الفرن:
هو جهاز ينتج حرارة ولا تستخدم الأفران في المنزل للدفء، بل يتم استخدامها في الصناعة لمجموعة متنوعة من الأغراض مثل صنع الفولاذ والمعالجة الحرارية للمواد لتغيير هيكلها الجزيئي، التدفئة المركزية بالفرن فكرة عمرها قرون، فقد اخترع الرومان واحدة من أقدم أشكال هذه الفكرة وأطلق عليها اسم (hypocaust)، كان شكل من أشكال التدفئة باستخدام حريق في أحد أركان الطابق السفلي مع تنفيس العادم من خلال مداخن في الجدران إلى المداخن.
تاريخ صناعة الفرن:
لا يمكن استخدام هذا النوع من التدفئة إلا في المنازل الحجرية أو المبنية من الطوب، كما أنها كانت خطيرة للغاية بسبب احتمال نشوب حريق واختناق، تولد الأفران الحرارة عن طريق حرق الوقود لكن الأفران المبكرة كانت تحرق الأخشاب، في القرن السابع عشر بدأ الفحم يحل محل الخشب كوقود أساسي، وتم استخدام الفحم حتى أوائل الأربعينيات عندما أصبح الغاز الوقود الأساسي.
في السبعينيات بدأت الأفران الكهربائية في استبدال أفران الغاز بسبب أزمة الطاقة، اليوم لا يزال فرن الغاز هو الشكل الأكثر شيوعاً لمعدات التدفئة المنزلية، تتطلب أفران حرق الأخشاب والفحم تغذية مستمرة للحفاظ على الدفء في المنزل، من الصباح الباكر إلى وقت متأخر من الليل عادة من ثلاث إلى خمس مرات في اليوم، يجب وضع الوقود في الفرن، بالإضافة إلى ذلك يجب إزالة النفايات من رماد الخشب أو الفحم المحترق والتخلص منها.
مواد أولية لصناعة الفرن:
يستخدم الفرن الحديث اليوم الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المغطى بالألمنيوم والنحاس والألياف الزجاجية، يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في المبادلات الحرارية لمقاومة التآكل ويستخدم الفولاذ المغطى بالألمنيوم لبناء الهيكل والمنافخ والشعلات، يستخدم النحاس للصمامات والنحاس في الأسلاك الكهربائية، يتم استخدام الألياف الزجاجية لعزل الخزانة.
يتكون فرن الغاز الأصلي من مبادل حراري وموقد وصمام تحكم بالغاز وثرموستات خارجي ولم يكن هناك منفاخ، تم استخدام الحمل الحراري الطبيعي أو تدفق الهواء القسري لتدوير الهواء عبر قنوات تسخين كبيرة وعودة الهواء البارد من وإلى كل غرفة، كان هذا النظام غير فعال للغاية؛ حيث سمح لأكثر من نصف الهواء الساخن بالخروج من المدخنة.
يتكون فرن الغاز الحالي من مبادل حراري ومبادل حراري ثانوي ومنفاخ دوران الهواء ومنفاخ سحب المداخن وصمام التحكم في الغاز والشعلات والضوء الدليلي أو الإشعال بالشرارة ودائرة التحكم الإلكترونية وترموستات خارجي، الفرن الحديث ذو كفاءة عالية ويسمح فقط 10-20٪ من الهواء الساخن بالخروج من المدخنة، عند طلب الحرارة من منظم الحرارة تضيء الشعلات وتطلق الحرارة في المبادل الحراري الأساسي.
كيفية تصنيع الفرن:
يتكون المبادل الحراري الأساسي من قطعتين منفصلتين من 409 صفائح من الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم تشكيل كل نصف بواسطة مكبس هيدروليكي بقدرة 400 طن، ثم يتم دمج النصفين معاً بواسطة مكبس هيدروليكي 25 طن، يتكون المبادل الحراري الثانوي من أنابيب وزعانف من الفولاذ المقاوم للصدأ 29-4 درجة مئوية، يتم لحام الزعانف في الأنبوب لتشكيل وتكوين نوع المبرد.
يتم تجعيد المبادل الحراري الأولي إلى المبادل الحراري الثانوي من خلال صندوق انتقالي، ويتم توصيل منفاخ سحب المداخن بالمبادل الحراري الثانوي، الشعلات مصنوعة من الفولاذ المطلي بالألمنيوم وتصل إلى المصنع مسبقة التشكيل، ثم يتم توصيلها بلوحة على جانب الإدخال للمبادل الحراري الأساسي، يوجد شعلة واحدة لكل مبادل حراري في الفرن.
يتم تثبيت صمام التحكم بالغاز الذي يوفره البائع في مجموعة المبادل الحراري والموقد، يتم توصيله بالموقد من خلال أنبوب ويتم تشكيل غلاف منفاخ دوران الهواء من خلال نفس تكوين الضغط الهيدروليكي مثل المبادل الحراري الأساسي، تم توصيل المحرك المزود من البائع ودوار قفص السنجاب وتوصيلهما بمبيت المنفاخ مع الأقواس، ثم يتم توصيل لوحة لتركيب مجموعة المنفاخ على مجموعة المبادل الحراري.
تتكون الخزانة من بابين ومبيت خزانة ويتم توفير مبيت الخزانة كصفائح فولاذية مسطحة مطلية مسبقاً ويتم وضعها في مكبس هيدروليكي لتشكيل تكوين ثلاثي الجوانب، يتم لصق صفائح العزل المصنوعة من الألياف الزجاجية على جوانب الخزانة، يتم تثبيت الخزانة حول مجموعة الفرن ومثبتة بمسامير وصواميل، يتم تثبيت الأبواب في مقدمة مجموعة الخزانة. التجميع المكتمل محاصر ومجهز للشحن.
يخضع كل فرن مكتمل لسلسلة واسعة من الاختبارات ويتم إجراء فحوصات للتشغيل السليم لمخرج المداخن ومنفاخ دوران الهواء، يتم فحص صمام الغاز للتشغيل السليم ويتم قياس ناتج حرارة الفرن بوحدات حرارية بريطانية.
