管状炉は、処理する材料や試料を入れた管を加熱することで機能します。炉には外気に曝される発熱体が装備され、管の外側から加熱します。管は特定の用途の要求に応じて、セラミック、石英ガラス、ステンレス鋼、インコネルなど様々な材質で作られます。
管状炉で使用される作業管には様々な種類があります。最も一般的なものは片端管とU字管である。片端管では、ガスは管の中央で燃焼し、排ガスは管の外側から排出される。管は炉の空洞に熱を放射する。U字管では、ガスはU字の片方の脚で燃焼し、排気ガスはもう片方の脚で戻ります。この場合も、管は炉の空洞に熱を放射します。
真空管炉の温度は管の材質とサイズによって異なる。真空管の両端には真空フランジが取り付けられ、炉の設計によっては水冷が必要な場合もあります。
炉に熱を供給するため、熱媒体は炉内の一連の管に循環される。輻射セクションまたは火室では、管はバーナー炎からの直接輻射によって加熱されます。ファイヤーボックスの上部には対流セクションがあり、管は対流によって加熱され、さらに熱回収が行われます。熱伝達流体の温度は、熱伝達が最も盛んな管表面の温度を測定することで決定されます。
炉内のチューブは、通常の使用やスケールやコークスの蓄積により、時間の経過とともに伝熱性能が低下することがあります。チューブの外側にスケールが堆積し、内側にコークスが形成されると、断熱バリアが形成され、熱伝達の有効性が低下します。これは、過熱やチューブの損傷につながる可能性がある。しかし、チューブの寿命を延ばすために、スケールやコークスの蓄積を除去する対策を講じることは可能である。
要約すると、管状炉は処理する材料や試料を入れた管を加熱することで機能します。管は外気に曝された発熱体によって外側から加熱されます。様々なタイプのワークチューブが使用可能で、温度は炉の設計によって異なります。熱伝達のために炉内の管に熱伝達流体を循環させ、断熱バリアーを防いで管の寿命を延ばす対策を講じることができます。
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