Există o gamă foarte largă de tipodimensiuni de cuptoare utilizate în diferite industrii: industria metalurgică, industria constructoare de mașini, industria chimică, industria materialelor de construcții, industria materialelor ceramice, industria alimentară, s.a.
În literatura de specialitate, există mai multe lucrări, redactate în limba română, care tratează pe larg multe probleme de bază referitoare la calculul și proiectarea cuptoarelor industriale: întocmirea bilanțului termic, soluții tehnice de izolare termică a acestor cuptoare, soluții constructive pentru realizarea instalației de ardere a unui cuptor echipat cu arzătoare, pentru recuperarea căldurii gazelor arse și evacuarea acestor gaze la coșul de fum, calculul și proiectarea rezistorilor unui cuptor electric, soluții constructive de amplasare a rezistorilor într‑un cuptor electric, etc. Informații foarte importante pot fi găsite și în prospectele materialelor și echipamentelor utilizate la execuția cuptoarelor industriale. Aceste prospecte sunt puse la dispoziție de producătorii materialelor și echipamentelor respective.
Lucrarea de față nu își propune să abordeze în detaliu problemele tratate deja în alte lucrări de specialitate. Cei interesați de aceste probleme, pot găsi ușor lucrările adecvate.
Prezenta lucrare își propune să abordeze doar câteva probleme legate de proiectarea și execuția unor tipuri de cuptoare industriale de dimensiuni relativ mari, utilizate în țara noastră. Aceste probleme, desi importante, nu sunt tratate sau sunt tratate insuficient în literatura de specialitate din România. De asemenea, în lucrare sunt prezentate și soluții concrete de realizare a unor tipuri de cuptoare precum și exemple de calcul. Desi unele soluții sunt descrise la prezentarea unui anumit tip de cuptor, ele sunt aplicabile pentru multe alte tipuri de cuptoare.
Pentru majoritatea cuptoarelor industriale, o problemă foarte importantă este aceea a omogenității temperaturii din spațiul util de lucru. Modalitățile concrete de rezolvare ale acestei probleme sunt tratate foarte puțin în literatura de specialitate din România, deși este esențială pentru cuptoarele destinate tratamentelor termice dar este importantă și pentru alte tipuri de cuptoare cum sunt cele destinate încălzirii semifabricatelor în vederea deformării plastice, cuptoarelor utilizate în industria ceramică, chimică, s.a.
Problema omogenității temperaturii în spațiul util de lucru al unui cuptor este una majoră, în special în cazul cuptoarelor de temperatură joasă cu înălțimi mari și foarte mari, care au volumul spațiului util de lucru de la câțiva metri cubi până la zeci sau sute de metri cubi.
Densitatea aerului scade pe măsură ce crește temperatura sa. De aceea, în mod natural, aerul cald se ridică în bolta cuptorului și provoacă neomogenitate de temperatură în spațiul util de lucru. Această neomogenitate este cu atât mai accentuată cu cât înălțimea spațiului interior al cuptorului este mai mare.
Neomogenitatea mare de temperatură într‑un cuptor, poate provoca pagube majore în exploatare: rebutarea șarjei, avarierea utilajelor destinate deformării plastice, creșterea consumului specific de energie, pierderi mari de material datorită supraoxidării semifabricatelor încălzite la temperaturi prea mari, s.a.
Alte probleme abordate în prezenta lucrare sunt:
‑ precizia de reglare a temperaturii în spațiul util de lucru al cuptoarelor
‑ îmbunătățirea izolării termice a cuptoarelor industriale
‑ îmbunătățirea izolării și etanșării termice a ușilor cuptoarelor
‑ îmbunătățirea etanșării vetrelor cuptoarelor industriale cu vatră mobilă
‑ proiectarea instalațiilor de ardere a gazului metan care echipează cuptoarele industriale
‑ proiectarea rezistorilor și instalațiilor electrice și de automatizare pentru cuptoarele electrice, s.a.
În prezenta lucrare, sunt prezentate succint unele considerente teoretice referitoare la problemele abordate dar sunt prezentate mai detaliat soluții concrete, practice, care pot fi adoptate la proiectarea sau modernizarea unui cuptor pentru a preveni apariția problemelor în exploatare. Majoritatea soluțiilor menționate au fost verificate în practica, pe mai multe cuptoare.
La întocmirea lucrării au fost avute în vedere câteva dintre tipurile de cuptoare întâlnite frecvent în industria din România:
‑ cuptoare echipate cu instalație de ardere a gazului natural
‑ cuptoare echipate cu rezistori electrici
Din punct de vedere constructiv, cele mai utilizate cuptoare industriale, care sunt abordate în această lucrare, sunt:
‑ cuptoare tip cameră, cu vatră fixă, cu ușă tip ghilotină, destinate tratamentelor termice sau încălzirii în vederea deformării plastice
‑ cuptoare tip cameră, cu vatră mobilă, cu ușă tip ghilotină sau ușă suspendată pe vatră, destinate tratamentelor termice sau încălzirii în vederea deformării plastice.
‑ cuptoare tip tunel, cu funcționare continuă sau discontinuă ( fără uși sau cu uși la ambele capete).
Lucrarea de față se adresează studenților de la facultățile și specializările care au profil termotehnic si metalurgic precum și tinerilor ingineri care proiectează cuptoare industriale noi sau proiectează modernizarea unor cuptoare vechi. De asemenea, lucrarea este utilă și celor care se ocupă de execuția, montajul, punerea în funcțiune și exploatarea cuptoarelor industriale.