Как рассчитать мощность нагревателя?

Следуя нескольким практическим правилам из данной статьи, вы сможете определить требуемую мощность для вашей задачи по нагреву.

Расчет требуемой мощности для обогрева системы - простой процесс, если учитываются все параметры тепловой энергии, включая поступающую в систему и исходящую из нее. 

Необходимо учитывать следующие параметры для расчета выделения тепла:

  • Количество тепла при начальном нагреве для запуска системы. Обычно берется диапазон от температуры окружающей среды до желаемой температуры работы.

  • Потери тепла в окружающую среду из-за теплопроводности, конвекции и излучения.

  • Нагрев обрабатываемого материала во время работы.

  • Нагревание материала, протекающего в процессе, например жидкости, которая будет нагреваться и перекачиваться для использования в другом месте.

  • Потери из-за фазовых превращений материалов либо во время первоначального нагрева, либо во время обработки (плавление твердого вещества в жидкость или кипение жидкости в газ).

К счастью, такая точность обычно не требуется, поскольку в большинстве систем отопления используются регуляторы температуры, а это означает, что можно использовать быстрый расчет, чтобы вы могли начать работу.


Как рассчитать мощность нагревателя?


Перед началом расчетов важно понять разницу между энергией и мощностью и их соотношение с требованиями к мощности.

  • В метрических единицах мощность измеряется в ваттах (Вт), а энергия - в ватт-часах (Вт x час).

  • В британских единицах измерения мощность измеряется в британских тепловых единицах в час (БТЕ / час), а энергия - в БТЕ. БТЕ - это количество энергии, необходимое для нагрева 1 фунта воды на 1 ° F (в частности, от 39 ° до 40 ° F).

Думайте о мощности как о скорости использования энергии. Лампочка на 60 ватт потребляет 60 ватт-часов энергии за один час.

Также следует отметить, что разница между начальной температурой и желаемой конечной температурой работы обычно обозначается как дельта Т (ΔT). Если процесс запускается при комнатной температуре, скажем 22 ° С, а температура работы составляет 250 ° С, тогда ΔT составляет 250–22 ° С, или 228 ° С.

Ниже приведены некоторые полезные рекомендации по нагреванию различных материалов в разных ситуациях.

Расчет мощности ТЭНа для нагрева жидкости в резервуаре

Для того, чтобы точно рассчитать мощность нагревателя, который сможет нагреть определенный объем жидкости за требуемое время, нужно произвести два расчета. Кроме нужной для нагрева мощности нужно подсчитать теплопотери при данном процессе. И уже результат этих двух вычислений позволит определить мощность самого нагревателя.

Мощность электронагревателя = Мощность для нагрева до определенной температуры + Теплопотери

Расчет мощности для нагрева жидкости

Для того, чтобы произвести расчет необходимой мощности, которая потребуется для подогрева определенного объема жидкости до нужной температуры, воспользуемся такой формулой:

Р = (М · с · (t₁ - t₂) · 1.2) / (860 ·Т)

Тут Р – мощность для нагрева в кВт

М – вес нагреваемой жидкости в кг

с – удельная теплоемкость нагреваемой жидкости в ккал/кг·°С

(t₁ - t₂) – разница между температурой, до которой надо нагреть жидкость и начальной температурой в градусах Цельсия

Т – за какое время нужно провести нагрев в часах

1.2 – коэффициент запаса, который связан с нестабильным напряжением сети питания и производственными допусками

 

Для того, чтобы определить массу жидкости, нужно воспользоваться простой формулой и плотность умножить на объем.

В таблице приведены значения плотности и удельной теплоемкости самых распространенных жидкостей для нагрева погружными и врезными нагревателями для резервуаров.

Тип жидкости

Плотность

Удельная теплоемкость

Вода

1

1

Битум

1,1

0,58

Минеральное масло

0,9

0,5

Соляная кислота

1,2

0,6

Уксусная кислота

1,1

0,51

Азотная кислота

1,5

0,66

Расчет теплопотерь

Для того, чтобы определить мощность, компенсирующую теплопотери, воспользуемся формулой:

Ртеплопотерь = (S · (t₁ - to) · K · 1.2) / 860

S – площадь поверхности резервуара, на которой осуществляется теплообмен с окружающей средой в квадратных метрах

(t₁ - to) – разница между конечной температурой жидкости и температурой окружающей среды в градусах цельсия

K – коэффициент теплообмена в ккал/час · м2 · °C

Коэффициент теплообмена зависит от толщины изоляции резервуара и скорости ветра снаружи.

Тип размещения резервуара и скорость ветра

Толщина изоляции, см

Нет

2,5

5

10

Внутри помещения

9

1,7

1

0,55

Наружное размещение, ветер до 10 км/ч

12

2,1

1,1

0,59

Наружное размещение, ветер до 45 км/ч

30

2,3

1,2

0,61

Наружное размещение, ветер до 90 км/ч

49

2,4

1,3

0,62

Существует множество других уравнений, которые можно использовать для получения точных оценок энергии, необходимой для нагрева веществ в различных ситуациях. Числа, рассчитанные по этим формулам, действительно учитывают типичные потери в большинстве случаев и дадут число, более чем достаточное для доведения вашего технологического процесса до температуры за требуемое время.

Для более сложных систем нагрева команда инженеров ТЭН24 может помочь с вашими расчетами и предоставить решения для ваших задач по нагреву.





Возврат к списку


Задать вопрос

Логотип ТЭН 24
Для того, чтобы купить нагреватели или задать вопрос специалисту заполните форму или просто позвоните по телефонам