Ein Ofen ist eine Vorrichtung, die zum Erhitzen bei hoher Temperatur verwendet wird. Der Name leitet sich vom lateinischen Wort fornax ab, was Ofen bedeutet. Die Wärmeenergie zum Betanken eines Ofens kann direkt durch Brennstoffverbrennung, durch Elektrizität, wie beispielsweise dem Elektrolichtbogenofen, oder durch Induktionserwärmung in Induktionsöfen geliefert werden.
Im amerikanischen und kanadischen Englisch bezieht sich der Begriff Ofen auf Haushaltsheizungssysteme, die auf einem Zentralofen basieren, ansonsten entweder als Boiler oder im britischen Englisch als Heizer bezeichnet. Ofen kann auch ein Synonym für den Ofen sein, ein Gerät, das bei der Herstellung von Keramik verwendet wird.
Im britischen Englisch ist ein Ofen ein Industrieofen, der für viele Zwecke verwendet wird, beispielsweise für die Gewinnung von Metall aus Erzen (Schmelzen) oder in Ölraffinerien und anderen chemischen Anlagen, beispielsweise als Wärmequelle für fraktionierte Destillationskolonnen. Der Begriff Ofen kann sich auch auf ein direkt befeuertes Heizgerät beziehen, das in Kesselanwendungen in der chemischen Industrie oder zur Abgabe von Wärme an chemische Reaktionen für Prozesse wie das Cracken verwendet wird, und gehört zu den englischen Standardnamen für viele metallurgische Öfen weltweit .
Kategorien [ edit ]
Öfen lassen sich je nach Effizienz und Design in vier allgemeine Kategorien einteilen.
Natürlicher Entwurf [ edit ]
Der erste Kategorie der Öfen sind atmosphärische Brenner mit natürlichem Luftzug. Diese Öfen bestanden aus Gusseisen- oder Nietstahlwärmetauschern, die in einer Außenhaut aus Ziegel, Mauerwerk oder Stahl gebaut waren. Die Wärmetauscher wurden durch Ziegelsteine aus Stein oder Mauerwerk belüftet. Die Luftzirkulation hing von großen, aufwärts geneigten Rohren aus Holz oder Metall ab. Die Rohre leiten die warme Luft in die Boden- oder Wandöffnungen im Haus. Diese Heizmethode funktionierte, weil warme Luft aufsteigt.
Das System war einfach, hatte wenige Steuerungen, ein einziges automatisches Gasventil und kein Gebläse. Diese Öfen könnten durch einfaches Anpassen des Brennerbereichs mit jedem Brennstoff betrieben werden. Sie wurden bereits um die Jahrhundertwende mit Holz, Koks, Kohle, Müll, Papier, Erdgas, Heizöl sowie Walöl betrieben. Öfen, die feste Brennstoffe verwendeten, mussten täglich gewartet werden, um Asche und "Klinker" zu entfernen, die sich im unteren Bereich des Brennerbereichs angesammelt hatten. In späteren Jahren wurden diese Öfen mit elektrischen Gebläsen ausgestattet, um die Luftverteilung zu unterstützen und die Wärmeübertragung in die Wohnung zu beschleunigen. Gas- und Ölsysteme wurden normalerweise von einem Thermostat im Haus gesteuert, während die meisten Holz- und Kohleöfen keine elektrische Verbindung hatten und durch die Brennstoffmenge im Brenner und die Position der Frischluftklappe am Brenner gesteuert wurden Zugangstür.
Zwangsluft [ edit ]
Die zweite Ofenkategorie ist die Zwangsluftatmosphäre mit atmosphärischem Brenner mit einem Gusseisen- oder Profilstahlwärmetauscher. In den 1950er und 1960er Jahren wurde dieser Ofentyp als Ersatz für die großen, natürlichen Zugluftsysteme verwendet und manchmal auch in die vorhandenen Schwerkraftkanäle eingebaut. Die erwärmte Luft wurde von riemengetriebenen Gebläsen bewegt, die für einen großen Drehzahlbereich ausgelegt waren. Diese Öfen waren im Vergleich zu modernen Öfen immer noch groß und voluminös und hatten schwere Außenseiten aus Stahl mit abschraubbaren abnehmbaren Platten. Die Energieeffizienz reicht von knapp über 50% bis über 65% AFUE. Bei diesem Ofen wurden immer noch große Schornsteine aus Steinmauerwerk oder Ziegel für Schornsteine verwendet, und er wurde schließlich zur Aufnahme von Klimaanlagen konzipiert.
