هنگام انتخاب یا طراحی عناصر گرمایش الکتریکی مانند لولههای گرمایش الکتریکی، سیمهای اجاق برقی، بخاریهای برقی و غیره، ابتدا باید پارامترهایی مانند محیط گرمایش، دمای کارکرد و قدرت گرمایش در نظر گرفته شود. در طراحی فرآیند گرمایش، انتخاب قدرت گرمایش مناسب بسیار مهم است که به طور مستقیم بر دمای گرمایش و زمان گرمایش محیط گرمایش تأثیر می گذارد.
گرمایش الکتریکی لیلین زیر ارزش تئوری توان حرارتی مورد نیاز برای گرمایش متوسط را معرفی میکند و عواملی مانند راندمان حرارتی، جذب گرما و اتلاف حرارت را شامل نمیشود و عموماً فقط برای مرجع طراحی است. برای انتخاب واقعی توان لوله گرمایش الکتریکی، می توانید به مقادیر تجربی رایج برای تبدیل و انتخاب معادل مراجعه کنید که نسبتا دقیق خواهد بود.
1. ایده محاسبه قدرت گرمایش گرمایش متوسط لوله گرمایش الکتریکی:
1. نسبت متوسط گرمایش، کیفیت متوسط و نسبت ظرفیت گرمایی را تعیین کنید.
2. تفاوت دمای گرمایش و زمان مورد نیاز را تعیین کنید.
3. برای بدست آوردن مقدار توان، فرمول را جایگزین کنید.
2. محاسبه توان حرارتی محیط مایع گرمایشی، با در نظر گرفتن آب به عنوان مثال:
توان مورد نیاز (کیلووات)=وزن آب (کیلوگرم) * اختلاف دما * ظرفیت گرمایی ویژه آب {kJ/(kg·℃)}/زمان (ثانیه)
شرح مثال
قدرت لوله گرمایش الکتریکی مورد نیاز برای گرم کردن 100 کیلوگرم آب از دمای اولیه آب 10 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد در 60 دقیقه (3600 ثانیه) چگونه است؟
ظرفیت گرمای ویژه معمولی آب: 4.2 کیلوژول / (کیلوگرم · ℃)
اختلاف دمای گرمایش: 60-10=50℃
جایگزینی فرمول برای محاسبه توان حرارتی=100*50*4.2/3600≈5.8KW
مقدار توان عنصر گرمایش الکتریکی مورد نیاز را می توان با تقسیم فرم گرمایش الکتریکی مختلف بر یک ضریب بازده حرارتی معین (مانند 0.8-0.9) بدست آورد.
ظرفیت مخزن آب معمولی مربوط به قدرت مورد نیاز برای هر 10 درجه گرم شدن است
ظرفیت/قدرت مخزن آب 3KW 6KW 9KW 12KW 15KW
100 لیتر 25-30 دقیقه 12-15 دقیقه 8-10 دقیقه 6-7 دقیقه 5-6 دقیقه
200 لیتر 50-60 دقیقه 25-30 دقیقه 16-20 دقیقه 12-14 دقیقه 10-12 دقیقه
300 لیتر 36-45 دقیقه 24-30 دقیقه 18-21 دقیقه 15-18 دقیقه
500 لیتر 40-50 دقیقه 30-35 دقیقه 25-30 دقیقه
ظرفیت/قدرت مخزن آب 15KW 30KW 50KW 60KW 90KW
1000 لیتر 50-60 دقیقه 25-30 دقیقه 15-18 دقیقه 12-15 دقیقه 8-10 دقیقه
2000 لیتر 50-60 دقیقه 30-36 دقیقه 24-30 دقیقه 16-20 دقیقه
3000 لیتر 45-54 دقیقه 36-45 دقیقه 24-30 دقیقه
5000 لیتر 60-75 دقیقه 40-50 دقیقه
جدول فوق مربوط به مخازن آب بسته است و برای سیستم های گردش سیال و حرارتی کاربرد ندارد. مخزن آب پیش فرض پر از آب است، در صورت پر نشدن باید با توجه به ظرفیت واقعی تبدیل شود.
3. روش محاسبه توان حرارتی با در نظر گرفتن عوامل تلفات حرارتی و جذب حرارت:
توان مورد نیاز برای گرم شدن محیط:
kw=(C1M1ΔT+C2M2ΔT)+864/p+p/2
جایی که:
C1 و C2 به ترتیب گرمای مخصوص ظرف و محیط هستند (kcal/kg℃)
M1 و M2 جرم ظرف و متوسط (کیلوگرم) است.
ΔT تفاوت بین دمای مورد نیاز و دمای اولیه (℃) است.
H زمان مورد نیاز برای گرم کردن دمای اولیه تا دمای تنظیم شده (h) است.
P اتلاف حرارت ظرف در دمای نهایی (kw) است.
محاسبه توان فوق الذکر توان حرارتی است که با در نظر گرفتن جامع جذب حرارت و اتلاف حرارت ظرف و محیط بدست می آید که دقت نسبتاً بیشتری دارد. برای محاسبه توان حرارتی بخاری های برقی، دیگ ها، کوره ها، مخازن آب، مخازن نفت، کوره ها و سایر شرایط کاری مناسب است.