокнистых материалов. В такой печи нагревательные элементы находятся внутри. Принцип работы такой печи – устранение прямого излучения нагревателей на материал, поддающийся термообработке. Однако у волокнистого муфеля есть серьезный недостаток: волокно неустойчиво к газовыделению, что происходит особенно активно при обжиге керамики, обработке металлов. Выделение солей и выгорание масла разрушают волокно.

Но такие печи уже не используются в производствах, оборонных предприятиях и научных институтах.

Сейчас используют муфельные печи в которой использованны японские высококачественные долговечные нагревательные элементы MoSi2, которые равномерно нагревают заготовку со всех сторон или лабораторный химический анализы с максимально рабочей температурой 1750 С. Как раз такие муфельные печи представлены на нашем сайте (в разделе муфельные печи ) Такие печи уже применяются в материальных научно-исследовательских лабораториях, используется, чтобы подготовить небольшого размера образцы с максимальным энергосбережением.

Принцип работы керамического муфеля печи – высокий коэффициент теплопроводности и высокая плотность. Эта отличительная особенность керамического муфеля не позволяет использовать скоростной режим термической обработки. И все же муфельная электрическая печь с керамическим муфелем достаточно универсальна и используется в разных сферах производства и промышленности.К примеру, универсальная муфельная печь используется в производстве ювелирных изделий для обработки металлов, для исследования композитных материалов, для изготовления зубных протезов из металлокерамики. Другие виды универсальных муфельных печей можно посмотреть на сайте www.муфельные-печи.рф

Муфельная печь

Муфельные печи включают в сеть через реостат, позволяющий регулировать температуру.

Муфельные печи имеют герметически закрывающийся ящик, называемый муфелем, который загружают металлом; нагревание его осуществляется без доступа воздуха и газов. Такой способ нагрева применяют как для стали, так и для специальных сплавов в целях исключения образования окалины.

Муфельные печи, дистилляторы, сушильные шкафы должны быть заземлены.

Муфельные печи не могут быть использованы при температурах выше 950, вследствие пониженной стойкости муфеля.

Муфельные печи — печи, в которых садка помещается в металлическую камеру — муфель. Иногда муфельные печи некоторых типов называют контейнерными. Обычно муфель имеет цилиндрическую форму, наилучшим образом противодействующую наружному атмосферному давлению, и выполняется чаще из жароупорной стали, иногда из вакуумношютных кварцевых или корундовых труб. К муфелю подсоединяется откачная система, обеспечивающая создание в нем необходимого разрежения. Загрузка помещается внутрь муфеля. Поскольку в муфеле, кроме загрузки, нет никаких деталей, требующих обезгаживания, он может быть откачан быстро и до высокого вакуума.

Муфельные печи со сменными муфелями и стационарной нагревательной камерой работают по следующему принципу. В постоянно разогретую печь загружается муфель с садкой. После нагрева до заданной температуры и выдержки муфель извлекается из печи для охлаждения и на его место устанавливается другой.

Муфельные печи имеют существенные недостатки: невозможность регулировать процессы испарения и окисления; большой расход дорогостоящих муфелей ( максимальный срок службы 20 сут); ручная загрузка цинка; необходимость периодической ручной смены муфелей с температурой 700 — 750 С без остановки печи; низкий тепловой коэффициент полезного действия печи. Преимуществом же муфельных печей является то, что пары цинка и оксид цинка не соприкасаются с продуктами сгорания топлива, вследствие чего получаются белила высокой степени чистоты.

Муфельные печи оборудованы в зонах подогрева и обжига верхним и нижним муфельными каналами, которые отапливаются газовыми инжекционными горелками, расположенными вдоль боковых стен печи.

Муфельные печи применяют для обжига химической аппаратуры, чугунных и стальных хозяйственных, санитарно-техниче-ских и других изделий.

Муфельные печи с простой топкой характеризуются сравнительно большими потерями тепла с отходящими газами, что обусловливает повышенный расход топлива на единицу обжигаемых изделий. Для работы этих печей требуется высококачественное топливо — жидкое или твердое. Несмотря на существенные недостатки, печи с простой топкой находят применение на небольших заводах, где они почти всегда работают на жидком топливе. Такие печи весьма просты по конструкции. Обслуживание их при сжигании в них жидкого топлива не требует большой затраты физического труда, и 4 — 5 печей, установленных в один ряд, обслуживает один человек. Подогретое топливо поступает автоматически, равномерно и непрерывно. Над баком для топлива необходимо устанавливать фильтр, представляющий собой съемную металлическую сетку, натянутую на раму и помещенную в — баке на опоры.

