انواع کوره و روش‌های گرمایشی (مقاله توضیحی)

کوره آزمایشگاهی چیست؟

کوره آزمایشگاهی (laboratory Furnace ) یکی از تجهیزاتی است که در آزمایشگاه ها کاملا کاربردی بوده و بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و وسیله‌ای برای انجام انواع آزمایشگاه‌های عمومی و تخصصی به حساب می آید. این وسیله یک جزء جدانشدنی و ضروری در هر آزمایشگاه بوده که دارای اهمیت و کارایی خاصی است.

از این وسیله به منظور فراهم کردن گرما برای یک فرآیند یا وسیله ای که تامین می شود گرما از یک واکنش به کار گرفته می شود. کوره آزمایشگاهی برای حرارت دادن به اشیاء در دمای بالا، کارهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی، گرما دادن به بخش های فولادی و … استفاده می شود.

انواع کوره های آزمایشگاهی

کوره های آزمایشگاهی براساس طراحی و کارایی به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که در ذیل به آنها می پردازیم:

کوره الکتریکی

این دستگاه از خانواده کوره آزمایشگاهی است. این دستگاه بسیار حساس بوده و در عین حال پر استهلاک است. اما ساعت های طولانی و بی وقفه میتوان از آن استفاده نمود. کوره الکتریکی یک عایق از جنس سیمان نسوز، پنبه نسوز و آجر نسوز دارد و در دماهای مختلف میتوان از آن استفاده نمود. شما میتوانید این دستگاه ها را طبق نیاز، کیفیت و مقاومت مورد نظر خود خریداری نمایید. حال میخواهیم طرز کار این دستگاه را بررسی نماییم. علت نام گذاری این دستگاه این است که کوره الکتریکی دارای بدنه از از جنس ورقه های روغنی بوده و بدنه آن با رنگ الکترواستاتیک پوشیده شده است. همچنین قابلیت نصب زمان سنج دیجیتالی را داراست.
این کوره در دو مدل با درجه حرارت 1100 و 1500 درجه سانتی گراد موجود هستند و برای موارد مختلف قابل استفاده هستند.

کوره القایی:

کوره القائی نوعی کوره الکتریکی است که می‌تواند با عامل محرکه جریان متناوب به سیم پیچی که دور مواد ذوب شونده فلزی پیچیده شده آن را ذوب کند. با عبور جریان متناوب از کویل مسی دور کوره میدان مغناطیسی درداخل کویل به وجود می‌آید که این میدان مغناطیسی در اثر برخورد با سطح قراضه موجود در داخل کوره که هسته را می‌سازد، سبب به وجود آمدن جریان الکتریکی درهسته می‌گردد. جریان الکتریکی القایی با عبور از هسته کوره که دارای مقاومت الکتریکی می‌باشد سبب ایجاد حرارت می‌شود در این کوره‌‌‌‌ها از آنجا که هیچ جرقه‌‌یا احتراقی صورت نمی‌گیرد، دمای ماده بالاتر از دمای مورد نیاز برای ذوب آن نخواهد رفت. در این کوره‌ها سرعت دستیابی به دمای مورد نیاز بالاست.

این روش تمیز(بدون آلودگی)، با بازده انرژی بالا و فرآیند گرمایشی در آن به راحتی قابل کنترل است. به علت عدم وجود گاز اکسید‌کننده و شعله، آلودگی و اکسیداسیون نخواهیم داشت.

از این نوع کوره‌‌‌‌ها برای ذوب و نگهداری مذاب استفاده ‌می‌شود.

کوره قوس الکتریکی:

این روش با استفاده از حرارت به وجود آمده حاصل از قوس الکتریکی بوجود آمده توسط الکترود‌‌‌‌های کربنی اقدام به تولید حرارت می‌کند.

این کوره‌‌‌‌ها صدای زیادی در هنگام کار کردن ایجاد می‌کنند. قابلیت افزایش و کاهش خیلی سریع دما را دارند. دود و تفاله‌‌ی زیادی تولید می‌کنند و قابلیت تولید حرارت نزدیک به دمای 3500 درجه‌‌ی سانتی‌گراد را دارند.

کوره تابشی:

در این کوره‌ها‌‌ یک سیم تابشی قرار دارد که با عبور جریان از آن، این سیم گرم می‌شود. با گرم شدن این سیم، سیم شروع به تابش انرژی گرمایی(عمدتا در محدوده‌‌ی فروسرخ می‌کند) که این انرژی به برخورد به ماده‌‌ی درون کوره، باعث گرم شدن آن می‌شود. در این روش با عبور جریان سیم‌ها به سرعت گرم می‌شوند و تابش شروع می‌شود. این امر باعث گرم شدن نمونه با سرعت بالا می‌شود. این روش برای نمونه‌های با مقادیر کم که نیاز به سرعت بالای گرم شدن دارند استفاده می‌شود.

جنس این سیم‌ها عمدتا سرامیکی، کوارتز یا کوارتز تنگستن است که بسته به بازه دمایی مورد استفاده، جنس آن تعیین می‌شود.

کوره ماکروویو

این کوره از جمله کوره هایی است که به کمک انرژی امواج ماکروویو کار کرده و برای گرم کردن نمونه ها استفاده میشود. علت نام گذاری این دستگاه نیز دقیق همین موضوع بوده است. کوره ماکروویو در مقایسه با سایر کوره ها، گرمایشی کامل تر و یکنواخت تر ارائه میدهد و یکی از کاربردی ترین کوره های آزمایشگاهی است.

