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电加热是如何设计的原理介绍
电加热是如何设计的原理介绍,电加热?什么是电加热呢?电加热是对金属材料加热效率*高、速度*快,低耗节能环保型的感应加热设备。 电加热,又名高频加热机、高频感应加热设备、高频感应加热装置、高频加热电源、高频电源、高频电炉。高频焊接机、高周波感应加热机、高周波感应加热器(焊接器)等,另外还有中频感应加热设备、超高频感应加热设备等。应用范围十分广泛。
计量单位
1.功率:W、Kw 1Kw=3.412BTU/hr英热单位/小时=1.36(马力)=864Kcal/hr
2.重量:kg 1Kg=2.204621b(磅)
3.流速:m/min
4.流量:m3/min、kg/h
5.比热:Kcal/(kg℃) 1Kcal/(Kg℃)=1BTU/hr.°F=4186.8J/(Kg℃)
6.功率密度:W/cm2 1W/cm2=6.4516 W/in2
7.压力:Mpa
8.导热系数:W/(m℃) 1 W/(m℃)=0.01J/(cm s℃)=0.578Btu/(ft.h.F)
9.温度:℃ 1F=9/5℃+32 1R=9/5℃+491.67 1K=1℃+273.15
电加热功率计算
加热功率的计算有以下三个方面:
● 运行时的功率 ● 起动时的功率 ● 系统中的热损失
所有的计算应以*恶劣的情况考虑:
● *低的环境温度 ● *短的运行周期
● *高的运行温度 ● 加热介质的*大重量(流动介质则为*大流量)
计算加热器功率的步骤
● 根据工艺过程,画出加热的工艺流程图(不涉及材料形式及规格)。
● 计算工艺过程所需的热量。
● 计算系统起动时所需的热量及时间。
● 重画加热工艺流程图,考虑合适的安全系数,确定加热器的总功率。
● 决定发热元件的护套材料及功率密度。
● 决定加热器的形式尺寸及数量。
● 决定加热器的电源及控制系统。
有关加热功率在理想状态下的计算公式如下:
● 系统起动时所需要的功率:
● 系统运行时所需要的功率:
加热系统的散热量
● 管道
● 平面
式中符号,含义如下:
P 功率:kW Q 散热量:管道为W/m;平面为W/m2
m1 介质重量:kg λ 保温材料的导热数:W/mk
c1 介质比热:kcal/kg℃ δ 保温材料厚度:mm
m2 容器重量:kg d 管道外径:mm
c2 介质比热:kcal/kg℃ L 管道长度:m
m3 每小时增加的介质重量或流量:kg/h S 系统的散热面积:m2
c3 介质比热:kcal/kg℃ △T 介质和环境温度之差或温升:℃
h 加热时间:h
各种物质的比热(25℃) Cal/(g℃) Kcal/(kg℃)
物质 比热 物质 比热 物质 比热 物质 比热
氢气 3.41 松节油 0.42 无定形碳 0.168 铜 0.092
水 1.00 硫酸 0.34 石墨 0.174 银 0.056
石蜡 0.77 硬橡胶 0.34 玻璃 0.20 锡 0.0504
酒精 0.58 二硫化碳 0.24 水泥 0.19 汞 0.033
甘油 0.58 空气 0.24 硫 0.18 铂 0.032
乙醚 0.56 岩盐 0.22 炉渣 0.18 铅 0.031
煤油 0.51 砖石 0.22 镍 0.106 金 0.031
冰 0.50 陶瓷 0.26 钢 0.12 锌 0.0903
软木塞 0.49 混凝土 0.21 生铁 0.13 铝 0.215
橄榄油 0.47 大理石 0.21 铁 0.118 铬 0.11
蓖麻油 0.43 干泥沙 0.20 黄铜 0.090
各种气体和蒸汽的定容定压比热Cal/(g℃) Kcal/(kg℃)
物质 温度 定压比热(Cp) 定容比热(Cv)
氢 16 3.41 2.42
氦 18 1.25 0.75
氨 20 0.51 0.39
水蒸汽 100-300 0.47 0.36
酒精蒸汽 108-220 0.45 0.40
乙醚蒸汽 25-111 0.43 0.40
氮 20 0.25 0.18