Zwangsentwurf [ edit ]
Die dritte Kategorie von Öfen ist der Zwangsentwurf-Hochleistungsofen mit einem Stahlwärmetauscher und einem Mehrfachgeschwindigkeitsgebläse. Diese Öfen waren physisch viel kompakter als die vorherigen Modelle. Sie waren mit Verbrennungsluftgebläsen ausgestattet, die Luft durch den Wärmetauscher ziehen würden, was die Kraftstoffeffizienz erheblich steigerte und die Wärmetauscher kleiner werden ließ. Diese Öfen können mit Mehrfachgeschwindigkeitsgebläsen ausgestattet sein und wurden für die Verwendung mit zentralen Klimaanlagen entwickelt.
Kondensieren [] ]
Die vierte Kategorie von Öfen ist die Hocheffizienz oder Kondensationsofen. Hocheffiziente Öfen erreichen eine Kraftstoffeffizienz von 89% bis 98%. Diese Ofenart umfasst einen abgedichteten Verbrennungsbereich, einen Verbrennungszuginduktor und einen sekundären Wärmetauscher. Da der Wärmetauscher den Großteil der Wärme aus dem Abgas entzieht, kondensiert er während des Betriebs tatsächlich Wasserdampf und andere Chemikalien (die eine milde Säure bilden). Die Entlüftungsrohre werden normalerweise mit einem PVC-Rohr gegen ein Entlüftungsrohr aus Metall installiert, um Korrosion zu verhindern. Der Zuginduktor ermöglicht es, dass die Abgasleitungen beim Verlassen der Struktur vertikal oder horizontal verlegt werden. Die effizienteste Anordnung für Hochleistungsöfen umfasst PVC-Rohrleitungen, die frische Verbrennungsluft von außerhalb der Wohnung direkt in den Ofen bringen. Normalerweise wird die Verbrennungsluft (Frischluft) PVC während der Installation entlang der Abgas-PVC geleitet und die Rohre treten an derselben Stelle durch eine Seitenwand der Wohnung aus. Hocheffiziente Öfen liefern typischerweise Kraftstoffeinsparungen von 25% bis 35% gegenüber einem Ofen mit 60% AFUE.
Ofentypen [ edit ]
Einstufig [ edit ]
Ein einstufiger Ofen hat nur eine Betriebsstufe, es ist entweder ein oder aus. [1] Dies bedeutet, dass es relativ laut ist, immer mit der höchsten Geschwindigkeit läuft und immer die heißeste Luft mit der höchsten Geschwindigkeit herauspumpt.
Einer der Vorteile eines einstufigen Ofens sind normalerweise die Installationskosten. Einstufige Öfen sind relativ kostengünstig, da die Technologie ziemlich einfach ist.
Zweistufiger [ edit ]
Ein zweistufiger Ofen muss eine zweistufige volle Geschwindigkeit und eine halbe (oder reduzierte) Geschwindigkeit haben. Abhängig von der geforderten Wärme können sie meistens mit niedrigerer Geschwindigkeit laufen. Sie können leiser sein, die Luft mit weniger Geschwindigkeit bewegen und die gewünschte Temperatur besser im Haus halten.
Modulieren [ edit ]
Ein modulierender Ofen kann die Wärmeabgabe und Luftgeschwindigkeit nahezu kontinuierlich in Abhängigkeit von der geforderten Wärme- und Außentemperatur modulieren. Das heißt, es arbeitet nur so viel wie nötig und spart somit Energie.