کوره خاکستر ساز

این دستگاه برای محاسبه تغییر وزن مواد، حذف مواد در هنگام پاک سازی، سوزاندن و موارد اینچنینی استفاده میشود. همچنین برای بررسی مواد مختلفی همچون: غلات، غذا، ذغال سنگ، لاستیک، پلاستیک و…مورد استفاده قرار میگیرد.
از آنجایی که کوره خاکستر ساز برای اندازه گیری خاکستر استفاده میشود این دستگاه خاکستر ساز نامیده شده است.
نکته: حداکثر دمای کارکرد دستگاه 1100 درجه سانتی گراد بوده و کنترل pid تنظیمات دما را به طور کامل حفظ می کند.

کوره لوله ای

این کوره ها به این دلیل لوله ای نام گذاری شده اند چون اتاقک های آنها استوانه ای هستند و توسط المنت های گرمایشی پوشیده شده است. به واسطه ی طراحی این کوره گرم شدن و خنک شدن سریع تر صورت می گیرد؛ و گاها به آنها کوره های دما بالا نیز اتلاق می گردد. این امر به واسطه ی لوله های کوارتز میسر می گردد؛ هنگامی که لوله های کوارتز به دمای مناسبی می رسند از خود گرما منتشر می کنند. این دستگاه یک دستگاه گرمایشی الکتریکی برای تصفیه ترکیبات ارگانیک و غیر ارگانیک است.

المنت‌‌‌‌ها:

المنت تعدادی سیم پیچیده شده به دور استوانه ای نارسانا است. اساس کار المنت‌ها به این شکل است که با عبور جریان زیاد الکتریک، المنت مقاومت الکتریکی از خود نشان داده و شروع به گرم شدن می‌کنند. المنت استفاده شده در کوره آزمایشگاهی به دلیل تحمل حرارت بالا باید از نقطه ذوب بسیار بالایی برخوردار باشد. به همین دلیل اغلب المنت های به کار رفته از کوره از جنس آلیاژ فرو آلومینیوم و یا آلیاژ نیکل-کروم هستند.

• المنت‌‌‌‌‌های تا 1200 درجه سانتی‌گراد: استفاده از آلیاژ‌‌‌‌ها با نقطه‌ی ذوب بالا
• المنت‌‌‌‌‌های تا 1600 درجه سانتی‌گراد: المنت‌‌‌‌‌های از جنس SiC، این المنت‌‌‌‌ها تنش‌‌‌‌‌های ناشی از فرآیند‌‌‌‌های متناوب را به خوبی تحمل می‌کنند و از طول عمر خوبی برخوردارند.
• المنت‌‌‌‌‌های تا 1800 درجه سانتی گراد: برای این بازه دمایی از المنت‌‌‌‌‌های MoSi2 استفاده ‌می‌شود.

پارامترهای موثر در انتخاب کوره آزمایشگاهی

اکنون قصد داریم پارامترهای موثر در انتخاب کوره آزمایشگاهی را بیان نماییم. همانطور که در بالا مشاهده نمودید به معرفی انواع کوره آزمایشگاهی پرداختیم و مشخص شد که هرکدام از آنها برای چه مواردی استفاده میشود.

حال میخواهیم ببینیم چطور میتوانیم با توجه به نیاز خود دستگاه مورد نظر را انتخاب نماییم. برای انتخاب یک دستگاه عوامل مختلفی وجود دارند که بسیار مهم هستند. اولین نکته این است که شما برای چه محدوده دمایی میخواهید از این دستگاه استفاده کنید، دومین نکته این است که بسیاری از آزمایشات به ورود یک گاز برای فرایند حمل و نقل نیاز دارند آیا کاری که شما میخواهید انجام دهید به یک گاز بی اثر نیاز دارد یا خیر؟  سومین مورد این است که چه نوع دستگاهی با کار شما سازگار تر بوده و به کدام یک بیشتر احتیاج دارید. پس مشاهده نمودید که 3 نکته در انتخاب دستگاه بسیار اهمیت دارند و باید به تمامی آنها توجه داشته باشید. همچنین این را نیز بگوییم که هزینه خرید  تمامی این دستگاه ها باهم متفاوت خواهد بود و هر دستگاه با توجه به کاری که انجام میدهد قیمت گذاری شده است.

علاوه بر دستگاه هایی که بیان شد یک دستگاه نیز تحت عنوان آون آزمایشگاهی وجود دارد که برای خشک کردن و استریل کردن کاربرد دارد و بسیاری از مشاغل نیز از این دستگاه استفاده میکنند. در خدمات پزشکی نیز این دستگاه بسیار پرکاربرد است. (آون ها نیز دارای دو مدل آون خلا و آن همرفتی هستند) ما این دستگاه را معرفی نمودیم تا بگوییم آون آزمایشگاهی نیز یکی از دستگاه های پرکاربرد است و گاها با کوره ها اشتباه گرفته میشود.

تمام مواردی که در مورد کوره های آزمایشگاهی بیان شد موارد مهم و کاربردی بودند که در شناخت و خرید یک دستگاه شما را یاری میکنند. هرکدام از این دستگاه ها دارای استانداردهای مورد نیاز هستند و افرادی که برای کار خود به آنها احتیاج دارند میتوانند به راحتی آنها را خریداری کنند.نکته آخری که وجود دارد این است که برخی از دستگاه هایی که در بالا معرفی شد دارای مدل های مختلفی هستند و اگر بخواهید یک دستگاه را خریداری کنید بهتر است تمامی مدل های آن را مشاهده نمایید تا بتوانید بهترین تصمیم را بگیرید. همچنین حتما در هنگام خرید ابعاد فضای کار، بودجه و بقیه موارد را کاملا لحاظ کنید.