電加熱器的設計和計算

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。

二、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、維持介質溫度所需要的功率
KW=C₂M₃△T/864+P
式中：M₃每小時所增加的介質kg/h

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℃

工作加熱的功率為：70258.8 ÷864÷3 = 27.1 kw
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。