Tungku pembakaran

Furnace atau juga sering disebut dengan tungku pembakaran adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk pemanasan. Nama itu berasal dari bahasa latin Fornax, oven. Kadang-kadang orang juga menyebutnya dengan kiln.

Furnace sendiri sering di analogikan dengan furnace sebagai keperluan industri yang digunakan untuk banyak hal, seperti pembuatan keramik, ekstraksi logam dari bijih (smelting) atau di kilang minyak dan pabrik kimia lainnya, misalnya sebagai sumber panas untuk kolom distilasi fraksional.

Deskripsi sunting

Adapun bahan bakar yang paling umum untuk furnace modern adalah gas alam, termasuk LPG (liquefied petroleum gas), bahan bakar minyak, batu bara atau kayu. Dalam beberapa kasus pemanasan resistensi listrik juga sering digunakan sebagai sumber panas, jika saja biaya listriknya rendah.

Hampir seluruh furnace menggunakan bahan bakar cair, bahan bakar gas atau listrik sebagai masukan energinya.

Furnace induksi dan busur/arc menggunakan listrik untuk melelehkan baja dan besi tuang.
Furnace pelelehan untuk bahan baku bukan besi menggunakan bahan bakar minyak.

Furnace yang dibakar dengan minyak bakar hampir seluruhnya menggunakan minyak furnace, terutama untuk pemanasan kembali dan perlakuan panas bahan.

Minyak diesel ringan (LDO) digunakan dalam furnace bila tidak dikehendaki adanya sulfur.Idealnya furnace harus memanaskan bahan sebanyak mungkin sampai mencapai suhu yangseragam dengan bahan bakar dan buruh sesedikit mungkin. Kunci dari operasi furnace yangefisien terletak pada pembakaran bahan bakar yang sempurna dengan udara berlebih yangminim. Furnace beroperasi dengan efisiensi yang relatif rendah (serendah 7 persen) dibandingkandengan peralatan pembakaran lainnya seperti boiler (dengan efisiensi lebih dari 90 persen). Hal ini disebabkan oleh suhu operasi yang tinggi dalam furnace. Sebagai contoh, sebuah furnace yang memanaskan bahan sampai suhu 1200 Deg.C akan mengemisikan gas buang pada suhu 1200 Deg.C atau lebih yang mengakibatkan kehilangan panas yang cukup signifikan melalui cerobong.

Dimensi furnace dan kemampuan menghasilkan panasnya dapat ditentukan berdasarkan perhitungan sesuai fungsi dan kebutuhannya. Misalkan furnace untuk kebutuhan pembangkit listrik sudah barang tentu memerlukan dimensi yang besar. Karena untuk menghasilkan uap melalui boiler diperlukan energi panas yang besar pula.

Material furnace juga ditentukan sesuai dengan kebutuhan dan energi apa yang akan digunakannya. Bisa menggunakan dinding terbuat dari plat ss dengan isolasi ceramic fiber, atau menggunakan dinding bata tahan api. Semuanya tergantung sesuai aplikasinya.

Furnace secara luas dibagi menjadi dua jenis berdasarkan metode pembangkitan panasnya: furnace pembakaran yang menggunakan bahan bakar, dan furnace listrik yang menggunakan listrik. Furnace pembakaran dapat digolongkan menjadi beberapa bagian, jenis bahan bakar yang digunakan, cara pemuatan bahan baku, cara perpindahan panasnya dan cara pemanfaatan kembali limbah panasnya. Tetapi, dalam praktiknya tidak mungkin menggunakan penggolongan ini sebab furnace dapat menggunakan berbagai jenis bahan bakar, cara pemuatan bahan ke furnace yang berbeda.

Ruang Pembakaran (Furnace) sunting

Furnace adalah dapur sebagai penerima panas bahan bakar untuk pembakaran, yang terdapat fire gate di bagian bawah sebagai alas bahan bakar dan yang sekelilingnya adalah pipa-pipa air ketel yang menempel pada dinding tembok ruang pembakaran yang menerima panas dari bahan bakar secara radiasi, konduksi, dan konveksi.

Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk melelehkan logam untuk pembuatan bagian mesin (casting) atau untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya (misalnya rolling/penggulungan, penempaan) atau mengubah sifat-sifatnya (perlakuan panas).

Karena gas buang dari bahan bakar berkontak langsung dengan bahan baku, maka jenis bahan bakar yang dipilih menjadi penting. Sebagai contoh, beberapa bahan tidak akan mentolelir sulfur dalam bahan bakar. Bahan bakar padat akan menghasilkan bahan partikulat yang akan mengganggu bahan baku yang ditempatkan di dalam tungku. Untuk alasan ini:

Hampir seluruh tungku menggunakan bahan bakar cair, bahan bakar gas atau listrik sebagai masukan energinya.
Tungku induksi dan busur/arc menggunakan listrik untuk melelehkan baja dan besi tuang.
Tungku pelelehan untuk bahan baku bukan besi menggunakan bahan bakar minyak.
Tungku yang dibakar dengan minyak bakar hampir seluruhnya menggunakan minyak tungku, terutama untuk pemanasan kembali dan perlakuan panas bahan.
Minyak diesel ringan (LDO) digunakan dalam tungku bila tidak dikehendaki adanya sulfur.

Idealnya tungku harus memanaskan bahan sebanyak mungkin sampai mencapai suhu yang seragam dengan bahan bakar dan buruh sesedikit mungkin. Kunci dari operasi tungku yang efisien terletak pada pembakaran bahan bakar yang sempurna dengan udara berlebih yang minim. Tungku beroperasi dengan efisiensi yang relatif rendah (serendah 7 persen) dibandingkan dengan peralatan pembakaran lainnya seperti boiler (dengan efisiensi lebih dari 90 persen). Hal ini disebabkan oleh suhu operasi yang tinggi dalam tungku. Sebagai contoh, sebuah tungku yang memanaskan bahan sampai suhu 1200 derajat Celsius akan mengemisikan gas buang pada suhu 1200 derajat celsius atau lebih yang me ngakibatkan kehilangan panas yang cukup signifikan melalui cerobong.

Seluruh tungku memiliki komponen-komponen:

Ruang refraktori dibangun dari bahan isolasi untuk menahan panas pada suhu operasi yang tinggi.
Perapian untuk menyangga atau membawa baja, yang terdiri dari bahan refraktori yang didukung oleh sebuah bangunan baja, sebagian darinya didinginkan oleh air.
Burners yang menggunakan bahan bakar cair atau gas digunakan untuk menaikan dan menjaga suhu dalam ruangan. Batubara atau listrik dapat digunakan dalam pemanasan ulang/reheating tungku.
Cerobong digunakan untuk membuang gas buang pembakaran dari ruangan
Pintu pengisian dan pengeluaran digunakan untuk pemuatan dan pengeluaran muatan. Peralatan bongkar muat termasuk roller tables, conveyor, mesin pemuat dan pendorong tungku.

Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; referensi tanpa nama harus memiliki isi== Macam Furnace == Furnace adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk pemanasan, seperti ekstraksi logam dari bijih (peleburan) atau di kilang minyak dan pabrik kimia lainnya, misalnya sebagai sumber panas untuk pipa distilasi fraksional . Energi panas untuk bahan bakar furnace didapat dari pembakaran bahan bakar, melalui listrik seperti tungku busur listrik, atau melalui pemanasan dalam tungku induksi Induksi.

Muffle furnace sunting

High temperature muffle-furnace, maximum temperature is 1.473 K (1.200 °C; 2.192 °F).

