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En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Les normes NF EN 60519-1 de septembre 2015 et NF EN 60519-8 de janvier 2006 citées dans cet article seront remplacées par les normes NF EN IEC 60519-1 et -8 (C79-631 et -638) : Sécurité dans les installations destinées au traitement
électrothermique et électromagnétique
- Partie 1: Exigences générales
- Partie 8 : Exigences particulières pour fours de refusion sous laitier électroconducteur (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2006 (Juillet 2020).
RÉSUMÉ
Un four électrique à résistances, le plus répandu des équipements électrothermiques, est constitué d’une enceinte (chambre de chauffe) entourée de matériaux à caractère réfractaire permettant de réduire les pertes thermiques ; de résistances électriques disposées en voûte, en sole ou sur les parois latérales de l’enceinte, couplées à un système de régulation de température ; et de la charge à traiter. L’article dresse tout d’abord une présentation technique de chacun des constituants. Il présente ensuite les avantages et inconvénients de ce type d’équipements.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Marianne LE BOULCH : EDF Division Recherche & Développement
-
Claude OBERLIN : Ingénieur Senior SEE
INTRODUCTION
Les fours électriques à résistances constituent les équipements électrothermiques industriels les plus connus et les plus répandus. Ils continuent à faire l’objet de nombreux perfectionnements, fruits d’efforts soutenus de recherche et développement pour les faire évoluer afin de mieux répondre aux besoins exprimés par les industriels utilisateurs. Un four à résistances est essentiellement constitué :
-
d’une enceinte (laboratoire ou chambre de chauffe) réalisée à partir de matériaux à caractère isolant ou réfractaire dont le rôle est de réduire les pertes thermiques par transmission vers l’extérieur. Elle varie par sa forme, par le moyen de manutention de la charge ou son type d’exploitation ;
-
de résistances électriques disposées en voûte, en sole ou sur les parois latérales (pariétales) de l’enceinte. Leur alimentation est assurée soit directement par le réseau, soit par l’intermédiaire d’un ou plusieurs transformateurs ; un système de modulation de la puissance y est associé, piloté par un système de régulation de température ;
-
de la charge à traiter, caractérisée par sa forme, sa nature et sa température initiale.
L’article décrit en détails les différents constituants (enceinte, résistances électriques, alimentation électrique de puissance, systèmes de régulation), donne quelques éléments essentiels sur les conditions d’exploitation, les avantages et les limitations d’utilisation d’un four électrique.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
-
Fours électriques à résistances- Présentation générale – Fours électriques à résistances. Présentation générale ;
-
[D 5 911] – Fours électriques à résistances. Technologies de mise en œuvre (le présent article) ;
-
Fours électriques à résistances- Applications industrielles – Fours électriques à résistances. Applications industrielles ;
-
– Fours électriques à résistances « pour en savoir plus ».
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Évolution des fours électriques à résistances
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4. Modélisation des fours électriques à résistances
Les échanges thermiques interviennent de façon très fréquente dans les problèmes industriels, car ils apparaissent dès que l’on cherche à produire, transformer ou transporter de l’énergie. Si on cherche parfois à mieux comprendre et contrôler des effets thermiques non souhaités, il peut également s’agir d’utiliser les aspects thermiques pour modifier les comportements de certains matériaux (c’est le cas du traitement thermique).
De nos jours, les concepteurs de matériels et les ingénieurs d’études espèrent beaucoup des simulations numériques pour mieux appréhender les problèmes relatifs à la durée de vie et à l’optimisation des composants. En effet, l’approche numérique, une fois bien validée, offre une souplesse très appréciable pour effectuer, par exemple, des études paramétriques. Par ailleurs, la modélisation apporte une aide précieuse pour le dimensionnement et l’optimisation d’un procédé thermique.
De nombreux codes de modélisation thermique sont disponibles sur le marché (voir en particulier, dans le traité Génie énergétique, l’article [BE 9 510] Éléments de thermique des fours) ; nous ne décrirons que succinctement deux outils développés par EDF.
4.1 Code SAFIR
SAFIR (Simulation assistée des fours industriels à résistances) est un outil complet de dimensionnement de fours électriques à résistances, destiné à aider uniquement les équipes R&D d’EDF dans leurs projets de développements technologiques.
SAFIR est un outil simple, convivial et performant. Le logiciel adopte une approche modulaire, couplant un module de conduction unidimensionnelle à un module de calcul des échanges radiatifs (méthodes de radiosités).
SAFIR est constitué de deux modules complémentaires :
-
une application « interface utilisateur » de SAFIR (IUSAFIR.EXE) qui rend l’entrée des données d’une étude conviviale, interactive et sécurisée ;
-
une...
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