电加热器功率计算
电加热器功率计算
集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
一、一般按以下三步进行电加热器的设计计算：
1.计算维持介质温度不变的前提下，实际所需要的维持温度的功率
2.计算从初始温度在规定的时间内加热至设定温度的所需要的功率
3.根据以上两种计算结果，选择加热器的型号和数量。总功率取以上二种功率的最大值并考虑1.2系数。
公式：
1.维持介质温度抽需要的功率
KW=C2M3△T/864+P
式中：M3每小时所增加的介质kg/h
2.初始加热所需要的功率
KW = ( C1M1△T + C2M2△T )÷ 864/P + P/2
式中：C1C2分别为容器和介质的比热（Kcal/Kg℃）
M1M2分别为容器和介质的质量（Kg）
△T为所需温度和初始温度之差（℃）
H为初始温度加热到设定温度所需要的时间（h）
P最终温度下容器的热散量（Kw）
二、电加热性能曲线下面是一些在电加热计算中经常要用到的性能曲线。
三、设计计算举例：
有一只开口的容器，尺寸为宽500mm，长1200mm，高为600mm，容器重量150Kg。内装500mm高度的水，容器周围都有50mm的保温层，材料为硅酸盐。水需3小时内从15℃加热至70℃，然后从容器中抽取20kg/h的70℃的水，并加入同样重量的水。需要多大的功率才能满足所要的温度。
技术数据：
1、水的比重：1000kg/m3
2、水的比热：1kcal/kg℃
3、钢的比热：0.12kcal/kg℃
4、水在70℃时的表面损失4000W/m2
5、保温层损失（在70℃时）32W/m2
6、容器的面积：0.6m2
7、保温层的面积：2.52m2
初始加热所需要的功率：
容器内水的加热：C1M1△T = 1×（0.5×1.2×0.5×1000）×(70－15) = 16500 kcal
容器自身的加热：C2M2△T = 0.12×150×(70－15) = 990 kcal
平均水表面热损失：0.6m2 × 4000W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = 3110.4 kcal
平均保温层热损失：2.52m2 × 32W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = 104.5 kcal
(考虑20%的富裕量)
初始加热需要的能量为：（16500 + 990 + 3110.4 + 104.5）×1.2 = 70258.8 kcal/kg℃
工作时需要的功率：
加热补充的水所需要的热量：20kg/H × (70－15)×1kcal/kg℃ = 1100kcal
水表面热损失：0.6m2 × 4000W/m2 × 1h × 864/1000 = 2073.6 kcal 保温层热损失：2.52m2 × 32W/m2 × 1h × 864/1000 = 69.67 kcal
（考虑20%的富裕量）
工作加热的能量为：（1100 + 2073.6 + 69.6）×1.2 = 6486.54 kcal/kg℃
工作加热的功率为：6486.54 ÷864÷1 = 7.5 kw
初始加热的功率大于工作时需要的功率，加热器选择的功率至少要27.1kw。
最终选取的加热器功率为35kw。
中考物理电功率的综合计算问题(大题培优)
一、初中物理电功率的综合计算问题 1．如图甲所示电路中，电源电压不变，R 1是定值电阻，R 2是滑动变阻器。闭合开关，将滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中，电路中电流表示数和电压表示数的关系如图乙所示，则此过程中下列选项正确的是( ) A ．电路总功率的最大值为43.2W B ．滑动变阻器最大功率为3.6W C ．滑动变阻器的最大阻值为10Ω D ．定值电阻电功率的变化值为8.1W 【来源】江苏省苏州市高新区2019-2020学年九年级（上)期末物理试题 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 R 1、R 2串联电路中，当I =1.2A 时： 1.2R 1=U ……① 当I =0.3A 时，U 2=9V ，可得： 0.3R 1+9V=U ……② 由①②式解得：R 1=10?，U =12V 。 A ．当I =1.2A 时，电路总功率最大： ==12V 1.2A=14.4W P UI ?大大。 故A 错误； B ．由滑动变阻器的功率公式得： ()2 22 2222 121212=4U R U P I R R R R R R R R ??== ?+-+?? 滑， 当R 2=R 1=10?时，P 滑有最大值2P 大： ()2 212V = =3.6W 410Ω P ?大 ， 故B 正确；
