FOUR ELECTRIQUE
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 PRESENTATION DU FOUR ELECTRIQUE

Four ouvert
FOUR ELECTRIQUE 1280°C  3400W  240V (15A)
Interieur du four
VOLUME UTILE 35L
Plaque d'enfournement 300mm x 300mm Mulcorit Temp. maxi : 1280°C


CONSTRUCTION DU FOUR
 
Stracture du four


1° CONSTRUCTION DE LA STRUCTURE METALIQUE DU FOUR
  • La carcasse du four est en cornière de 40x40mm soudé à l'arc, les dimensions extérieures sont: hauteur totale 800mm (pieds 130mm), largeur 630mm, profondeur 555mm. Sur la face arrière un plat de 50mm est ajouté, il va recevoir les bornes de connections électriques des résistances et du thermocouple. Sous le four un renfort en cornière de 35x35mm supporte le poids de l'isolation.
  • La carcasse de la porte est en cornière 35x35mm, les dimensions extérieures sont: hauteur 605mm, largeur 630mm, profondeur 155mm.
  • L'articulation de la porte est faite par 2 boulons M10 supportés par une potence également articulée par 2 boulons M10.
  • Protéger efficacement l'acier de la corrosion avec un bon antirouille, pendant la cuisson l'eau dégagée par les poteries  sous forme de vapeur  traverse les couches d'isolations et se condense sur la face intérieure des tôles du four.
  • Le capotage du four est en tôle acier peinte de 1.5mm, celui de la porte est en tôle inox de 1.5mm. Les tôles sont rivetées sur la structure en cornière.

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Isolation des parois du four


2° ISOLATION DU FOUR

- Choix de l'isolation
Il existe 4 caractéristiques principales à regarder pour choisir un isolant: La résistance à la température, le pouvoir isolant, la capacité thermique spécifique (pouvoir d'un matériau à emmagasiner la chaleur), le prix.

En règle générale les matériaux qui résistent bien à la température (1300°C) sont cher et peut isolant, les matériaux avec une faible capacité thermique (légers) et un bon pouvoir isolant ne résistent pas aux hautes températures.
La capacité thermique ne doit pas être négligée, dans un four une grande partie de l'énergie consommée est absorbée par l'isolation du four pendant la monté en température et restituée au cours du refroidissement. Ce phénomène donne de l'inertie au four, il est long à chauffer et consomme plus.

Pour une isolation mono-couche de four haute température la fibre céramique offre un compromis acceptable.
Une isolation multicouche est plus performante, elle permet de choisir différents matériaux en fonction de la température qui décroit dans l'isolation de l'intérieur vers l'extérieure du four.



- Calcul de l'isolation

Différence de température en °C entre les 2 faces d'un mètre carré d'isolant pour le passage d'un watt :
R  (m².°C/W) = Epaisseur (m) / Conductivité thermique (W/mK)

Pour calculer le R d'une isolation multicouche additionner les R de chaque épaisseur d'isolant.
Pour un four qui monte à 1250°C R doit se situer entre 0.5 et 0.8

Puissance perdue par un mètre carré d'isolation à la température maximale du four en régime stabilisé:
P perte (watt/m²) = (Température de la face  interne (°C) - Température de la face externe (100°C)) / R
Puissance perdue par les 6 faces du four à la température maximale en régime stabilisé:
P perte totale (watt) = ( P perte face 1(watt/m²) x Surface face 1(m²)) + ( P perte face 2(watt/m²) x Surface face 2(m²)) + ....

Pour un R à 0.6 et une température dans le four de 1250°C les pertes par m²d'isolation sont de 1900W. Pour que le four monte sans peine à sa température maximale la puissance des résistances doit être le double de celle des pertes.

Différence de température entre les deux faces de chaque couche d'isolant à la température maximale du four en régime stabilisé:
T (°C) = R de la couche (m².°C/W) x P perte (watt)

Pour trouver la température maximale à la quelle chaque couche d'isolant est soumise soustraire les différences de températures en partant de la température de la face interne.


Matériaux d'isolation Prix Masse volumique  Température max
d'utilisation
Conductivité
thermique(W/mK)
  €/dm³ (Kg/m³) °C à 500°C à 1000°C à 1200°C
Tole inox 25 7800 300 30 x x
Laine de roche HT 0.2 200 550 0.10 x x
Béton cellulaire 0.15 350 600 0.15 x x
Vermiculite 2.6 400 900 0.21 x x
Silicate de calcium 2 250 1000 0.10 0.17 x
Brique légère (type 26) 2.8 900 1450 0.26 0.38 0.45
Brique légère (type 23) 2.3 550 1250 0.20 0.26 0.30
Isolant microporeux 15 250 1000 0.03 0.05 x
Board 1000°C (fibre rigide bio) 3.8
320 1000 0.12 0.20 x
Board 1300°C(fibre rigide bio) 5.4
360 1300 0.12 0.23 0.3
Board 1450°C(fibre rigide Toxique) 6.2 290 1450 0.10 0.20 0.25
Fibre céramique 1100°C 1.2 220 (comprimée) 1100 0.16 0.35 x
Fibre céramique 1300°C 1.3 130 (comprimée) 1300 0.15 0.36 0.5
Fibre céramique 1400°C (Toxique) 2
130 (comprimée) 1280 0.13 0.28 0.41
(Valeurs variables en fonction des fournisseurs)


- Montage de l'isolation (multicouche)
Les matériaux doivent être coupés avec précision avec une scie égoïne ou un cutter pour ne pas avoir de trou à l'assemblage, s'il reste des trous boucher les avec une patte réfractaire ou de la fibre.