Муфельные печи ( рис. 50), питаемые от сети переменного тока, служат для прокаливания осадков и сплавления веществ, нагреваются до 800 — 1000 С. Вместо муфельных нередко применяют тигельные печи, температура нагрева которых также достигает 800 С.

Муфельные печи, дистилляторы, сушильные шкафы должны быть заземлены или занулены.

Муфельные печи ( рис. 30) служат для прокаливания осадков при высоких температурах. Дают возможность получать температуру свыше 1000 С.

Муфельные печи ( рис. 120, а, б, г) — это электропечи с горизонтально расположенной камерой нагрева 7 ( муфелем), изготовленной из огнеупорного материала ( см. разд. Допустимые температуры нагревания муфельных электропечей приведены в табл. 22 и зависят от материала электросопротивления: Среди приведенных в табл. 22 материалов особенно ценными являются мегапир, кантал и нихром, сопротивления которых почти не зависят от температуры.

Муфельная печь. Строение и эксплуатация

Муфельная печь представляет собой нагревательный аппарат, который предназначен для нагрева различных материалов до заданной температуры. Наличие муфеля является главной особенностью печи, он защищает обрабатываемый материал, является основным рабочим местом печи.

Муфель надежно предохраняет изделие или материал от соприкосновения и контакта с продуктами сгорания и топливом. Печи со сменными муфелями обычно выполнены вместе со стационарной камерой, их работа осуществляется по определенному принципу. В разогретую печь загружают муфель, после нагрева до определенной температуры необходимо муфель вынуть из печи для того, чтобы он охладился, а на его место устанавливают другой.

Рабочая камера – это самая основная часть печи, она выполняется из специальной огнестойкой глины. По статистике у нее толщина стенок – 1 сантиметр, а внутренние размеры – 21х10,5х7,5 сантиметров. Муфель изготовляют по форме, ею может быть любая коробка из картона, главное чтобы она была пропитана стеарином. Изнутри на нее наносится глина, которая защищает от прямого попадания огня.

Предназначение печи и ее строение

В печи подвергаются термической обработке металлические изделия, с ее помощью можно выполнять любые детали к самодельным конструкциям, инструменты и др. В среднем печь обладает мощностью 1,4 кВт, электрическая плитка и керамика являются основой сооружения. В корпус из железа устанавливают керамику со спиралью, к колодке от электрической плитки подключают выводы спирали. С боков и снизу обкладывают керамику небольшими слоями листового асбеста, главное, чтобы его толщина не была меньше 4 сантиметров.

Печь используется во многих отраслях промышленности, также ее применяют в быту. Печь состоит из нескольких ножек, которые выполняются из железа, они должны быть надежно закреплены к корпусу. На корпус с ручками устанавливается колпак сверху, он должен обладать асбестовой тепловой изоляцией. Для термопары и смотровой пробке в колпаке имеются несколько отверстий. Верхние слои теплоизоляции скобами из проволоки прикрепляются к колпаку, затем между ними монтируют еще скобы, они необходимы для держания следующих слоев.

Из огнеупорной замазки выполнена пробка, она способна выдержать температуру до 1550 градусов по Цельсию. В виде удлинения с трубочкой представлена термопара, которая имеет в себе отверстия, через них устанавливаются проволоки, каждая из которых изготовлена из хромеля и алюмеля. Печь включается через специальный лабораторный автотрансформатор, он должен быть рассчитан не менее чем на 1,5 кВт, с его помощью плавно регулируется напряжение. Чем выше напряжение, тем выше температура, обязательно нужно смотреть во время работы печи на металлические полоски. Свинцовая полоска расплавится первой при температуре в 325 градусов по Цельсию. Цинк станет расплавляться при температуре 415 градусов по Цельсию, алюминий при 660 градусов, а медь при 1080 градусов.

Рекомендации по эксплуатации

Иногда можно столкнуться с проблемой, когда обрабатываемая деталь не вмещается в печь. В таком случае нужно немного увеличить в размерах рабочую камеру. Данная печь незаменима, если вы работаете с металлами, занимаетесь закалкой, отжигом и отпуском стальных деталей.

Муфельные печи должны быть установлены на асбестоцементную плиту, предметы, которые легко воспламеняются, должны быть унесены как можно дальше. Рабочий должен быть всегда в сухих рукавицах, иметь при себе с длинными ручками специальные стальные щипцы. Главное всегда соблюдать и выполнять правила безопасности, потому что, работая с муфельной печью, существует большая вероятность возгорания.

