INSTRUMEN KIMIA 13

Furnace

Furnace adalah alat yang digunakan untuk pemanas. Nama berasal dari bahasa Latin fornax, oven. Tungku paling awal ini digali di Balakot, sebuah situs Peradaban Lembah Indus, dating kembali ke fase matang (sekitar 2500-1900 SM). Tungku kemungkinan besar digunakan untuk pembuatan benda keramik.
Dalam bahasa Inggris Amerika dan Inggris Kanada, istilah Furnace sendiri biasanya digunakan untuk menggambarkan sistem pemanas rumah tangga didasarkan pada tungku pusat (dikenal baik sebagai boiler atau pemanas di Inggris), dan kadang-kadang sebagai sinonim untuk tempat pembakaran, sebuah perangkat digunakan dalam produksi keramik. Dalam istilah Inggris Furnace digunakan secara eksklusif untuk industri berarti tungku yang digunakan untuk banyak hal, seperti ekstraksi logam dari bijih (peleburan) atau di kilang minyak dan bahan kimia lainnya, misalnya sebagai sumber panas untuk kolom distilasi fraksional .
Istilah Furnace juga dapat merujuk kepada dipecat langsung pemanas, boiler yang digunakan dalam aplikasi di industri kimia atau untuk menyediakan panas untuk proses reaksi kimia seperti retak, dan merupakan bagian dari nama-nama bahasa Inggris standar bagi banyak metalurgi tanur di seluruh dunia.
Energi panas untuk bahan bakar Furnace mungkin diberikan langsung oleh pembakaran bahan bakar, dengan listrik seperti tanur busur listrik, atau melalui induksi pemanas dalam tanur induksi.
Sebuah Furnace Rumah Tangga adalah alat utama yang dipasang secara permanen untuk menyediakan panas ke ruang interior melalui perantara gerakan cairan, yang mungkin udara, uap, atau air panas. Yang paling umum sumber bahan bakar untuk Furnace modern di Amerika Serikat adalah gas alam; umum lainnya meliputi sumber-sumber bahan bakar LPG (liquefied petroleum gas), bahan bakar minyak, batubara atau kayu. Dalam beberapa kasus hambatan listrik pemanas digunakan sebagai sumber panas, terutama di mana biaya listrik yang rendah.
Furnace pembakaran selalu perlu vented ke luar. Secara tradisional, ini adalah melalui cerobong asap, yang cenderung untuk mengusir panas bersama dengan knalpot. Modern tungku efisiensi tinggi dapat 98% efisien dan beroperasi tanpa cerobong asap. Jumlah kecil limbah gas dan panas adalah ventilasi mekanis melalui tabung kecil melalui samping atau atap rumah.
• "High-efisiensi" dalam pengertian ini bisa menyesatkan, karena efisiensi tanur biasanya dinyatakan sebagai "pertama-hukum" efisiensi, sedangkan efisiensi energi dari sebuah tungku khas jauh lebih rendah daripada yang pertama-hukum efisiensi termal. Sebagai perbandingan, Cogeneration memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi daripada realisasi dari pembakaran bahan bakar untuk menghasilkan panas secara langsung pada suhu yang moderat. Namun, karena sebagian besar konsumen (dan juga banyak peraturan pemerintah) tidak terbiasa dengan exergy efisiensi, efisiensi Carnot, dan hukum kedua termodinamika, penggunaan hukum pertama Furnace efisiensi untuk menilai baik-berurat berakar.
Furnace rumah tangga modern diklasifikasikan sebagai terkondensasi atau non-kondensasi berdasarkan efisiensi dalam mengeluarkan panas dari gas buang. Furnace dengan efisiensi yang lebih besar dari sekitar 89% ekstrak begitu banyak panas dari knalpot uap air di dalam gas mengembun; mereka disebut sebagai tungku terkondensasi. Seperti Furnace harus didesain untuk menghindari korosi yang sangat asam kondensat ini dapat menyebabkan dan mungkin perlu memasukkan pompa kondensat untuk menghilangkan akumulasi air. Kondensasi tanur pemanas biasanya dapat memberikan penghematan sebesar 20% -35% dengan asumsi tungku tua itu di 60% Tahunan Pemanfaatan Bahan Bakar Efisiensi (AFUE) jangkauan.
Furnace modern komponen
Komponen tungku dapat dibagi menjadi tiga kategori.

1. Para pembakar, heat exchanger, draft inducer, dan ventilasi.
2. Kontrol dan perangkat keamanan.
3. The blower dan gerakan udara.