La couche extérieure de l'isolation et installée en premier sur la sole le fond et les cotés avec une légère pression et en quinconce pour immobiliser les différents panneaux. Pour la sole attention au poids que doivent supporter les isolants, ajouter des "pieds" en briques légères à la verticale des côtés et du fond. Puis battissez la face intérieure et le tour de porte avec une colle qui soudera les briques entre elle à la première cuisson.
Pour finir monter la voûte de l'intérieur vers l'extérieure en finissent par la tôle. Pour une construction en brique bâtir une voûte qui s'appuie solidement sur les cotes du four, autre solution trouver un matériau sous forme de plaque qui est plus large que l'intérieur du four.



- Isolation de mon four électrique  
  • 1.5 mm de tole INOX
  • 30 mm de laine de roche 650°C
  • 60 mm de silicate de calcium (résistance pyroscopique 1000 °C)
  • 64 mm de brique densité 0.8 (résistance pyroscopique 1300 °C)

  • TOTAL 155 mm

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    3° MONTAGE DES RESISTANCES

    - Choix des résistances
    Il existe plusieurs alliages et plusieurs diamètre de fil pour réaliser des résistances, la température max d'utilisation du four est le principal criter pour faire ce choix. Pour une bonne durée de vie des résistances le diamètre du fil ne doit pas être trop petit (>1.8mm) et un taux de charge  pas trop important (<1.5 W/cm²)
    Pour du fil qui monte à 1400°C en fonction du diamètre les valeurs usuelles de résistance au mètre sont:
    - Pour 1.9mm de diamètre: 0.51Ohm au mètre, surface au mètre 60cm²
    - Pour 2mm de diamètre: 0.46 Ohm au mètre, surface au mètre 63cm²
    - Pour 2.25mm de diamètre: 0.36 Ohm au mètre, surface au mètre 71cm²
    - Pour 2.4mm de diamètre: 0.32 Ohm au mètre, surface au mètre 75cm²
    - Pour 2.5mm de diamètre: 0.29 Ohm au mètre, surface au mètre 79cm²

    - Calcul des résistances
    Formules:
    P
    (puissance en watts) = U (tension en volt) x I (intensité en ampère)   d'ou  I=P/U 
    P(puissance en watts)= (tension en volt) / R (résistance en ohm)   d'ou  R=U²/P 
    R (résistance en ohm) = U (tension en volt) / I (intensité en ampère)    d'ou  U=RxI et I=U/R

    Dans mon four:
    Pour pouvoir brancher le four sur une prise de courant classique j'ai fixé l'intensité maximale à 15A sous 230V la puissance est de 3450W.
    Cette puissance est suffisante pour un four de 60 litres avec une bonne isolation.
    La résistance aux bornes du four doit donc être de 15 Ohm à froid, pour arriver à cette valeur il existe plusieurs possibilités de couplage.
    Pour atteindre la valeur de 15 Ohm avec du fil de 2.25mm de diamètre 41.5m sont nécessaire.
    La surface de ce fil est de 2947cm² avec une puissance de 3450W le taux de charge est de 1.17 W/cm²

    Couplages de résistances
    - Couplage des résistances
    Pour plus de facilité au montage et limiter les risques la résistance est décomposée en plusieurs tronçons.
    Les 4 schémas ci-dessus montrent les différents couplages possibles:
    - De J1 à J2: Une résistance unique, la valeur de la résistance est égale à la résistance du four.
    - De J3 à J4: Des résistances en série, la somme des résistances est égale à la résistance du four.
    - De J5 à J6: Des résistances en parallèle, si la résistance de chaque branche est égale la valeur de chaque résistance est égale à la résistance du four multipliée par le nombre de résistance.
    - De J7 à J8: Une combinaison de résistance en série et en parallèle, si les résistances sont identiques dans le cas ci-dessus les résistances ont la même valeur que la résistance du four.

    Dans mon four:
    3 résistances sont couplées en série, deux résistances de 6.5 Ohm pour les cotés et une résistance de 2 Ohm pour le bas du four.

    - Montage 
    Il existe 2 façons de monter les résistances dans un four, sur des tubes en alumines placés au centre des boudins ou dans des encoches sur les parois de l'isolation. Dans tous les cas il est préférable d'ajouter une petite résistance dans une gorge sur le sol du four pour équilibrer la température entre le haut et le bas.


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