C ．滑动变阻器最大阻值为： 9V = =30Ω0.3A U R I =滑， 故C 错误； D ．当I =0.3A 时，定值电阻电功率为： ()2 2 1 10.3A 10Ω=0.9W P I R ==?， 当I =1.2A 时，定值电阻电功率为： ()2 2 11 1.2A 10Ω=14.4W P I R ==?'， 所以定值电阻电功率的变化值为： 11114.4W 0.9W=13.5W P P P '-=-?=。 故D 错误。 2．如图甲所示电路，电源电压不变。R 1是滑动变阻器，R 2是定值电阻。当开关S 闭合后，将滑动变阻器的滑片从最右端逐步滑到最左端，根据电压表与电流表的示数，绘制的图像如图乙所示。下列判断正确的是（ ） A ．电路消耗电功率的最大值为7.2W B ．变阻器R 接入电路的最大阻值为120Ω C ．定值电阻R 2的电阻值为20Ω D ．电源电压为12V 【来源】2020年山东省青岛市西海岸新区中考一模物理试题 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】 BC ．由电路图可知，当滑片位于最左端时，电路为2R 的简单电路，此时电路中的电流最大，由乙图可知 0.6A I =大 由U I R = 可得，电源的电压 220.6A U I R R 大==?……① 当滑片位于最右端时，滑动变阻器的最大阻值1R 与电阻2R 串联，电压表测1R 两端的电压，此时电路中的电流最小；由乙图可知
电加热器功率计算
一、一般按以下三步进行电加热器的设计计算： 1.计算维持介质温度不变的前提下，实际所需要的维持温度的功率 2.计算从初始温度在规定的时间内加热至设定温度的所需要的功率 3.根据以上两种计算结果，选择加热器的型号和数量。总功率取以上二种功率的最大值并考虑系数。公式： 1.维持介质温度抽需要的功率 KW=C2M3△T/864+P 式中：M3每小时所增加的介质kg/h 2.初始加热所需要的功率 KW = ( C1M1△T + C2M2△T )÷ 864/P + P/2 式中：C1C2分别为容器和介质的比热（Kcal/Kg℃） M1M2分别为容器和介质的质量（Kg） △T为所需温度和初始温度之差（℃） H为初始温度加热到设定温度所需要的时间（h） P最终温度下容器的热散量（Kw） 二、电加热性能曲线下面是一些在电加热计算中经常要用到的性能曲线。
三、设计计算举例： 有一只开口的容器，尺寸为宽500mm，长1200mm，高为600mm，容器重量150Kg。内装500mm高度的水，容器周围都有50mm的保温层，材料为硅酸盐。水需3小时内从15℃加热至70℃，然后从容器中抽取20kg/h 的70℃的水，并加入同样重量的水。需要多大的功率才能满足所要的温度。 技术数据： 1、水的比重：1000kg/m3 2、水的比热：1kcal/kg℃ 3、钢的比热：kg℃ 4、水在70℃时的表面损失4000W/m2 5、保温层损失（在70℃时）32W/m2 6、容器的面积：
7、保温层的面积： 初始加热所需要的功率： 容器内水的加热：C1M1△T = 1×（×××1000）×(70－15) = 16500 kcal 容器自身的加热：C2M2△T = ×150×(70－15) = 990 kcal 平均水表面热损失：× 4000W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = kcal 平均保温层热损失：× 32W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = kcal (考虑20%的富裕量) 初始加热需要的能量为：（16500 + 990 + + ）× = kcal/kg℃ 工作时需要的功率： 加热补充的水所需要的热量：20kg/H × (70－15)×1kcal/kg℃ = 1100kcal 水表面热损失：× 4000W/m2 × 1h × 864/1000 = kcal 保温层热损失：× 32W/m2 × 1h × 864/1000 = kcal （考虑20%的富裕量） 工作加热的能量为：（1100 + + ）× = kcal/kg℃ 工作加热的功率为：÷864÷1 = kw 初始加热的功率大于工作时需要的功率，加热器选择的功率至少要。 最终选取的加热器功率为35kw。
第4讲 电功率的综合计算(电功率)
