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RÉSUMÉ
Les fours électriques à résistances sont les équipements électrothermiques industriels les plus connus et les plus répandus, présents dans un grand nombre de procédés. Encore de nos jours, ils font l’objet de perfectionnements, comme l’amélioration de la durée de vie des résistances et l’élaboration de nouveaux isolants thermiques. L’article détaille les caractéristiques spécifiques des fours à résistance, dont la nature et les performances des résistances, le transfert entre les éléments chauffants et la charge. Ces équipements sont robustes et fiables, faciles à mettre en œuvre, ils présentent de plus une efficacité énergétique élevée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marianne LE BOULCH : EDF Division Recherche & Développement
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Claude OBERLIN : Ingénieur Sénior SEE
INTRODUCTION
Le four électrique à résistances est sans doute le plus connu des appareils électrothermiques. Son utilisation industrielle remonte en effet au début des années 1920 et sa technique n’a cessé de se perfectionner depuis. Le principe de ce type de four est extrêmement simple : il est constitué d’une enceinte chauffée à l’aide de résistances électriques, très bien calorifugée pour réduire le plus possible les déperditions thermiques. La charge à chauffer est placée dans cette enceinte. Le four à résistances est un équipement à chauffage indirect, la chaleur produite par effet Joule par les résistances est transmise à la charge par rayonnement et convection. Dans cet article, l’accent a été mis surtout sur les caractéristiques spécifiques des fours à résistances, en particulier la nature et les performances des résistances comme corps de chauffe, la mise en œuvre des résistances, le transfert thermique entre les éléments chauffants et la charge, et l’exploitation et la conduite de ces fours. La robustesse et la fiabilité de ces équipements, leur facilité de mise en œuvre, la simplicité de maintenance et leur efficacité énergétique élevée font que les applications industrielles sont fort nombreuses, il n’est guère de secteur industriel qui n’y fasse appel.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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D 5 910 — Fours électriques à résistances. Présentation générale (le présent article) ;
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D 5 911 — Fours électriques à résistances. Technologies de mise en œuvre ;
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D 5 912 — Fours électriques à résistances. Applications industrielles ;
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Doc. D 5 913 — Fours électriques à résistances « Pour en savoir plus ».
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Généralités
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5. Isolation thermique des fours à résistances
Le garnissage d’un four isole thermiquement la chambre de chauffe de l’extérieur. Les matériaux sont sélectionnés en fonction de leur faible conductivité thermique (isolants), de leur résistance mécanique et de leur capacité à supporter la température de traitement (réfractaires). Afin de satisfaire à ces conditions, on utilise souvent des garnissages composés de plusieurs couches.
5.1 Classification selon les normes
Le syndicat national des industries françaises de produits réfractaires publie une liste de recommandations PRE (Produit Réfractaire Européen).
L’AFNOR, sous les titres « produits réfractaires » et « céramiques techniques », publie une liste de normes : http://www.afnor.fr
HAUT DE PAGE5.2 Types et caractéristiques des matériaux les plus utilisés
Le tableau 4 recense les grandes familles de matériaux de garnissage les plus couramment utilisés pour la construction des fours électriques, et quelques caractéristiques essentielles. Le tableau 5 donne les performances de ces produits dans les conditions d’utilisation. Il n’y a pas de frontière absolue entre matériaux lourds et légers.
De façon générale, il faut absolument contrôler la compatibilité des produits utilisés dans des atmosphères particulières ou lors de contacts avec les produits à chauffer : garnissage ou résistances/garnissage.
HAUT DE PAGE5.3 Constitution des garnissages
En fonction des utilisations, on trouve un garnissage :
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monocouche ou monocomposant (une seule matière pour toute l’épaisseur d’isolation), essentiellement constitué de fibres silico-alumineuses ou laine de roche ;
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multicouche et multicomposant (plusieurs couches dont les qualités de tenue à...
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