Api berasal pada pembakar dan ditarik ke dalam heat exchanger oleh tekanan negatif yang dihasilkan oleh draft inducer. Gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran api melewati kamar penukar panas dan panas dinding logam penukar panas. Gas-gas dingin ketika mereka mentransfer panas ke penukar panas dan berada di sekitar 120 derajat ketika mereka keluar pada tungku efisiensi yang tinggi. Gas yang didinginkan kemudian masukkan draft inducer blower dan didorong ke pipa ventilasi. Gas buang kemudian diarahkan keluar dari rumah melalui pipa ventilasi.
Termasuk kontrol katup gas, mesin kontrol, ignitor, nyala sensor, transformer, membatasi kontrol, blower control board, dan nyala api menggulung switch. Trafo menyediakan 24 volt listrik untuk kontrol. 24 volt diterapkan pada thermostat yang terinstal di ruang angkasa. Termostat pada dasarnya adalah saklar otomatis yang menutup dan melengkapi rangkaian listrik ketika temperatur ruangan turun di bawah pengaturan panas. Hal ini kemudian memungkinkan 24 volt ke papan rangkaian yang mengawali urutan panas. Papan rangkaian memiliki sebuah relay yang menutup berkuasa atas motor di inducer rancangan blower. Kemudian ignitor papan rangkaian relay ini diberi energi yang akan mengirimkan 120 volt ke permukaan panas ignitor dan membuatnya bersinar terang dan menjadi sangat panas. Selanjutnya katup gas relay dalam rangkaian papan diberi energi. Hal ini memungkinkan tegangan pada katup gas dan energi kumparan solenoida dalam gas katup yang membuka katup untuk memungkinkan gas mengalir ke kompor. Gas mengalir ke kompor dan dinyalakan dengan ignitor permukaan panas. Kontrol mesin papan sirkuit tegangan AC berlaku untuk sensor api yang hanya batang stainless steel. Hal yang menarik terjadi di dalam api yang menyala-nyala yang disebut ionisasi. Elektron bebas yang dihasilkan yang dapat menghantarkan listrik melalui api itu sendiri. Elektron biasanya akan mengalir dari sensor api, melalui api jika ada, dan kembali ke tanah melalui pembakar membumi. Sistem pengapian harus membuktikan bahwa nyala hadir untuk meneruskan aliran gas atau jika tidak ada api mematikan aliran gas melalui katup gas untuk mencegah kemungkinan ledakan. Ini juga tidak boleh tertipu dan berpikir ada nyala api hadir dengan sensor yang menyentuh tanah dari yang rusak atau bengkok. Cara melakukannya adalah dengan efek dioda dimana luas permukaan sensor kurang dari 10% dari luas permukaan tanah. Ini menghasilkan setengah gelombang arus listrik dari masing-masing gelombang penuh. Rangkaian kontrol mesin mendeteksi setengah gelombang untuk menentukan apakah sensor hanyalah menyentuh tanah. Jika kontrol pengapian setengah ini gelombang menerima sinyal dari sensor kemudian api pembakaran akan terus berlanjut. Sekarang papan rangkaian timer ditentukan menghitung jumlah waktu dan energi pada blower relay. Relay ini kekuasaan atas udara blower motor dan kemudian didorong melalui penukar panas di mana menghapus panas dari logam panas dan memasuki ductwork untuk pergi ke berbagai ruangan di rumah. Batas kontrol adalah sebuah perangkat keamanan yang akan membuka rangkaian listrik untuk kontrol mesin dan menghentikan aliran gas jika tungku lebih panas. Api menggulung beralih melakukan hal yang sama jika api itu menggelinding keluar dari penukar panas bukannya ke dalamnya sepenuhnya disebabkan oleh rancangan inducer.
blower menciptakan tekanan negatif di sisi yang menarik asupan udara ke dalam sistem udara kembali ductwork dan pukulan udara keluar melalui penukar panas dan kemudian ke udara pasokan ductwork untuk mendistribusikan seluruh rumah.
Distribusi panas
Tungku mentransfer panas ke ruang angkasa dari gedung melalui perantara sistem distribusi. Jika distribusi adalah melalui air panas (atau cairan lainnya) atau melalui uap, maka tanur lebih umum disebut sebagai ketel. Satu keuntungan dari boiler adalah bahwa tungku dapat menyediakan air panas untuk mandi dan mencuci piring, daripada memerlukan pemanas air terpisah. Salah satu kelemahan untuk jenis aplikasi ini adalah ketika boiler rusak, baik pemanasan dan air panas domestik tidak tersedia.
Konveksi sistem pemanas udara telah digunakan selama lebih dari satu abad, namun sistem yang lebih tua bergantung pada sistem sirkulasi udara pasif dimana kerapatan lebih besar dari udara dingin menyebabkannya tenggelam ke dalam perapian, dan kepadatan yang lebih rendah dari udara hangat yang disebabkan untuk kenaikan ductwork, kedua gaya yang bekerja bersama untuk mendorong sirkulasi udara dalam suatu sistem yang disebut "gravitasi-feed; tata letak saluran dan tungku ini dioptimalkan untuk jangka pendek, dan menyebabkan saluran besar tungku yang akan disebut sebagai" gurita " tungku.
