電加熱器的設計和計算

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一、電加熱器的設計計算，一般按以下三步進行：
    1、計算從初始溫度在規定的時間內加熱至設定溫度的所需要的功率
    2、計算維持介質溫度不變的前提下，實際所需要的維持溫度的功率
    3、根據以上兩種計算結果，選擇加熱器的型號和數量。總功率取以上二種功率的最大值并考慮1.2系數。
    公式：
    1、初始加熱所需要的功率
      KW = ( C1M1△T + C2M2△T )÷864/P + P/2
       式中：C1C2分別為容器和介質的比熱（Kcal/Kg℃）
            M1M2分別為容器和介質的質量（Kg）
             △T為所需溫度和初始溫度之差（℃）
             H為初始溫度加熱到設定溫度所需要的時間（h）
             P最終溫度下容器的熱散量（Kw）
    2、維持介質溫度抽需要的功率
      KW=C2M3△T/864+P
       式中：M3每小時所增加的介質kg/h

二、性能曲線
    下面是一些在電加熱計算中經常要用到的性能曲線，對我們的設計是很有幫助的。

三、電加熱器設計計算舉例：
    有一只開口的容器，尺寸為寬500mm，長1200mm，高為600mm，容器重量150Kg。內裝500mm高度的水，容器周圍都有50mm的保溫層，材料為硅酸鹽。水需3小時內從15℃加熱至70℃，然后從容器中抽取20kg/h的70℃的水，并加入同樣重量的水。需要多大的功率才能滿足所要的溫度。
    技術數據：
    1、水的比重：1000kg/m3
    2、水的比熱：1kcal/kg℃
    3、鋼的比熱：0.12kcal/kg℃
    4、水在70℃時的表面損失4000W/m2
    5、保溫層損失（在70℃時）32W/m2
    6、容器的面積：0.6m2
    7、保溫層的面積：2.52m2
    初始加熱所需要的功率：
    容器內水的加熱：C1M1△T = 1×（0.5×1.2×0.5×1000）×(70－15) = 16500 kcal
    容器自身的加熱：C2M2△T = 0.12×150×(70－15) = 990 kcal
    平均水表面熱損失：0.6m2×4000W/m2×3h×1/2×864/1000 = 3110.4 kcal
    平均保溫層熱損失：2.52m2×32W/m2×3h×1/2×864/1000 = 104.5 kcal
    (考慮20%的富裕量)
    初始加熱需要的能量為：（16500 + 990 + 3110.4 + 104.5）×1.2 = 70258.8 kcal/kg℃
    工作時需要的功率：
    加熱補充的水所需要的熱量：20kg/H×(70－15)×1kcal/kg℃= 1100kcal
    水表面熱損失：0.6m2×4000W/m2×1h×864/1000 = 2073.6 kcal
    保溫層熱損失：2.52m2×32W/m2×1h×864/1000 = 69.67 kcal
    （考慮20%的富裕量）
    工作加熱的能量為：（1100 + 2073.6 + 69.6）×1.2 = 6486.54 kcal/kg℃
    工作加熱的功率為：6486.54÷864÷1 = 7.5 kw
    初始加熱的功率大于工作時需要的功率，加熱器選擇的功率至少要27.1kw。
    最終選取的加熱器功率為35kw。

常用材料的性能