一氧化碳 18 0.25 0.18
空气 20-100 0.24 0.17
氧 20 0.22 0.16
二氧化碳 20 0.20 0.15
氯化氢 22-214 0.19 0.13
各种物质的密度
物质 比重 物质 比重 物质 比重
气体(0℃和标准大气压下,g/cm3)
氢 0.00009 甲烷 0.00078
氦 0.00018 乙炔 0.00117
氖 0.00090 一氧化碳 0.00125
氮 0.00125 空气 0.00129
氧 0.00143 一氧化氮 0.00134
氟 0.001696 硫化氢 0.00154
氩 0.00178 二氧化碳 0.00198
臭氧 0.00214 二氧化氮 0.00198
氯 0.00321 氰 0.00234
氪 0.00374 二氧化硫 0.00293
氙 0.00589 溴化氢 0.00364
氡 0.00973 碘化氢 0.00579
煤气 0.00060
氨 0.0007
液体(常温g/cm3)
汽油 0.70 橄榄油 0.92 硝酸 1.50
乙醚 0.71 鱼肝油 0.945 硫酸 1.80
石油 0.76 蓖麻油 0.97 溴 3.12
酒精 0.79 纯水 1.00 水银 14.193
木精 0.80 海水 1.03
煤油 0.80 醋酸 1.049
松节油 0.855 盐酸 1.20
苯 0.88 无水甘油 1.26
矿油 0.9-0.93 二硫化碳 1.29
植物油 0.9-0.93 蜂蜜 1.40
固体(常温 g/cm3)
铸钢 7.80 铅 11.34 有机玻璃 1.18
碳钢 7.80-7.85 镁 1.738 石灰石
2.60-3.0
铸铁 6.80-7.20 锌 7.133 沥青 0.90-1.50
铝 2.70 铬 7.19 白磷 1.82
银 10.49 锰 7.43 碳 1.90-2.30
金 19.302 钠 0.97
铜 8.93 钨 19.254
康铜 8.90 钽 16.60
镍 8.90 锡 5.765
镍铬 8.40 铂 21.45
各种物质的溶点 溶解热 沸点和汽化热
物质 溶点(℃) 溶解热(Cal/g) 沸点(℃) 汽化热(Cal/g)
乙醚 -117 23.54 35 84
酒精 -114 23.54 78 204
二硫化碳 -112 45.3 46.25 84
冰 0 80 100 539
各种保温材料的导热系数和*高使用温度
材料 *高使用温度(℃) 常温下的导热系数(W/mk)
玻璃纤维 300 0.036
岩棉 350 0.044
矿渣棉 350 0.040
膨涨珍珠岩 550 0.047
聚氨脂泡沫塑料 80 0.024
聚苯稀泡沫塑料 60 0.031
硅酸钙 550 0.054
复合硅酸盐毡FHP-VB 700 0.024
复合硅酸盐FHP-V涂料 700 0.024
硅酸铝(干法制造) 400 0.046
硅酸铝(湿法制造) 800 0.046
常用的设计图表
在工程的计算和电加热器的选型中,经常要涉及到一些常用数据,如介质表面的热损失、介质在不同
工况下的温度变化等。为了防止在电加热器工作的同时,对介质的性能和加热元件产生不必要的损伤,下
面列出了部分图表,供选型参考。
1. 强迫对流下加热器功率密度的选择(空气,环境温度20℃)
出口温度℃
出口流速m/min
2. 水表面的热损失(环境温度20℃)
热损失kW/m2
表面温度℃
3. 油或石蜡表面的热损失(环境温度20℃)
热损失kW/m2
表面温度℃
4. 溶融金属表面的热损失(铝、巴氏合金、锡,环境温度20℃)
热损失kW/m2
表面温度℃
5. 陶瓷纤维绝热层表面的热损失(64kg/m3,环境温度20℃
热损失kW/m2
表面温度℃
6. 未保温的钢表面的热损失(环境温度20℃)
热损失kW/m2
表面温度℃
7. 自然对流下环境温度和管表面温度的变化曲线(¢12管径)
管表面温度℃
出口流速m/min
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