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EnglishRÉSUMÉ
Les fours électriques à résistances sont d’un emploi universel dans l’industrie. Il est donc difficile de donner une vision exhaustive de leurs utilisations industrielles. Les exemples fournis ici sont donc forcément limités : les installations choisies restent classiques et représentatives des équipements utilisés pour conduire les processus courants des différents secteurs industriels. Pour conclure, des données économiques sont présentées concernant la répartition des fours électriques par tranche de puissance et forme d’énergie, mais aussi par secteurs d’activité.
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Claude OBERLIN : Ingénieur Sénior SEE
INTRODUCTION
avec la collaboration de Alain GIRAULT, Richard JAUME et Marianne LE BOULCH, d’EDF Division Recherche et Développement
Le choix dans l’industrie d’une installation de chauffage pour élaborer ou traiter des produits passe toujours par un bilan technico-économique complet permettant de comparer les différents procédés techniques applicables. Le fait de se contenter trop souvent de comparer uniquement les coûts énergétiques du processus de chauffage peut condamner a priori l’utilisation de l’énergie électrique. Or, les nombreux procédés électrothermiques adoptés par les industriels continuent à se développer néanmoins grâce aux facteurs suivants : très bon rendement énergétique, augmentation de la productivité, amélioration des conditions de travail, qualité élevée et constance des produits fabriqués, moindre pollution de l’environnement, prix de revient compétitif...
Dans les dossiers Fours électriques à résistances- Présentation générale et Fours électriques à résistances- Technologies de mise en œuvre, on a montré que la gamme des fours était très étendue, leurs fonctions habituelles pouvant aller du réchauffage des métaux avant formage aux traitements de surface. Les formes d’énergie utilisées dans les fours sont très diverses (fuel, combustibles solides, gaz, combustibles spéciaux, électricité, ...) et en concurrence pour la plupart des applications. La puissance des équipements thermiques dans l’industrie influence le choix des énergies de façon très marquée. L’électricité reste en situation de quasi-monopole pour les commandes de puissance supérieures à 100 kW, lesquelles occupent 24 % du marché total en 2005 (au lieu de 15 % en 2004). Pour les autres matériels, elle maintient sa part de marché entre 10 et 20 %. Elle talonne le gaz naturel sauf sur le segment des marchés de plus de 200 kW.
Les fours électriques à résistances sont d’un emploi universel dans l’industrie. Il est donc difficile de donner une vision exhaustive de leurs utilisations industrielles. Les exemples fournis dans ce dossier sont donc forcément limités : les installations choisies restent classiques et représentatives des équipements utilisés pour conduire les processus courants des différents secteurs industriels.
Le lecteur trouvera en les données économiques concernant la répartition des fours électriques par tranche de puissance et forme d’énergie, mais aussi par secteurs d’activité.
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4. Industrie agroalimentaire
4.1 Performances
Les échanges de chaleur entre le four et les produits se font par rayonnement (chaleur émise par une paroi chaude), par convection (transfert par de l’air chaud) et par conduction (transfert par le tapis du four). Le suivi de la cuisson des biscuits, par exemple, montre que la phase de développement du produit est essentiellement liée à des transferts par conduction, celle de dorage à des transferts par rayonnement, tandis que la convection intervient surtout sur le séchage. Dans ces conditions, les performances d’un four en agroalimentaire sont liés à deux points-clés.
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Régulation du four. Les fours continus doivent être divisés en différentes zones chauffantes, chacune d’elles devant comporter deux régulateurs de température, l’un pour la chaleur en voûte, l’autre pour la chaleur en sole. Les thermocouples doivent être placés correctement dans le four et contrôlés régulièrement.
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Aéraulique du four. L’aéraulique des fours est un facteur fondamental : les fours à résistance en agroalimentaire sont des fours de cuisson/séchage. Il faut évacuer de grandes quantités d’air humide, par des cheminées situées en voûte. Dans certains fours anciens, ces cheminées fonctionnent par tirage naturel et ont une base circulaire au niveau de la voûte du four, comme sur toute leur hauteur ; une chute de température est observée localement, due à un prélèvement important de chaleur à chaque cheminée. De plus, des veines d’air plus ou moins chaudes et plus ou moins humides sont générées dans le four du fait de l’emplacement des cheminées, de la géométrie de leur section, et des conditions atmosphériques, qui agissent sur le tirage naturel. Des hétérogénéités de température apparaissent donc dans le four, sur la largeur (cuisson irrégulière d’un côté à l’autre du four) ou en fonction des conditions atmosphériques (cuisson irrégulière d’un jour à l’autre). Des améliorations peuvent être apportées à ces fours, par un brassage de l’air dans le four, et une extraction forcée.
Pour aider à comprendre ces phénomènes perturbateurs et diagnostiquer le fonctionnement d’un four, un bilan des fours tunnels électriques en biscuiterie et panification peut être réalisé. Il comprend le relevé du...
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Industrie agroalimentaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ORFEUIL (M.) - Électrothermie industrielle - . Éditions Dunod.
-
(2) - Les fours industriels à résistances électriques - . Collection Electra, Dopée 85 Diffusion.
-
(3) - Guide de l’ingénierie des réseaux internes d’usine - . Collection Electra, Dopée 85 Diffusion.
-
(4) - Les applications industrielles récentes et innovantes dans le domaine des fours électriques - . Journée d’étude de la Société Française des Thermiciens, 6 octobre 1999.
-
(5) - Applications industrielles des fours électriques - . Revue de l’Électricité et de l’Électronique, no 10, Novembre 2000, p. 75 à 101.
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(6) - Progrès et essor des fours à résistances - . Note EDF HE 15/W2656,...
ANNEXES
1 Constructeurs de fours français
HAUT DE PAGE
2 Fournisseurs d’éléments chauffants
ACIM JOUANIN S.A. [email protected]
CERHEC [email protected]
KANTHAL http://www.kanthal.com
RESCAL http://www.rescal.com
VULCANIC http://www.vulcanic.com
HAUT DE PAGE3 Centres Techniques Industriels
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