Muffle furnace adalah tungku dimana bahan subyek dan semua produk pembakaran termasuk gas dan abu terisolasi dari bahan bakar. Setelah pengembangan pemanas listrik temperatur tinggi dengan elemen dan elektrifikasi yang berkembang di negara-negara maju, muffle furnace dengan cepat berubah ke listrik. Saat ini, muflle furnace biasanya berupa sebuah front-loading kotak-jenis oven atau kiln untuk aplikasi suhu tinggi seperti kaca sekering, menciptakan lapisan enamel, keramik dan barang solder dan mematri. Muffle furnace juga digunakan dalam banyak penelitian, misalnya oleh ahli kimia untuk menentukan berapa proporsi sampel yang mudah terbakar dan non-volatile. jenis Vecstar, sekarang bisa menghasilkan kerja suhu sampai 1800 derajat Celcius, yang memfasilitasi aplikasi metalurgi lebih canggih. Muffle furnace yang panjang juga dapat digunakan untuk memanaskan benda yang dibangun di banyak prinsip yang sama dengan jenis kiln kotak tersebut, bentuk tabung hampa panjang, lebar, dan tipis yang digunakan dalam roll untuk menggulung proses manufaktur. Kedua furnace yang disebutkan di atas biasanya dipanaskan sampai suhu yang diinginkan untuk konduksi, konveksi, atau radiasi dan hambatan listrik dari elemen pemanas. Oleh karena itu biasanya tidak ada pembakaran yang terlibat dalam kontrol suhu sistem, yang memungkinkan untuk kontrol jauh lebih besar keseragaman suhu dan menjamin isolasi bahan yang dipanaskan dari produk sampingan pembakaran bahan bakar.

Sebuah muffle furnace, digunakan untuk anil, pengerasan, dan tempering; panas yang diperoleh dengan minyak, yang terkandung dalam tangki A, dan disimpan di bawah tekanan oleh pemompaan pada suatu interval dengan gagang kayu, sehingga bila katup B dibuka minyak yang menguap dengan lewat melalui kumparan pemanas di pintu masuk tungku, dan ketika dinyalakan akan membakar api gas. Kemudian masuk ke dalam tungku C melalui dua luban, dan memutar di bawah D dan di meredam D, berdiri di slab clay tahan api. Pintu ini ditutup oleh dua blok clay tahan api di E. A suhu lebih dari 2000 °F dapat diperoleh dalam tungku dari ruang ini, dan panas yang memang di bawah kendali yang sempurna

Salt bath furnace sunting

Salt bath furnace modern digunakan untuk sejumlah aplikasi perlakuan panas seperti:

Preheating
Austenitizing
Martempering
Pengerasan netral
High-Speed Tool Pengerasan
Tempering Nitridasi
karburizing
heat treatment solution
Dip brazing

sistem modern menawarkan keseragaman kecepatan ramp-up dan pemanasan tinggi dengan suhu dipertahankan untuk dalam waktu 5 derajat di seluruh bath sehingga memberikan hasil pengolahan yang tinggi dan seragam.sekarang ini furnace dipanaskan oleh listrik, minyak atau gas. Dalam pengadaan Salt harus diberikan perhatian khusus pada Bath Furnace sehingga standar keselamatan operator dan persyaratan lingkungan lokal dipenuhi dan teknologi pengolahan limbah yang terlibat memenuhi peraturan pemerintah dan memberikan untuk pengelolaan sampah yang komprehensif dan biaya-efektif seperti sistem pembuangan lumpur efektif. sistem modern termasuk tahap modular untuk mengakomodasi pra-dan pasca-perawatan yang dikombinasikan dengan kontrol penuh Programmable yang menawarkan kemampuan dan pengolahan yang tepat. perlakuan panas yang diaplikasikan dalam alat ini antara lain:

annealing
nitridasi
melting
tempering
pengerasan
pemateri
galvanizing
aluminizing

serta perlakuan Permukaan berbagai logam & paduan

Tanur vakum sunting

Tanur vakum atau vacuum furnace adalah jenis furnace yang dapat memanaskan bahan, biasanya logam, pada temperatur sangat tinggi dan melaksanakan proses seperti mematri, sintering dan perlakuan panas dengan konsistensi tinggi dan kontaminasi rendah.Dalam sebuah vacuum furnace produk dalam tungku dikelilingi oleh ruang hampa. Tidak adanya udara atau gas lainnya mencegah perpindahan panas dengan produk melalui konveksi dan menghilangkan sumber kontaminasi.