[电功率的综合计算] 电功率的综合计算题往往是中考的压轴题，题型特点是难度大、综合性强、知识考查角度全。主要包括含电能表的电功率综合计算、电功率的极值问题、电功率的效率问题。 1.对于含电能表的电功率综合计算题，解答时以电能表提供的信息为线索，求出消耗的电能或电功率，在此基础上再求用电器的电阻或用电器两端的实际电压。 2.电功率的极值问题：此类问题主要包括电路安全问题的取值情况和电功率的取值问题。（1）电路安全问题的取值情况：解答时可以根据“用电器”铭牌求出用电器的电阻、额定电流等。对于“滑动变阻器”，一方面考虑电流表安全工作时滑动变阻器的取值范围，另一方面还要考虑电压表安全工作时滑动变阻器的取值范围，也就是分析清楚所求得的电阻值是该种情况下的最大值还是最小值；最后结合两种情况下的电阻值得到一个正确的取值范围，即根据电流或电压的极值考虑变阻器连入电路的最大值或最小值。（2）电功率的取值问题：对于这类问题，应该看所求的是哪部分的电功率，对于定值电阻来说，由公式P ＝I 2 R 可知，当电路中流经该电阻的电流值最大时，其值最大。对于滑动变阻器来说，由于P 滑＝I 2R 滑＝ （U R ＋R 滑）2 R 滑＝U 2R 滑R 2＋2RR 滑＋R 滑2＝U 2R 滑（R －R 滑）2 ＋4RR 滑 ，所以当（R －R 滑）2 ＝0时，P 滑最大，即当滑动变阻器接入电路的阻值等于其余定值电阻阻值之和时，其电功率最大。对于整个电路来说，由于P ＝UI ，电源电压是恒定的，只要通过电路中的电流最大，电路总功率就最大， 也可以用公式P ＝U 2R 、P ＝I 2R 求解，视题中具体条件灵活运用。求电功率的最小值与之相反。 3.电功率的效率问题：这类问题一般考查的是豆浆机制作豆浆、饮水机烧水、电饭锅做饭等过程中的效率，解答时求出豆浆、水吸收的热量，然后再求出消耗的电能，吸收的热量与消耗的电能之比即为效率。 ?类型一 含电能表的电功率综合计算 1.2017·淮安模拟一天，小明注意到家中的灯泡比平常亮，猜测可能是电压超过了220 V 。为了证实猜测，他做了如下实验：关闭家中其他用电器，只开一盏“220 V 100 W ”的电灯，观察到家中标有“3000 r/（kW ·h ）”字样的电能表在20 min 内转盘转了121 r 。问：（不计温度对灯丝电阻的影响） （1）在20 min 时间内这盏灯消耗的电能为多少？
加热器功率计算
三、电加热器设计计算举例： 有一只开口的容器，尺寸为宽500mm，长1200mm，高为600mm，容器重量150Kg。内装500mm高度的水，容器周围都有50mm的保温层，材料为硅酸盐。水需3小时内从15℃加热至70℃，然后从容器中抽取20kg/h的70℃的水，并加入同样重量的水。需要多大的功率才能满足所要的温度。 技术数据： 1、水的比重：1000kg/m3 2、水的比热：1kcal/kg℃ 3、钢的比热：0.12kcal/kg℃ 4、水在70℃时的表面损失4000W/m2 5、保温层损失（在70℃时）32W/m2 6、容器的面积：0.6m2 7、保温层的面积：2.52m2 初始加热所需要的功率： 容器内水的加热：C1M1△T = 1×（0.5×1.2×0.5×1000）×(70－15) = 16500 kcal 容器自身的加热：C2M2△T = 0.12×150×(70－15) = 990 kcal 平均水表面热损失：0.6m2 ×4000W/m2 ×3h ×1/2 ×864/1000 = 3110.4 kcal 平均保温层热损失：2.52m2 ×32W/m2 ×3h ×1/2 ×864/1000 = 104.5 kcal (考虑20%的富裕量)
初始加热需要的能量为：（16500 + 990 + 3110.4 + 104.5）×1.2 = 70258.8 kcal/kg℃ 工作时需要的功率： 加热补充的水所需要的热量：20kg/H ×(70－15)×1kcal/kg℃= 1100kcal 水表面热损失：0.6m2 ×4000W/m2 ×1h ×1/2 x 864/1000 = 1036.8kcal 保温层热损失：2.52m2 ×32W/m2 ×1h ×1/2 x864/1000 = 34.84 kcal （考虑20%的富裕量） 工作加热的能量为：（1100 +1036.8 + 34.84）×1.2 = 2605.99 kcal/kg℃工作加热的功率为：2605.99÷864÷1 = 3.02kw 初始加热的功率大于工作时需要的功率，加热器选择的功率至少要27.1kw。 最终选取的加热器功率为35kw。
中考物理电功率的综合计算问题综合练习题