Подготовка огнеупорного кирпича

Основным и самым первым шагом на пути создания муфельной печи является подготовка огнеупорного кирпича с фасками в нужном месте, для лучшего прилегания стыков при сборке. Для этого возьмем раствор шамотной глины и зальем его в специальные формы.

Важно заметить что:

  • Форма для заливки раствора, в нижней части изготавливается не с прямыми углами, а со скосами под нужным углом. В противном случае, придется срезать углы с заготовки болгаркой или ручным инструментом.

Шесть или семь (по выбору) заготовок из огнеупорного кирпича необходимо очень тщательно подогнать в стыках, чтобы муфель получился без щелей. Далее требуется все кирпичи прижать друг к другу фасками и зафиксировать в таком положении специальной стяжкой. Ее можно изготовить из металлической ленты шириной 2-3 см. На концах стяжки необходимо предусмотреть приспособления, натягивающие ленту. После сборки получится шести или семигранная конструкция муфеля.
Затем, надо выполнить нескольких поперечных пропилов в каждом огнеупорном кирпиче заготовок. В них будет укладываться нагревательный элемент в виде спирали. Канавки выполняются абразивной пилой. В одной заготовке канавки делают с наклоном, а в остальных — горизонтальными. Расстояние между канавками — не менее 2 см, а конфигурация должна совпадать с диаметром укладываемой в них электроспирали.

Сборка и заливка каркаса

Собрав муфель в одно целое, нужно приступать к изготовлению каркаса (кожуха). Для этого можно подобрать металлическую трубу нужного диаметра. При этом между кирпичами и каркасом должно быть зазор, не менее 150 мм, для лучшей изоляции и снижения теплопотерь электропечи. При отсутствии готовой трубы, кожух можно изготовить самостоятельно из листовой оцинкованной стали.

Сборку муфеля и кожуха печи нужно выполнить в следующем порядке:

  1. Установить огнеупорную конструкцию на ровную площадку.
  2. В двух щитах из теса, толстой фанеры или ДСП вырезать отверстия, соответствующие диаметру кожуха печи.
  3. В один щит вдеть нижнюю часть кожуха, а во второй — верхний торец трубы.
  4. Щиты требуется скрепить так, чтобы они не сползали по гладкой поверхности металла. Это предотвратит деформирование листового металла и случайный сдвиг с места при дальнейших работах.
  5. Затем в пространство между муфельным кирпичом и кожухом аккуратно заливается раствор из жаропрочного и теплоизолирующего материала.

Сборка и проверка печи

Сборка печи начинается с изготовления дна муфельной печи своими руками, которое можно сделать в виде отдельной конструкции. Это облегчит переноску печи по частям к месту ее использования.

  • Из оцинкованного листа изготавливается цилиндр с диаметром равным размерам кожуха и высотой 25-30 см. К нему приделываются ножки из трубы или профильного металла сечением 2 см, для исключения пожароопасных ситуаций.
  • На нижнем торце заготовки нужно сделать отверстия и сплести через них проволочную сетку. Она будет удерживающим элементом для залитого и затвердевшего раствора из жаропрочного материала. Аналогично изготавливается и крышка муфельной печи, в которой нужно предусмотреть технологическое отверстие для вентиляции.
  • В канавках муфеля уложить спираль нужного диаметра, длины и сечения провода так, чтобы витки не соприкасались. Вывод концов проволоки выполнить через керамические трубки. Остается подвести электропровода и испытать получившуюся конструкцию.

Краткий видео обзор

Материал муфеля и несколько вопросов по расчетам.

Материал муфеля и несколько вопросов по расчетам.

1150 градусов с нихромом нереально. Максимум 900. Для повышения инерционности надо увеличивать массу муфеля, для повышения КПД — увеличивать толщину и уменьшать теплопроводность изоляции. Но на мой взгляд, чем меньше инерционность тем лучше. Возможностей больше, быстрое охлаждение иногда тоже нужно. А плавное охлаждение легко реализуется терморегулятором.

Вопрос зависимости мощности-температуры-объема поставлен несколько некорректно. Важен не объем как таковой, а площадь поверхности и свойства теплоизоляции. А мощность влияет на время нагрева и на достигаемую температуру, через площадь поверхности и свойства теплоизоляции. Если умудрится сделать почти идеальную теплоизоляцию, можно и 100 ваттами разогреть до высоких температур, правда, медленно.