Beberapa manfaat dari vakum furnace adalah:

Uniform dalam rentang temperatur 2000-2800 °F (1100-1500 °C)
Suhu dapat dikontrol dalam area kecil
kontaminasi dari karbon oksigen dan gas-gas lain pada produk rendah
pendinginan produk cepat
Proses dapat dikendalikan komputer untuk memastikan berulangnya fasa dalam metalurgi.

Pemanas logam untuk temperatur tinggi biasanya menyebabkan oksidasi cepat, yang tidak diinginkan.Vakum furnace menghilangkan oksigen dan mencegah hal ini terjadi.Gas inert,seperti Argon,biasanya digunakan untuk mempercepat pendinginan logam sampai kembali ke tingkat non-metalurgi (di bawah 400 °F) setelah proses yang diinginkan dalam tungku. Gas inert dapat ditekan untuk dua kali perlakuan atau lebih, kemudian mengalir melalui daerah zona panas untuk mengambil panas sebelum melalui sebuah penukar panas untuk membuang panas. Proses ini diulang sampai suhu yang diinginkan tercapai. Penggunaan umum dari vakum furnace adalah untuk heat treatment baja paduan. Banyak perlakuan panas yang dapat menggunakan vakum furnace misalnya hardening dan tempering dari baja untuk menambah kekuatan dan ketangguhan. Pengerasan melibatkan pemanasan baja ke suhu yang sudah ditentukan, kemudian didinginkan secara cepat. Vacuum furnace yang ideal untuk aplikasi mematri. Mematri merupakan proses perlakuan panas yang digunakan untuk menggabung dua atau lebih komponen dasar logam dengan pelelehan lapisan tipis logam pengisi dalam celah antara logam tersebut. Aplikasi lainnya dari vakum furnace adalah Vacuum karburasi, yang juga dikenal sebagai Tekanan Rendah karburasi atau LPC.Dalam proses ini, gas (seperti asetilen) dimasukkan dengan tekanan parsial ke zona panas pada suhu biasanya antara 1600F dan 1950F. Gas dimasukkan ke dalam molekul konstituen (dalam hal ini karbon dan hidrogen). karbon tersebut kemudian menyebar ke daerah permukaan logam. Hal ini biasanya diulang dalam berbagai durasi input gas dan waktu difusi. Setelah benda kerja sesuai dengan apa yang diinginkan kemudian diinduksi biasanya menggunakan minyak atau gas bertekanan tinggi (HPGQ) berupa nitrogen atau helium kemudian diquenching dengan cepat. Proses ini juga dikenal sebagai pengerasan khusus.

Fluidized-bed furnace sunting

Fluidized-bed furnace adalah tungku berbentuk silinder atau persegi dan terdiri sebuah tungku Panjang Dari Ruang dan Reaksi Ruang untuk penyediaan ledakan Udara atau distribusi gas ke perapian.

Perapian, yang dirancang untuk menyediakan distribusi seragam ledakan di atas penampang seluruh ruang reaksi, adalah sebuah kisi logam atau plat beton dengan sebuah klep. Perapian,Yang dirancang untuk mengatur distribusi ledakan yang seragam di seluruh penampang ruang Reaksi tetap permanent, sebuah kisi logam atau plat bukaan yang terbuat dari beton atau teradang dibuat dari blok keramik berpori yang berupa butiran padat tersuspensi oleh udara atau gas yang mengalir melalui grid dan membentuk fluidized bed di mana interaksi antara bahan padat dan gas berlangsung. Butiran padat tersuspensi dibuat dari udara atau gas yang mengalir membentuk grid di dalam fluidized bed di mana Interaksi antara Bahan berlangsung dalam bentuk padat dan gas. Produk jadi (misalnya, sinter) dibuang dari tungku melalui sebuah pintu di bagian atas dari fluidized bed. Alat penukar panas dipasang di zona fluidized untuk melakukan pemanasan dalam bed selama proses eksotermik (pembakaran) atau untuk memasok panas ke fluidized bed selama proses endotermik (pengurangan).Tungku fluidized-bed Multichamber dengan beberapa bed fluidized sekuensial digunakan untuk proses yang melibatkan pengolahan bahan dalam beberapa langkah pada berbagai suhu dan berbagai komposisi fasa gas.Dibandingkan dengan furnace listrik jenis lain (misalnya, rotary kiln), di dalam fluidized-bed furnace gas dan bahan lebih efektif berinteraksi dan lebih seragam pada produk akhir, fluidized bed furnace juga membuat seintensive mungkin dan otomatisasi proses berlangsung di dalamnya.