Wärmeverteilung [ edit ]
Der Ofen überträgt Wärme über ein Zwischenverteilungssystem in den Wohnraum des Gebäudes. Wenn die Verteilung durch heißes Wasser (oder ein anderes Fluid) oder durch Dampf erfolgt, wird der Ofen häufiger als Kessel bezeichnet. Ein Vorteil eines Kessels ist, dass der Ofen heißes Wasser zum Baden und Spülen von Geschirr bereitstellen kann, anstatt einen separaten Warmwasserbereiter zu benötigen. Ein Nachteil dieser Art von Anwendung ist, wenn der Kessel ausfällt, weder Heizung noch Warmwasser verfügbar sind.
Luft-Konvektionsheizsysteme sind seit über einem Jahrhundert im Einsatz. Ältere Systeme basieren auf einem passiven Luftzirkulationssystem, bei dem die größere Dichte kühlerer Luft dazu führt, dass sie durch Luftrückführungsregister im Boden in den darunter liegenden Ofenraum sinkt, und die geringere Dichte der erwärmten Luft bewirkt, dass sie in den Rohrleitungen ansteigt. Die beiden Kräfte wirken zusammen, um die Luftzirkulation in einem System zu betreiben, das als "Schwerkraft" bezeichnet wird. Das Layout dieser 'Octopus'-Öfen und ihrer Kanalsysteme ist für verschiedene Durchmesser großer Dämpferkanäle optimiert.
Im Vergleich dazu verwenden die meisten modernen Warmluftöfen üblicherweise ein Gebläse, um zu zirkulieren Luft in die Räume des Hauses bringen und kühlere Luft zum Wiedererwärmen in den Ofen ziehen; Dies wird Zwangsluftwärme genannt. Da der Lüfter den Widerstand des Kanals leicht überwindet, kann die Anordnung der Kanäle weitaus flexibler sein als der alte Krake. In der amerikanischen Praxis sammeln getrennte Kanäle kühle Luft, um in den Ofen zurückgeführt zu werden. Im Ofen strömt kühle Luft in den Ofen, üblicherweise durch einen Luftfilter, durch das Gebläse und dann durch den Wärmetauscher des Ofens, von wo aus sie im gesamten Gebäude geblasen wird. Ein großer Vorteil dieser Art von System ist, dass es auch eine einfache Installation der zentralen Klimaanlage ermöglicht, indem einfach eine Kühlschlange am Ausgang des Ofens hinzugefügt wird.
Luft wird durch Rohrleitungen umgewälzt, die aus Blech- oder Kunststoff-Flexschlauch bestehen können und ist isoliert oder nicht isoliert. Wenn die Kanäle und das Plenum nicht mit Klebeband aus Mastix oder Folie versiegelt wurden, ist es wahrscheinlich, dass die Luftleitungen einen hohen Austritt konditionierter Luft aufweisen, möglicherweise in unkonditionierte Räume. Eine andere Ursache für Energieverschwendung ist die Installation von Rohrleitungen in unbeheizten Bereichen wie Dachböden und Kriechkammern. oder Rohrleitungen von Klimaanlagen auf Dachböden in warmen Klimazonen.
Heimöfen [ edit ]
Ein Heimofen ist ein Hauptgerät, das permanent installiert ist, um einen Innenraum durch Zwischenfluidbewegung mit Luft, Dampf, Wärme zu versorgen. oder heißes Wasser. Heizgeräte, die Dampf oder heißes Wasser als Fluid verwenden, werden normalerweise als Dampfkessel für Privathaushalte oder als Warmwasserkessel bezeichnet. Die häufigste Brennstoffquelle für moderne Öfen in Nordamerika und in weiten Teilen Europas ist Erdgas. Andere übliche Brennstoffquellen sind Flüssiggas (LPG), Heizöl und in seltenen Fällen Kohle oder Holz. In einigen Gebieten wird eine elektrische Widerstandsheizung verwendet, insbesondere wenn die Stromkosten niedrig sind oder der Hauptzweck der Klimatisierung ist.