Sebagai perbandingan, kebanyakan modern "udara hangat" tanur biasanya menggunakan kipas untuk sirkulasi udara ke kamar rumah dan udara dingin menarik kembali ke tungku untuk pemanasan kembali; ini disebut dipaksa-udara panas. Karena kipas dengan mudah mengatasi hambatan dari ductwork, pengaturan saluran dapat jauh lebih fleksibel daripada gurita tua. Praktek Amerika, saluran terpisah mengumpulkan udara dingin akan kembali ke tungku. Pada tungku, udara dingin masuk ke dalam tungku, biasanya melalui saringan udara, melalui blower, kemudian melalui penukar panas dari tungku, dari mana itu ditiup di seluruh gedung. Salah satu keuntungan utama dari sistem semacam ini adalah bahwa hal itu juga memungkinkan pemasangan mudah AC sentral cukup dengan menambahkan koil pendingin di buang dari furnace.
Udara yang disirkulasikan melalui ductwork, yang dapat dibuat dari lembaran logam atau plastik "flex" duktus dan terisolasi atau uninsulated. Kecuali saluran dan sidang pleno telah ditutup dengan menggunakan warna kuning muda atau foil lakban, yang ductwork cenderung memiliki kebocoran tinggi udara dikondisikan, mungkin ke ruang-ruang tanpa syarat. Penyebab lain energi terbuang instalasi pemanas ductwork di daerah, seperti loteng dan ruang merangkak atau ductwork sistem pendingin udara di loteng di iklim hangat.
Langka berikut tetapi sulit-untuk-mendiagnosa kegagalan dapat terjadi. Jika suhu di dalam tungku melebihi ambang batas maksimum, mekanisme keamanan dengan termostat akan menutup tungku bawah. Sebuah gejala dari kegagalan ini adalah bahwa berulang kali menutup tungku di depan rumah mencapai suhu yang dikehendaki; ini sering disebut sebagai tungku "naik saklar limit tinggi". Kondisi ini biasanya terjadi jika pengaturan suhu yang tinggi termostat batas ditetapkan terlalu dekat dengan suhu operasi normal furnace. Situasi yang lain dapat terjadi jika humidifier adalah salah diinstal pada tungku dan saluran yang mengarahkan sebagian dari udara humidified kembali ke dalam perapian terlalu besar. Solusinya adalah mengurangi diameter salib-feed tabung, atau menginstal sebuah sekat yang mengurangi volume makan kembali udara.
Proses industri tanur
Tungku industri atau pemanas dipecat langsung, merupakan peralatan yang digunakan untuk menyediakan panas untuk suatu proses atau dapat berfungsi sebagai memanaskan reaktor yang memberikan reaksi. Desain tungku bervariasi karena dengan fungsinya, tugas pemanas, jenis bahan bakar dan memperkenalkan metode udara pembakaran. Namun, kebanyakan proses tanur memiliki beberapa fitur-fitur umum.
Bahan bakar mengalir ke dalam kompor dan dibakar dengan udara yang disediakan dari blower udara. Terdapat lebih dari satu pembakar dalam tungku tertentu yang dapat diatur dalam sel-sel yang panas set tertentu tabung. Pembakar juga dapat lantai dipasang, dinding dipasang atau atap yang dipasang tergantung pada desain. Api memanaskan tabung, yang pada gilirannya memanaskan fluida di dalam bagian pertama dari tungku dikenal sebagai bagian atau tungku berseri-seri. Dalam ruangan ini di mana terjadi pembakaran, panas ditransfer terutama oleh radiasi untuk tabung sekitar api di ruangan. Pemanasan cairan melewati tabung dan dengan demikian dipanaskan sampai suhu yang dikehendaki. Gas dari pembakaran yang dikenal sebagai gas buang. Setelah gas buang meninggalkan tungku, paling tanur konveksi desain termasuk bagian di mana lebih panas pulih sebelum ventilasi ke atmosfer melalui tumpukan gas buang. (HTF = Heat Transfer Fluid. Industries umumnya menggunakan tanur untuk memanaskan fluida sekunder dengan aditif khusus seperti anti karat dan efisiensi perpindahan panas tinggi. Fluida dipanaskan ini kemudian disirkulasikan seluruh tanaman bulat untuk alat penukar panas untuk digunakan di mana pun panas diperlukan bukannya langsung memanaskan lini produk sebagai produk atau materi yang dapat berubah-ubah atau rentan terhadap retak pada suhu tungku.)
Radiant bagian
Bagian yang berseri-seri adalah di mana tabung menerima hampir semua panas oleh radiasi dari api. Dalam vertikal, silinder tungku, tabung yang vertikal. Tabung dapat vertikal atau horisontal, yang ditempatkan di sepanjang dinding tahan api, di tengah, dan sebagainya, atau diatur dalam sel. Studs digunakan untuk memegang isolasi bersama-sama dan di dinding tungku. Mereka ditempatkan sekitar 1 ft (300 mm) terpisah dalam gambar ini bagian dalam tungku perapian. Tabung, yang ditunjukkan di bawah ini, yang cokelat kemerahan dari korosi, adalah baja karbon tabung dan menjalankan tinggi dari bagian bercahaya. Tabung adalah jauh dari isolasi sehingga radiasi dapat dicerminkan ke belakang tabung untuk menjaga temperatur dinding tabung seragam. Tabung panduan di atas, tengah dan bawah tabung terus di tempat.
MACAM-MACAM FURNACE
A. FURNACE RUMAH TANGGA

