فرن

وليد خليفة

ساهم بشكل رئيسي في تحرير هذا الموضوع

رسم يبين صاغة الفضة الصينيون يصهرون خام الفضة ويفصلون الرصاص منه, موسوعة تيانگ كايووTiangong Kaiwu (1637), التي خطها سونگ يينگ شينگ (1587-1666).

الفرن furnace هوجهاز يستخدم للتسخين. الاسم الإنگليزي مشتق من الحدثة اللاتينية fornax, فرن.

في الإنگليزية الأمريكية, التعبير furnace بذاته يـُستخدم عموماً ليصف نظام تسخين منزلي يعتمد على فرن مركزي (يـُعهد إما باسم غلاية boiler أوسخان في الإنگليزية البريطانية), وأحياناً كمرادف لحدثة قمينة, وهي فرن يستخدم في انتاج الخزف. وفي الإنگليزية البريطانية فالتعبير furnace يـُستخدم حصرياً ليعني فرن صناعي يستخدم للعديد من الأغراض, مثل استخلاص الفلزات من الخام (بالصهر) أوفي مصافي النفط والمصانع الكيميائية الأخرى, مثل المصدر الحراري لأعمدة التقطير الجزئي fractional distillation.

التعبير furnace يمكن أيضاً حتى يشير إلى سخان نيران مباشرة direct fired heater, كالمستخدم في تطبيقات الغلايات في الصناعات الكيماوية أولإمداد الحرارة إلى التفاعلات الكيميائية لعمليات مثل تفاعلات التكسير الحرارى, ولجزئها من الأسماء الإنگليزية المعتادة للعديد من الأفران المتالورجية في جميع أناتى العالم.

الفرن المتالورجى هومفاعل يستخدم لإجراء تفاعل في درجة حرارة عالية. ولمنع فقدان الحرارة، يبطن الفرن عادة بالقرميد الحرارى (الطوب أوالآجر الحرارى). عند تصميم الفرن لا بد من الأخذ في الاعتبار أولاً كيفية التسخين. ولا بد بعد ذلك من توفير وسائل لشحن الفرن ولتجميع نواتج التفاعل ولقياس درجة الحرارة والتحكم فيها، بالإضافة إلى مٌساعِدات أخرى. يمكن حتى يعمل الفرن بشكل مستمر أومتبتر ، ويمكن حتى تكون نواتج التفاعل غازية أومصهورة أوصلبة.

الطاقة الحرارية التي توقد الفرن يمكن تزويدها مباشرة بواسطة احتراق الوقود, أوبالكهرباء كما في فرن القوس الكهربي, أومن خلال التسخين بالحث Induction heating في أفران الحث.

الأفران المنزلية

توزيع الحرارة

فرن تكثيف condensing furnace.

الأفران المتالورجية

أنواع الافران المستخدمة في عملية سباكة الفلزات:

الأفران المستعملة في المصاهر Smelters, تتضمن:
- الفرن اللافح المستخدم في اختزال خام الحديد إلى حديد غفل
- أفران صناعة الصلب Steelmaking, تتضمن:
  - فرن البوتقة
  - فرن الدست
  - الفرن القلاب
  - محول بسمر
  - محول أكسجينى
  - الفرن الدوار
  - فرن الحث الكهربي
  - فرن القوس الكهربي
  - فرن عاكس
أفران تستخدم لإعادة صهر المعدن في المسابك.

الأفران المستخدمة لإعادة التسخين والمعالجة الحرارية للفلزات لاستخدامها في:
- Rolling mill, مثل tinplate works وslitting mills.
- Forge.

Vacuum furnace

الوقود

تصنف أنواع الوقود إلى وقود غازى ووقود سائل ووقود صلب .

انظر أيضاً

ميتالورجيا استخلاصية
Flue gas stacks
Fire test furnaces

أفران العمليات الصناعية

Radiant section

Convection section

Burner

Sootblower

Stack

العزل

العزل (Insulation) هوعملية الحفاظ على الطاقة الحرارية داخل الفرن ومنعها من التسرب خارجه, مما يحمل من كفائة استهلاك الوقود في الفرن . ويتم ذلك بتبطين الفرن بمواد عازلة حراريا تسمى الحراريات وهى في الغالب مواد خزفية تصنع من الخامات والأكاسيد الطبيعية مثل الألومينا (أكسيد الألومنيوم) والسيليكا (أكسيد السيليكون) والمغنسيا (أكسيد المغنسيوم) والكالسيا (أكسيد الكالسيوم ) والكربون وغيرها.

Outdoor Wood-Fired Boilers

فرن البوتقة

هوتعبير عن فرن يدفن أكثر من نصفه تحت الأرض , ويبطن جداره الطوب الحراري الذي يحتوي على نسبة 42% ألومينا وتوضع بداخله بوتقة تصنع من مادة الجرافيت اوالزركونيوم أوالسلمندر ويتوزع اللهب من خلال فتحة في الأسفل موصلة بجهاز نفخ (blower) يقوم بالتوزيع الحراري للهب داخل الفرن

ويتميز هذا الفرن بالتوزيع الحراري الجيد نتيجة لشكله الدائري .

ويعتبر هذا النوع من الأفران بطيء جداً مقارنة بأنواع أخرى من الأفران, لذا لا يستخدم إلا للفلزات غير الحديدية وفي المسابك الصغيرة ذات الانتاج الضعيف. كما حتى هذا النوع من الأفران لا يسمح بالتحكم في عناصر الفلز المنصهر, ولا في درجات الحرارة.

المصادر

Gray, W.A. and Muller, R (1974). Engineering calculations in radiative heat transfer (1st Edition ed.). Pergamon Press Ltd. ISBN 0-08-017786-7 or ISBN 0-08-017787-5.CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: extra text (link)
Fiveland, W.A., Crosbie, A.L., Smith A.M. and Smith, T.F. (Editors) (1991). Fundamentals of radiation heat transfer. American Society of Mechanical Engineers. ISBN 0-7918-0729-0.CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: extra text: authors list (link)
Warring, R. H (1982). Handbook of valves, piping and pipelines (1st Edition ed.). Gulf Publishing Company. ISBN 0-87201-885-7.CS1 maint: extra text (link)
Dukelow, Samuel G (1985). Improving boiler efficiency (2nd Edition ed.). Instrument Society of America. ISBN 0-87664-852-9.CS1 maint: extra text (link)
Whitehouse, R.C. (Editor) (1993). The valve and actuator user's manual. Mechanical Engineering Publications. ISBN 0-85298-805-2.CS1 maint: extra text: authors list (link)
Davies, Clive (1970). Calculations in furnace technology (1st Edition ed.). Pergamon Press. ISBN 0080133665.CS1 maint: extra text (link)
Goldstick, R. and Thumann, A (1986). Principles of waste heat recovery. Fairmont Press. ISBN 0-88173-015-7.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
ASHRAE (1992). ASHRAE Handbook. Heating, ventilating and air-conditioning systems and equipment. ASHRAE. ISSN 1078-6066.
Perry, R.H. and Green, D.W. (Editors) (1997). Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049841-5.CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: extra text: authors list (link) CS1 maint: extra text (link)
Lieberman, P. and Lieberman, Elizabeth T (2003). Working Guide to Process Equipment (2nd Edition ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-139087-1.CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: extra text (link)