Moderne Hochleistungsöfen können bis zu 98% effizient sein und arbeiten ohne Kamin, wobei ein typischer Gasofen etwa 80% beträgt. [2] Abgas und Wärme werden durch PVC-Rohre, die durchströmt werden können, mechanisch belüftet die Seite oder das Dach des Hauses. Die Kraftstoffeffizienz in einem Gasofen wird in AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency) gemessen.
Metallurgische Öfen [ edit ]
In der Metallurgie werden mehrere spezialisierte Öfen verwendet. Diese schließen ein:
Industrieöfen [ edit ]
Ein Industrieofen oder ein direkt gebranntes Heizgerät ist ein Gerät, das zur Bereitstellung von Wärme für ein Verfahren oder eine Dose verwendet wird dienen als Reaktor, der Reaktionswärme bereitstellt. Ofenkonstruktionen variieren in Bezug auf ihre Funktion, Heizleistung, Brennstoffart und das Einleitungsverfahren der Verbrennungsluft. Die meisten Prozessöfen weisen jedoch einige gemeinsame Merkmale auf.
Brennstoff strömt in den Brenner und wird mit Luft verbrannt, die von einem Luftgebläse geliefert wird. In einem bestimmten Ofen kann es mehr als einen Brenner geben, der in Zellen angeordnet sein kann, die einen bestimmten Satz von Rohren erwärmen. Brenner können je nach Ausführung auch am Boden, an der Wand oder am Dach montiert werden. Die Flammen heizen die Rohre auf, die wiederum die Flüssigkeit im ersten Teil des Ofens erwärmen, der als Strahlungsabschnitt oder Feuerkammer bezeichnet wird. In dieser Kammer, in der die Verbrennung stattfindet, wird die Wärme hauptsächlich durch Strahlung auf Rohre um das Feuer in der Kammer übertragen.
Siehe auch [ edit ]
Referenzen [ edit ]
- Gray, W.A .; Muller, R (1974). Technische Berechnungen bei der Strahlungswärmeübertragung (1. Aufl.). Pergamon Press Ltd. ISBN 0-08-017786-7.
- Fiveland, W. A., Crosbie, A. L., Smith A.M. und Smith, T.F. (Herausgeber) (1991). Grundlagen der Strahlungswärmeübertragung . Gemeinschaft amerikanischer Maschinenbau Ingenieure. ISBN 0-7918-0729-0. CS1 maint: Mehrere Namen: Autorenliste (Link) CS1 Maint: Zusatztext: Autorenliste (Link)
- Warring, R. H (1982). Handbuch der Ventile, Rohrleitungen und Rohrleitungen (1. Aufl.). Gulf Publishing Company. ISBN 0-87201-885-7
- Dukelow, Samuel G. (1985). Verbesserung der Kesseleffizienz (2. Ausgabe). Instrument Society of America. ISBN 0-87664-852-9.
- Whitehouse, R.C. (Herausgeber) (1993). Das Handbuch zu Ventil und Stellglied . Maschinenbau-Publikationen. ISBN 0-85298-805-2. CS1 maint: Zusatztext: Autorenliste (Link)
- Davies, Clive (1970). Berechnungen in der Ofentechnik (1. Aufl.). Pergamon Press. ISBN 0-08-013366-5.
- Goldstick, R .; Thumann, A (1986). Grundsätze der Wärmerückgewinnung . Fairmont Press. ISBN 0-88173-015-7
- ASHRAE (1992). ASHRAE-Handbuch. Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen und -geräte . ASHRAE ISBN 0-910110-80-8. ISSN 1078-6066.
- Perry, R. H. und Green, D.W. (Herausgeber) (1997). Perrys Chemical Engineers 'Handbook (7. Ausgabe). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049841-5. CS1 Maint: Mehrere Namen: Autorenliste (Link) CS1 Maint: Zusatztext: Autorenliste (Link)
- Lieberman, P .; Lieberman, Elizabeth T (2003). Arbeitshandbuch für Verarbeitungsgeräte (2. Aufl.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-139087-1.
Externe Links [ edit ]
 | Wikimedia Commons hat Medien, die mit Furnace verwandt sind.
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