Sebuah furnace rumah tangga adalah alat utama yang dipasang secara permanen untuk menyediakan panas ke ruang interior melalui perantara gerakan cairan, yang bisa sebagai udara, uap, atau panas air. Yang paling umum bahan bakar furnace di Amerika Serikata dalah gas alam, lainnya meliputi sumber-sumber bahan bakar LPG (liquefied petroleum gas), bahan bakar minyak, batubara atau kayu. Dalam beberapa kasus pemanas listrik digunakan sebagai sumber panas, terutama jika biaya listriknya rendah. Pembakaran furnace selalu perlu diberi lubang angin ke luar. Secara tradisional, ini adalah melalui cerobong asap, yang cenderung untuk mengusir panas bersamaan dengan alat pembuangan. Furnace Modern efisiensi tinggi dapat 98% efisien dan beroperasi tanpa cerobong asap. Sejumlah kecil limbah gas dan panas dibuang keluar
secara mekanis melalui tabung kecil melalui samping atau atap rumah.

Furnace rumah tangga modern diklasifikasikan sebagai terkondensasi atau nonkondensasi
berdasarkan efisiensi dalam mengeluarkan panas dari gas buang. Furnace dengan efisiensi yang lebih besar dari sekitar 89% mengeluarkan begitu banyak panas dari pembuangan dimana uap air didalamnya mengembun; mereka disebut sebagai furnace terkondensasi. Furnace harus didesain untuk menghindari korosi yang tinggi yang disebabkan oleh asam kondensat sehingga perlu memasukkan pompa kondensat untuk menghilangkan akumulasi air. Kondensasi furnace pemanas biasanya dapat memberikan penghematan sebesar 20% -35% dengan asumsi furnace tua itu pada 60% range Tahunan Pemanfaatan Bahan Bakar Efisiensi (AFUE).

