功率密度的计算2.doc
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功率密度的计算2.doc
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电加热设备设计参考资料:
备注:
以下数据,由盐城市兴唐电加热设备有限公司提供,仅供参考。
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=6.4516W/in2
7.压力:
Mpa
8.导热系数:
W/(m℃)
1W/(m℃)=0.01J/(cms℃)=0.578Btu/(ft.h.F)
9.温度:
℃
1oF=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
启动时的功率
系统中的热损失
所有的计算应以最恶劣的情况考虑:
最低的环境温度
最短的运行周期
最高的运行温度
加热介质的最大重量(流动介质则为最大流量)
设计电加热器系统的步骤
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
有关加热功率计算的参考数据(如需更多数据,请来电、来函咨询)
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
导热油
0.46
玻璃
0.200
水
1.00
丙醇
0.67
二氧化碳
0.24
银
0.056
冰
0.50
丁醇
0.69
氨
0.52
锡
0.051
酒精
0.58
丙酮
0.51
空气
0.24
汞
0.033
甘油
0.58
石油
0.52
软木塞
0.49
锌
0.090
石蜡
0.77
沥青
0.40
铝
0.215
煤油
0.51
蜂蜡
0.82
硬橡胶
0.34
炉渣
0.180
机油
0.40
醋酸
0.42
ABS塑料
0.35
镍
0.106
松香水
0.42
硫磺
0.24
陶瓷
0.26
钢
0.120
氮气
0.25
硫酸
0.34
混凝土
0.21
生铁
0.130
苯
0.34
橄榄油
0.47
岩盐
0.22
铁
0.118
甲苯
0.44
蓖麻油
0.43
无定形碳
0.17
黄铜
0.090
萘
0.40
天然气
0.60
硫
0.18
铜
0.092
甲醇
0.60
氯化氢
0.20
水泥
0.19
石墨
0.174
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
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
鱼肝油
0.95
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
14.20
木精
0.80
海水
1.03
煤油
0.80
醋酸
1.05
松节油
0.86
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)
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最高使用温度
材料
最高使用温度(℃)
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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- 功率密度 计算