Как материал муфеля можно попробовать огнеупорную глину, но здесь актуален вопрос механической прочности. Если глина будет слишком жирная или слишком тощая, результат получится отрицательный. И еще обжигать надо. В принципе можно обжечь при первом включении печки, но как намотать нихром не развалив муфель я себе не очень представляю.

Горизонтальная печь своими руками

Для этого типа устройства понадобятся:

Старая духовка, газовая плита, стиральная машина или листовая сталь (толщина 2 мм и более).

Схема устройства муфельной печи.

  • аппарат сварочный;
  • болгарка и круги по металлу;
  • уголки металлические или труба (диаметр 15 мм);
  • кирпич огнеупорный (шамотный);
  • пила абразивная;
  • смесь огнеупорная;
  • силикон или клей термостойкий;
  • ножницы по металлу или кусачки;
  • термоизолятор (базальтовая вата);
  • проволока фехралевая или нихромовая в диаметре 1 мм;
  • респиратор и очки.

Огнеупорный кирпич вполне подойдет в качестве внутренней термоизоляции печи.

При отсутствии готового корпуса под печь делаем его из листовой стали. Вырезаем нужных размеров все стенки конструкции и свариваем их в одно целое. Напоследок привариваем дно и верхнюю часть. Зачищаем все швы от сварки. Укрепляем дно каркаса с наружной стороны, приваривая металлические элементы по периметру. В каждый угол привариваем ножки из трубы (уголка). Таким же образом поступаем и с верхней частью кожуха под муфельную печь.

На основание конструкции укладываем 10 см слой термоизоляции. Чтобы исключить ее деформацию от веса внутренней части печи, поверх нее укладывают кусочки уголков или трубы. Все это накрывают металлическим листом. Также поступают и со стенками короба.

Кладка и подключение

Начинаем кладку огнеупорного кирпича на дно корпуса с применением огнеупорной смеси (разводят водой в соответствии с инструкцией). Швы между уложенными элементами должны составлять максимум 5 мм.

Канавки под спираль можно вырезать с помощью болгарки.

Для формирования стенок из кирпича готовят новый раствор из смеси с добавлением цемента. На 1 кг готового раствора берут 300 г цемента. Кладку осуществляют только после установки ваты и листа металла. Этот слой может отсутствовать в том случае, если кирпич укладывают не на ребро, а плашмя.

Выкладывают кирпич по принципу сверху вниз с перевязкой (вертикальный шов каждого последующего ряда располагают по центру детали из предыдущего ряда). Кирпичу придают нужный размер болгаркой.

Подготовив все стенки печи, приступаем к верхней части. На этой поверхности крайние кирпичи укладывают на ребра боковых стенок с небольшим подъемом вверх. После чего для центральной части деталям конструкции придают форму трапеции и укладывают их на раствор.

На дверцу короба крепят огнеупорный кирпич. После кладки должен образоваться выступ, который при закрытии будет входить в саму печь. После этого приваривают петли и притирают дверь. Зазор между дверцей и основной частью должен быть сведен к минимуму.

Пластичная и устойчивая к коррозии нихромовоя или фехралевая проволока – подойдут для скрутки спиралей.

Для устранения утечки тепла по периметру выступа на двери укладывают термостойкий уплотнитель. Изготовить уплотнительную прослойку можно и своими руками. Кирпичи, расположенные на торцевых частях стенок, обрабатывают солидолом. На выступ двери по периметру кирпичей наносят термостойкий силикон. Дверцу плотно прикрывают, после чего силикон принимает нужную форму. Остатки солидола снимают спиртом. Такую имитацию уплотнительной резинки периодически обновляют.

Изготавливаем спираль из проволоки путем ее накручивания на стержень (диаметр 6-7 мм). Под полученный размер формируем канавки для нагревательного элемента. Размещаем спираль в ложбинки.

Для регулировки температуры делаем 2 контура. Проволоку выводим на поверхность и закрепляем на керамическую пластину болтами.

Организовываем переключатель, который с 1 стороны оснащен 2 контактами (фаза и ноль), а с противоположной 3. Крепим его так, чтобы тумблер оказался снаружи. Подводим провода. В итоге 1 режим включает последовательно контуры нагревательных элементов. Во 2 режиме работает 1 контур спирали, расположенный снизу. В 3 режиме в работу включаются одновременно 2 контура.

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о