Skema dari sebuah condensing furnace
Komponen Furnace dapat dibagi menjadi tiga kategori.
1. Pembakar, heat exchanger, draft inducer, dan ventilasi.
2. Perangkat kontrol dan keamanan.
3. Blower dan gerakan udara.
Api berasal pada pembakar dan ditarik ke dalam heat exchanger oleh tekanan
negatif yang dihasilkan oleh draft inducer. Gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran
api melewati ruang heat exchanger dan memanaskan dinding logam heat exchanger. Gas gas
menjadi dingin ketika mereka mentransfer panas ke heat exchanger dan berada di sekitar 120 derajat ketika mereka keluar pada furnace efisiensi tinggi. Gas yang didinginkan kemudian masuk blower draft inducer dan didorong ke pipa ventilasi. Gas buang kemudian diarahkan keluar dari rumah melalui pipa ventilasi. Perangkat kontrol termasuk katup gas,aturan penyalaan, ignitor/penyala, nyala sensor, transformer, limit kontrol, papan blower kontrol, dan switch/saklar nyala api. Transformer menyediakan 24 volt listrik untuk membangkitkan perangkat kontrol. 24
volt diterapkan pada thermostat yang terinstal di living space.Termostat pada dasarnya adalah saklar otomatis yang menutup dan melengkapi rangkaian listrik ketika temperature ruangan turun di bawah pengaturan panas. Hal ini kemudian memungkinkan 24 volt ke papan rangkaian yang mengawali urutan panas. Papan rangkaian memiliki sebuah relay yang dekat dengan motor pembangkit pada blower draft inducer. Kemudian relay papan rangkaian penyala ini diberi energi yang akan mengirimkan 120 volt ke permukaan panas ignitor dan membuatnya bersinar terang dan menjadi sangat panas. Selanjutnya katup gas relay dalam rangkaian papan diberi energi. Hal ini memungkinkan tegangan pada katup gas dan energi kumparan solenoida dalam gas katup yang membuka katup untuk memungkinkan gas mengalir ke kompor. Gas mengalir ke kompor dan dinyalakan dengan permukaan panas ignitor. Kontrol mesin papan sirkuit tegangan AC berlaku untuk sensor api yang hanya batang stainless steel. Hal yang menarik terjadi di dalam api yang menyala-nyala yang disebut ionisasi. Elektron bebas yang dihasilkan yang dapat
menghantarkan listrik melalui api itu sendiri.Elektron biasanya akan mengalir dari sensor api, dan kembali ke tanah melalui pembakar. Sistem pengapian harus membuktikan bahwa nyala ada untuk meneruskan aliran gas atau jika tidak ada api mematikan aliran gas melalui katup gas untuk mencegah kemungkinan ledakan.
Batas alat kontrol adalah sebuah perangkat keamanan yang akan membuka rangkaian listrik untuk kontrol mesin dan menghentikan aliran gas jika furnace lebih panas.

B. FURNACE METALLURGI

Dalam metallurgi, beberapa furnace khusus digunakan. Ini termasuk:
_ Furnace digunakan dalam smelter, termasuk:
_ Blast Furnace digunakan untuk mengolah bijih besi
_ Furnace Pembuatan baja
_ Furnace digunakan untuk meleburkan kembali logam dalam pengecoran.
_ Furnace digunakan untuk memanaskan logam
_ Vacuum furnace
Gambar pengolahan besi yang dimasukkan ke dalam furnace

C. FURNACE UNTUK PROSES INDUSTRI

Furnace industri merupakan peralatan yang digunakan untuk menyediakan panas untuk suatu proses atau dapat berfungsi sebagai reaktor yang memberikan reaksi panas. Desain furnace bervariasi karena dengan fungsinya, tugas pemanas, jenis bahan bakar dan memperkenalkan metode udara pembakaran. Namun, kebanyakan proses tanur memiliki beberapa fitur-fitur umum.
Gambar diagram skematik furnace proses industri

D. VACUUM FURNACE
Furnace system vakum adalah tipe furnace yang dapat memanaskan material, khusunya logam, ke temperature yang sangat tinggi dan salah satu prosesnya adalah pembuatan logam kuningan/brazing, sintering dan perlakuan panas dengan konsistensi tinggi dan kontaminasi yang rendah.A vacuum furnace is a type of furnace that can heat materials, typically metals, to very high temperatures and carry out processes such as brazing, sintering and heat treatment with high consistency and low contamination.
Didalam furnace vakum, produk dalam furnace dikelilingi oleh vakum. Ketidakhadiran udara ataugas lainnya akan mencegah transfer panas dengan produk melalui konveksi dan menghilangkan sumber kontaminan. Beberapa keuntungan dari furnace vakum adalah:
Keseragaman temperature dalam range 2000–2800°F (1100–1500°C) •
Temperature dapat dikontrol dengan area yang sangat kecil. •
Kontaminasi rendah dari produk dari karbon, oksigen dan gas lainnya. •
Pendinginan yang cepat dari produk. •
Prosesnya dapat dikotrol secara komputerisasi untuk memastikan atau menjamin repeatabilitas metalurgi. •
Pemanasan logam dengan temperature tinggi secara normal akan menyebabkan oksidasi yang cepat, dimana proses tersebut sangat tidak diinginkan. Furnace vakum menghilangkan oksigen dan mencegahnya dari proses oksidasi yang cepat. Gas inert seperti argon, pada khususnta digunakan untuk mempercepat proses pendinginan dari logam yang diperlakukan kembali ke tingkat non-melaurgi (dibawah 400 °F) setelah proses yang diinginkan dalam furnace. Gas inert ini dapat diberikan tekanan dua atau lebih tekanan atmosfir, kemudian disirkulasi melalui zona panas untuk membawa panas sebelum lewat melalui alat penukar atau penghilang panas. Proses ini berulang sampai dengan temperature yang diinginkan tercapai.