کاربردهای کوره الکتریکی در آزمایشگاه

• خاکسترگیری (Ashing)
• آنالیز شیمیایی مواد معدنی
• سینترینگ (Sintering) مواد سرامیکی یا پودری
• عملیات حرارتی فلزات
• خشک‌کردن و گرم‌کردن نمونه‌ها

اجزای کوره الکتریکی

• محفظه داخلی: (Chamber) محلی که نمونه در آن قرار می‌گیرد. از مواد نسوز (مثل سرامیک یا آجر نسوز) ساخته شده تا دما را نگه دارد و تغییر شکل ندهد.
• المنت‌های حرارتی (Heating Elements) : معمولاً از جنس نیکل-کروم (NiCr)، آلیاژ کنثال، یا سیلیکون کاربید (SiC)ساخته و در دیواره‌ها یا کف کوره جاسازی شده‌اند.
• عایق حرارتی (Thermal Insulation): بین المنت‌ها و بدنه بیرونی قرار دارد تا از اتلاف حرارت جلوگیری کند و ایمنی را بالا ببرد.
• ترموکوپل (Thermocouple) : حسگر دما برای اندازه‌گیری و کنترل دقیق حرارت داخل محفظه.
• سیستم کنترل دما (Temperature Controller): معمولاً دیجیتال با PID Controller که امکان تنظیم دما، زمان و نرخ افزایش دما را می‌دهد.
• درب کوره (Door): محفظه را بسته نگه می‌دارد و معمولاً عایق‌دار است تا حرارت بیرون نرود.کوره‌های الکتریکی نسبت به کوره‌های گازی ایمن‌تر و کنترل‌پذیرتر هستند و معمولاً برای کاربردهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی انتخاب بهتری به حساب می‌آیند.
• نحوه عملکرد کوره الکتریکی
  • جریان برق از طریق المنت‌ها عبور می‌کند.
  • المنت‌ها بر اثر مقاومت الکتریکی، داغ می‌شوند و گرما تولید می‌کنند.
  • گرمای تولیدشده به فضای داخلی منتقل شده و دمای نمونه را بالا می‌برد.
  • ترموکوپل دمای داخل را اندازه‌گیری می‌کند و به کنترلر می‌فرستد.

  کنترلر دما را تنظیم و پایدار نگه می‌دارد تا دمای دلخواه حفظ شود.

• عدم لمس بدنه در حین کار (دمای بالا)
• استفاده از دستکش نسوز هنگام قرار دادن نمونه
• تهویه مناسب محیط کار
• بررسی المنت‌ها و ترموکوپل به صورت دوره‌ای

اقدامات پس از استفاده

خنک شدن کامل دستگاه: پیش از تمیزکاری یا جا به جایی، اجازه دهید کوره کاملاً خنک شود.

خاموش کردن دستگاه: پس از اتمام کار، کوره را خاموش کرده و از جریان برق خارج کنید.

بررسی برای نشت یا خرابی: به‌صورت دوره‌ای سیم‌ها، المنت‌ها و قطعات داخلی کوره را بررسی کنید تا از سالم بودن آن‌ها مطمئن شوید.

در صورت بروز حادثه

خاموش کننده آتش: یک خاموش‌کننده آتش مخصوص آتش‌سوزی‌های الکتریکی در نزدیکی کوره داشته باشید.

• تنظیم نمونه‌ها

آماده‌سازی نمونه‌ها: نمونه‌های مورد نظر را برای گرم کردن آماده کنید. اگر مواد شیمیایی خاصی در نمونه وجود دارد که ممکن است در دماهای بالا گازهای سمی آزاد کند، نکات ایمنی مربوطه را رعایت کنید.

بارگذاری نمونه: نمونه‌ها را به دقت و بدون بارگذاری بیش از حد در داخل کوره قرار دهید. باید فاصله‌ای بین نمونه‌ها و دیواره‌های کوره باشد تا جریان حرارت به خوبی انجام شود.

• تنظیم دما و زمان

تنظیم دما: دمای مورد نظر را با استفاده از کنترلر دستگاه تنظیم کنید. دما را به‌تدریج افزایش دهید تا از شوک حرارتی به کوره و نمونه‌ها جلوگیری شود.

تنظیم زمان: اگر کوره قابلیت تنظیم زمان را دارد، زمان مناسب برای حرارت‌دهی را تنظیم کنید و از تایمر استفاده کنید.

• شروع به کار کوره

روشن کردن کوره: کوره را روشن کرده و از مانیتورینگ دما برای بررسی و تثبیت دمای تنظیم‌شده استفاده کنید.

پایش فرآیند: در طول مدت کار کوره، دما و شرایط کوره را به دقت پایش کنید. اگر هرگونه ناهنجاری یا صدای غیرعادی مشاهده کردید، دستگاه را خاموش کنید.

• پایان کار

خنک شدن تدریجی: پس از اتمام فرآیند، ابتدا دستگاه را خاموش کرده و اجازه دهید کوره به طور طبیعی خنک شود. درب کوره را تا زمان خنک شدن کامل باز نکنید.

خارج کردن نمونه‌ها: پس از خنک شدن کامل کوره، نمونه‌ها را با استفاده از ابزارهای مناسب (مثل انبر حرارتی) خارج کنید.

• نگهداری پس از استفاده

تمیز کردن: اگر مواد یا باقی‌مانده‌هایی در داخل کوره وجود دارد، بعد از خنک شدن کوره را به آرامی تمیز کنید.

بررسی دستگاه: دستگاه را از نظر ظاهری بررسی کنید و از سلامت سیم‌ها و قطعات مطمئن شوید.

خاموش کردن نهایی: کوره را از برق بکشید تا از ایمنی کامل اطمینان حاصل شود.

رعایت این مراحل به استفاده بهینه و ایمن از کوره الکتریکی کمک می‌کند و عمر مفید دستگاه را افزایش می‌دهد.

آزمایش کلسیناسیون (Calcination): فرآیندی که در آن مواد جامد معدنی در دماهای بالا تجزیه می‌شوند و اغلب برای حذف آب، دی‌اکسید کربن و دیگر ناخالصی‌ها استفاده می‌شود.

آزمایش‌های ذوب و انجماد: بررسی دمای ذوب و انجماد فلزات و آلیاژها و همچنین تأثیر عناصر مختلف بر دمای ذوب آنها.

آزمایش تشخیص عناصر باقیمانده (Residue Analysis): نمونه‌ها برای تشخیص و اندازه‌گیری عناصر باقیمانده، مانند کربن و گوگرد، در کوره قرار داده می‌شوند.

آزمایش آنیلینگ (Annealing): به منظور نرم کردن فلزات و کاهش تنش‌های داخلی آن‌ها، قطعات فلزی در دماهای خاص و به‌مدت زمان معین حرارت داده می‌شوند و سپس به آهستگی خنک می‌شوند.

آزمایش سرامیک‌سازی و ساخت مواد نسوز: برای تولید مواد سرامیکی و نسوز و بررسی خواص آنها در دماهای بالا.

تجزیه خاکستر و مواد آلی: بررسی ترکیبات خاکستر و مواد آلی در صنایع غذایی و دارویی.

آزمایش مقاومت حرارتی و شوک حرارتی: برای تعیین میزان مقاومت مواد مختلف در برابر حرارت و بررسی رفتار آنها در تغییرات سریع دما.

شیمی فیزیک: به منظور بررسی تغییرات فیزیکی و شیمیایی مواد در دماهای بالا و مطالعه فرآیندهای ترمودینامیکی.