مقدمه
برای سنتز یک ماده شیمیایی، خارج نمودن آب موجود در ساختار یک ماده و یا سوزاندن یک ماده میتوان از کوره استفاده کرد. در آزمایشگاههای شیمی برای کلسینه نمودن مواد سنتزی، شکستن پیوندهای شیمیایی یا ذوب مواد از کورهها استفاده میکنند. اصولا باید کورهها قابلیت تنظیم برای افزایش دما وکاهش دما باشند. بسته به نوع و مدل هر کوره میزان دمای تولیدی تا ۱۱۰۰ و حتی ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد میتواند باشد. البته کورههایی نیز وجود دارند که قابلیت تولید دمای بالاتری را نیز دارند. کاربر همواره بسته به نیاز خود به انتخاب کوره میپردازد. به منظور مطالعات آزمایشگاهی بکارگیری کورههای دارای این محدوده دمایی ذکر شده مناسب است.
کورهها بسته به منبع تامین انرژیشان به دو دسته کورههای گازی و الکتریکی تقسیمبندی میشوند. امروزه بیشتر کورههای آزمایشگاهی الکتریکی هستند و کسی از کورههای گازی استفاده نمیکند یکی از مزایای اصلی کورههای الکتریکی نسبت به کورههای گازی حفظ درجه حرارت در بازه زمانی طولانیتر و ایمنی بیشتر است.
کوره الکتریکی
کوره الکتریکی (شکل ۱) از اجزای زیر تشکیل شده است:
– محفظهای کاملا عایق شده با آجر نسوز ُسیمان نسوز و پنبه نسوز
– المنتهای قوی در محفظه میتواند دمایی تا حدود ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد را ایجاد کند
– ترموستات و ترمومتر دیجیتال
– تایمر دیجیتال جهت دادن برنامه دمایی
– بدنه خارجی از ورق روغنی با پوشش رنگ الکترواستاتیک
– خروجی برای خروج بخار هوا و گازهای تولید شده حین حرارت دهی
برای انتخاب کوره مناسب باید به پارامترهای محدوده دمایی، سایز کوره (با توجه به نوع استفاده کوره توسط کاربر قابل انتخاب است)، نوع ترموکوپل، آنالوگ و دیجیتال بودن کوره دقت نمایید. با توجه به این که آخرین مرحله سنتز بیشتر نمونههای شیمیایی استفاده از کوره است، بهتر است نمونه را در آون یا محیط هوا خشک نمایید و سپس از کوره استفاده کنید، بعضی از نمونهها ممکن است به تغییرات ناگهانی دما حساس باشند بنابراین کاربرانی که با این نوع مواد شیمیایی کار میکنند باید از کورههای قابل تنظیم دما استفاده نمایند، نحوه کار این نوع از کورهها به گونهای است کاربر میتواند نحوه افزایش دما، کاهش دما، دمای ثابت و مدت زمان هر کدام از این مراحل را تعیین نماید به عنوان مثال یک ماده باید به مدت ۱۲ ساعت در دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد قرار گیرد و به تغییرات ناگهانی دما حساس است کاربر میتواند کوره را به صورت زیر تنظیم نماید:
- افزایش دما از دمای محیط به دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد با افزایش ۲ درجه سانتیگراد در هر دقیقه
- رسیدن کوره به دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد و ثابت ماندن این دما به مدت ۱۲ ساعت
- کاهش دما از دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد به دمای محیط با کاهش ۵ درجه سانتیگراد در هر دقیقه
کاربردهای کوره الکتریکی
کورههای الکتریکی بیشتر در موسسات آموزشی و تحقیقاتی برای سنتز مواد شیمیایی یا ذوب مقدار اندکی از فلزات به کار میروند.
در کارگاههای سفال سازی، سرامیک سازی و شیشهگری مورد استفاده قرار میگیرند.
در صنعت نیز کوره کاربردهای مختلفی دارد به عنوان مثال از کورهها برای پیش گرمایش مواد اولیه ورودی به برجهای تقطیر استفاده میکنند که این نوع کورهها برای تولید حرارت بیشتر از گاز استفاده میکنند اما برای صنعت ذوب از کورههای القایی (شکل ۲) استفاده میکنند که دارای راندمان بالاتر، سرعت شروع به کار بالاتر، دارا بودن بخش کنترل کامل الکترونیکی، اپراتوری بسیار ساده و عدم تولید آلودگی به دلیل عدم وجود گاز و شعله اکسید کننده است.