REFECTION FOUR ELECTRIQUE
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 PRESENTATION DU FOUR

Interieur du four
VOLUME UTILE 40L PUISSANCE 3450W APRES RENOVATION
Plaque d'enfournement 300mm x 300mm Mulcorit Temp. maxi : 1300°C. Monté à 1250°C en 7h30.

L'objectif de la rénovation est de diminuer le poids de l'isolation pour abaisser l'inertie thermique du four.
Le changement d'isolation a permis de passer la consommation pour une cuisson à 1250°C de 42 KWh à 25KWh, le temps de cuisson est passé de 16 heures à 7h30.


REFECTION DE L'ISOLATION DU FOUR
 
Démontage du four  Démontage du four

1° DEMONTAGE DE L'ISOLATION INTERNE DU FOUR

Attention aux poussières dégagées en cours de démontage (Port du masque)
Après de nombreuses cuissons les matériaux sont fragiles, des fissures se sont produites.

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Démontage du four
Mise en place de la fibre céramique et des briques support pour la charge.

Démontage du four
Mise en place de la fibre céramique rigide.

Démontage du four
Mise en place de la voute.

2° REMONTAGE DE L'ISOLATION

Attention aux poussières dégagées en cours de montage, la fibre céramique rigide haute température est toxique (Port du masque, ventilation et utilisation du cutter)
A la première cuisson le liant de la fibre céramique se consume, prévoir une ventilation. Pendant cette phase les plaques se déforment facilement, pour la voute prévoir un système de maintien.
Le retrais de la fibre rigide est important, après la première cuisson des espaces entre les plaques apparaissent, il est possible de les combler avec des bandes coupées à la bonne largeur.

HAUT


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 1300°C R doit se situer entre 0.5 et 0.8, plus le R est haut plus l'isolation est performante.

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 0.65 et une température dans le four de 1300°C les pertes par m² d'isolation sont de 1850W.
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.
Attention pour les petits fours la surface de la face externe de l'isolation est nettement plus importante que la surface de la face interne. Il est possible de faire la moyenne des deux surfaces pour le calcul.


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.

- Isolation de mon four électrique  
  • 1.5 mm de tole INOX
  • 30 mm de laine de roche 650°C
  • 30 mm de silicate de calcium (résistance pyroscopique 1000 °C)
  • 50 mm de fibre céramique densité 0.128 (résistance pyroscopique 1300 °C)
  • 25 mm de fibre rigide céramique 1400°C

  • TOTAL = 135 mm avec un R approximatif de 0.65 à 1300°C

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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.
    La manipulation des résistances qui on déja été utilisées demandes de grandes précaussions, elles sont très fragiles. Si des déformations doivent être faites il est indispensable de les chauffer avec un chalumau pour les faire rougir, ainci il est possible de leur donner une nouvelle forme.


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