Proses proses yg dapat dilakukan di fluidized bed furnace adalah:

Nitro Carburizing
Carbonitriding
Carburizing
Gas Nidriding
Annealing
Normalising
dan proses heat treatment lainnya dalam satu tungku.

Tungku induksi sunting

Tungku induksi atau Tanur induksi bekerja dengan prinsip transformator dengan kumparan primer dialiri arus AC dari sumber tenaga dan kumparan sekunder. Kumparan sekunder yang diletakkan di dalam medan mahnit kumparan primer akan menghasilkan arus induksi. Berbeda dengan transformator, kumparan sekunder digantikan oleh bahan baku peleburan serta dirancang sedemikian rupa agar arus induksi tersebut berubah menjadi panas yang sanggup mencairkannya.

Tanur Busur Listrik sunting

Tanur Busur Listrik atau Electric Arc furnance (EAF) adalah peralatan / alat yang digunakan untuk proses pembuatan logam / peleburan logam, dimana besi bekas dipanaskan dan dicairkan dengan busur listrik yang berasal dari elektrode ke besi bekas di dalam tanur.

Ada dua macam arus listrik yang bisa digunakan dalam proses peleburan dengan EAF, yaitu arus searah (direct current ) dan arus bolak – balik ( alternating current). Dan yang biasa digunakan dalam proses peleburan adalah arus bolak-balik dengan 3 fase menggunakan electroda graphite.

Lihat pula sunting

Referensi sunting

Gray, W.A. and Muller, R (1974). Engineering calculations in radiative heat transfer (edisi ke-1st). Pergamon Press Ltd. ISBN 0-08-017786-7.
Fiveland, W.A., Crosbie, A.L., Smith A.M. and Smith, T.F. (Editors) (1991). Fundamentals of radiation heat transfer. American Society of Mechanical Engineers. ISBN 0-7918-0729-0.
Warring, R. H (1982). Handbook of valves, piping and pipelines (edisi ke-1st). Gulf Publishing Company. ISBN 0-87201-885-7.
Dukelow, Samuel G (1985). Improving boiler efficiency (edisi ke-2nd). Instrument Society of America. ISBN 0-87664-852-9.
Whitehouse, R.C. (Editor) (1993). The valve and actuator user's manual. Mechanical Engineering Publications. ISBN 0-85298-805-2.
Davies, Clive (1970). Calculations in furnace technology (edisi ke-1st). Pergamon Press. ISBN 0-08-013366-5.
Goldstick, R. and Thumann, A (1986). Principles of waste heat recovery. Fairmont Press. ISBN 0-88173-015-7.
ASHRAE (1992). ASHRAE Handbook. Heating, ventilating and air-conditioning systems and equipment. ASHRAE. ISBN 0-910110-80-8. ISSN 1078-6066.
Perry, R.H. and Green, D.W. (Editors) (1997). Perry's Chemical Engineers' Handbook (edisi ke-7th). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049841-5.
Lieberman, P. and Lieberman, Elizabeth T (2003). Working Guide to Process Equipment (edisi ke-2nd). McGraw-Hill. ISBN 0-07-139087-1.