一、初中物理电功率的综合计算问题 1．如图所示，电源两端电压恒定，闭合开关，灯泡L1比灯泡L2电阻大，则（） A．灯泡L1比L2的亮 B．电流表A1示数比A2的大 C．若L1灯丝烧断，L2两端电压变大 D．若L2灯丝烧断，电流表A示数变小 【来源】广东省广州市南沙区2017届中考物理一模试题 【答案】D 【解析】 【详解】 AB．由图可知，两只灯泡并联，两灯泡电压相等，灯泡L1比灯泡L2电阻大；由I=U/R可得，通过L1的电流小，即电流表A1示数比A2的小，U1=U2，由P实=UI可知，P实1 C ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为0.75W D ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω 【来源】2019年辽宁省沈阳市皇姑区中考一模物理试题 【答案】ACD 【解析】 【详解】 A ．当滑动变阻器的滑片P 移至 B 端时，滑动变阻器的最大阻值接入电路，与灯泡串联，由图象甲可知，当电压表示数为L 1.5V U =，电路中的电流为0.3A I =，由欧姆定律 U I R = 可得，滑动变阻器两端的电压 0.3103滑滑A ΩV U IR ==?= 根据串联电路电压的特点可得，电源电压为 1.53 4.5L 滑V V V U U U =+=+= 故A 正确； B ．由图甲可知，当灯泡两端的电压3额V U =时，电路中的电流0.5A I '=，由P UI =可得，灯泡的额定功率 30.5 1.5额额V A W P U I '==?= 故B 错误； C ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为 4.53 1.5滑 额V V V U U U '=-=-= 由P UI =可得，滑动变阻器消耗的功率 1.50.50.75滑 滑V A W P U I '''==?= 故C 正确； D ．由U R I = 可得，滑动变阻器接入电路的电阻 1.530.5滑滑V =ΩA U R I ''==' 故D 正确。 故选ACD 。 3．如图所示，电源电压保持不变，L 1上标有“1.2V ？W ”，L 2上标有“9V ？W ”。闭合开关S 1后，当开关S 接“1”，滑片P 在最左端时，电压表示数为5.4V ， L 1此时的实际功率是额定功率 1 4 ；当开关S 接2时，P 在中点，电压表示数为2V 。若将L 1和L 2串联后接在该电源上时，电路中电流为0.2A ，下面说法中正确的是（设灯丝电阻不随温度改变） （ ） 1．(6分)有一种XX 一88型号电水壶的铭牌如下表，图l5是电水壶的电路图，R 为加热器，温控器S 是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，会自动断开进入保 温状态，从而实现了自动温度开 关控制。 若加热器电阻阻值随温度改变 而发生的变化可忽略不计，则： (1)电水壶正常工作时，其加热 电阻的阻值是多大? (2)若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间?[水的比热容C=4．2×103J ／(kg ·℃)，lL ＝10-3m 3]。 (3)当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是0．2A ，此时电阻Rc 的电功率是多少? 2．如图甲为现在家庭、宾馆常用的无线 电水壶(是一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶)，图乙是该电水壶的铭牌 某同学用这种电水壶烧开水，他将水装至最大盛水量，测得水的温度是20℃，通电7min ，水刚好被烧开(在一个标准大气压下)。试通过计算，回答下面的问题： (1)该电水壶电热丝的电阻是多大？ (2)水吸收的热量是多少？ (3)若电水壶正常工作，算一算电水壶工作的效率。 3．前些日子，小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动热水壶送给爷爷，其铭牌如表，小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水800ml刻线，然后把水壶放在加热座上，拨动开关，5min后水烧开，水壶自动断电，已知水的初温为20℃。 （1）这壶水吸收的热量为多少？[c水=4.2×103J/kg·℃] （2）烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率。 198W，这时电热水壶的实际功率为多大？ （3）在用电高峰，电路中的实际电压将为 气压为标准大气压）。 求：（1）电热开水瓶在烧水过程中消耗的电能是多少焦？ （2）如果在用电高峰时间使用，电源的实际电压只有 198V，则此时该电热开水瓶的实际功率是多少瓦？（设电热开 水瓶的电阻不变） 试卷第2页，总3页 电功、电功率计算、综合解答题部分 1.当加在白炽灯两端的电压与其额定电压相比变化不大时，可认为灯丝的电阻保持其正 常工作时的电阻值不变．我们知道，在用电高峰期时，尤其是农村，家庭电路的白炽灯比正 常发光时要暗些． （1）请你分析发生上述现象的原因． （2）一个标有“220V 40W ”的白炽灯泡，它正常工作时，灯丝电阻是多少？ 2.小芳利用电阻值分别为R1=121Ω、R2=60.5Ω的两根电阻丝，两个开关（S1、S2）和若干电线，设计一台有低、中、高三档不同的电功率的电取暖器，简化后的电路图如图所示．求：（1）电取暖器工作于低档时，S1、S2的断开或闭合情况是怎样的？此时电路的电流的电功率多大？ （2）电取暖器工作于高档时，S1、S2的断开或闭合情况是怎样的？此时电路的干路电流和电功率多大？ （计算结果保留小数点后两位） 3.小芳家庭电路的一部分如图所示，未画出的部分还接有正在工作的其他用电器．她要利用电路中的电能表和手表测出图11中电灯的电功率．（１）电能表面的示意图如图12所示，表面上标的“3000R ／kW ·h ”表示什么？（２）请你为小芳设计一合理的实验方案，要求：①写出主要的实验步骤，②写出电灯的电功率表达式（用实验测量的物理量表示） 4.小明家用的电能表及上月月初、月末的两次读数如图13甲、乙 所示．求： （1）小明家在上月用电多少kW·h? （2）小明家接有“220V 200W”电视机一台，“220V 1000W”电热水器一台，“220V 800W”电饭煲一个，问最多还能接“220V 40W”的电灯多少盏? （3）小明将家中其他的用电器关闭，只让电热水器正常工作30min ，问该电能表的转盘应转多少周? 0 0 2 0 0 单相电能表 DD10 220V 2.5(5)A 50Hz 3000r/ kW ·h. 1989年11月 No:135892 市电表厂 kW ·h 电灯 开关 1 甲 乙 电功率计算精选典型题综合 1、 如图甲电路所示，电源电压为9V 且保持不变， 小灯炮标有 “6V 6W ”的字样，小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙。 求：（1）小灯炮正常发光时电阻为多少欧? （2）当电流表的示数为0.7A 时，小灯泡的电功率为多少瓦? （3）当电压表的示数为2V 时，整个电路10s 内消耗的电能是多少焦？ 解：1）R L =U L 2/P L =(6V)2/6W=6Ω 2)P 实=U 实×I 实=3V ×0.7A=2.1W 3)电压表示数为2V 时，由图可知此时电路中的电流为0.5A,则： W=UTt=9V ×0.5A ×10s=45J 2、如图l5所示的电路图中，R 1=30Ω，R 2=20Ω，电源电压不变。(设小灯泡的电阻不变) (1)当S 1、S 2都闭合时，电流电A1的示数为0.5 A ，小灯泡恰好正常发光，求电源电压。 (2)当S 1、S 2都断开时，电流表A2的示数为0.2A ，求小灯泡的电阻和实际功率。 (3)小灯泡的额定功率是多少? 解：(1)当S 1、S 2都闭合时，R 1被短路，R 2与L 并联 U=U L =U 2=I 1R 2=0.5A ×20Ω=10V (2)当S 1、S 2都断开时，R 1与L 串联 Ω=Ω?===20A 2.030A 2.0-V 10I R I -U I R 2122”L L U 小灯泡的实际功率为：P L =I 2U L ”=0.2A ×4V=0.8W (3)小灯泡的额定功率是：W 520V)10R U P 2L 2L =Ω==（ 3、如图所示，电热水器有加热和保温两种状态(由机内温控开关S 2自动控制)，其铭牌技术参数如表中所示。 (1)开关S 1、S 2均闭合时，热水器处 于哪种工作状态?电阻 R 1、R 2的阻值分别是多少? (2)利用原有电路元件，设计出另一种能够实现加热和保温两种工作状态的实用电路(由机内温控开关S 2自动控制)。画出设计的电路图，算出加热时的总功率。 解：(1)开关S 1、S 2均闭合时，热水器处于加热状态 R 1的阻值为：R 1=U 2/P 1=(220V)2/55W=880Ω 电路中的总电阻为：R 总=U 2/P 1总=(220V)2/605W =80Ω R 2的电阻为：1/R 2=1/R 总－1/R 1=1/80Ω－1/880Ω=1/88Ω ∴R 2=88Ω (2)电路图如右图 开关S 和S 1闭合时，电热水器处于加热状态，此时R 1被短路，只有R 2接入电路中此时加热的总功率为：P=U 2/R 2 =(220V)2/88Ω=550W 4、一只“220V 100W ”的灯泡，接在照明电路中，则 (1)正常发光时，通过灯泡的电流多大 ( 计算结果保留两位小数 ) ？ (2)正常发光时，通电 1min 灯泡消耗的电能是多少？ (3)若用输电线把该灯泡由电源处引到某工地时，发现灯泡亮度较暗，测得灯泡实际功率只有 R 1 R 2 电加热计算公式 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=418 6.8J/(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） 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 m 1 介质重量：kg λ保温材料的导热数：W/mk c 1 介质比热：kcal/kg℃δ保温材料厚度：mm m 2 容器重量：kg d管道外径：mm c 2 介质比热：kcal/kg℃L管道长度：m m 3每小时增加的介质重量或流量： kg/h S系统的散热面积：m2 c 3 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 电加热器的设计和计算 一、电加热器的设计计算，一般按以下三步进行： 1、计算从初始温度在规定的时间内加热至设定温度的所需要的功率 2、计算维持介质温度不变的前提下，实际所需要的维持温度的功率 3、根据以上两种计算结果，选择加热器的型号和数量。总功率取以上二种功率的最大值并考虑1.2系数。 公式： 1、初始加热所需要的功率 KW = ( C1M1△T + C2M2△T )÷864/P + P/2 式中：C1C2分别为容器和介质的比热（Kcal/Kg℃） M1M2分别为容器和介质的质量（Kg） △T为所需温度和初始温度之差（℃） H为初始温度加热到设定温度所需要的时间（h） P最终温度下容器的热散量（Kw） 2、维持介质温度抽需要的功率 KW=C2M3△T/864+P 式中：M3每小时所增加的介质kg/h 二、性能曲线 下面是一些在电加热计算中经常要用到的性能曲线，对我们的设计是很有帮助的。 三、电加热器设计计算举例： 有一只开口的容器，尺寸为宽500mm，长1200mm，高为600mm，容器重量150Kg。内装500mm 高度的水，容器周围都有50mm的保温层，材料为硅酸盐。水需3小时内从15℃加热至70℃，然后从容器中抽取20kg/h的70℃的水，并加入同样重量的水。需要多大的功率才能满足所要的温度。 技术数据： 1、水的比重：1000kg/m3 2、水的比热：1kcal/kg℃ 3、钢的比热：0.12kcal/kg℃ 4、水在70℃时的表面损失4000W/m2 5、保温层损失（在70℃时）32W/m2 6、容器的面积：0.6m2 7、保温层的面积：2.52m2 电加热器设计功率计算公式与方法 一.功率计算公式： 1、初始加热所需要的功率 KW = ( C1M1△T + C2M2△T )÷ 864/P + P/2 式中：C1C2分别为容器和介质的比热（Kcal/Kg℃） M1M2分别为容器和介质的质量（Kg） △T为所需温度和初始温度之差（℃） H为初始温度加热到设定温度所需要的时间（h） P最终温度下容器的热散量（Kw） 2、维持介质温度抽需要的功率 KW=C2M3△T/864+P 式中：M3每小时所增加的介质kg/h 二、电加热器功率设计计算举例： 有一只开口的容器，尺寸为宽500mm，长1200mm，高为600mm，容器重量150Kg。内装500mm高度的水，容器周围都有50mm的保温层，材料为硅酸盐。水需3小时内从15℃加热至70℃，然后从容器中抽取20kg/h的70℃的水，并加入同样重量的水。需要多大的功率才能满足所要的温度。 技术数据： 1、水的比重：1000kg/m3 2、水的比热：1kcal/kg℃ 3、钢的比热：0.12kcal/kg℃ 4、水在70℃时的表面损失4000W/m2 5、保温层损失（在70℃时）32W/m2 6、容器的面积：0.6m2 7、保温层的面积：2.52m2 初始加热所需要的功率： 容器内水的加热：C1M1△T = 1×（0.5×1.2×0.5×1000）×(70－15) = 16500 kcal 容器自身的加热：C2M2△T = 0.12×150×(70－15) = 990 kcal 平均水表面热损失：0.6m2 × 4000W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = 3110.4 kcal 平均保温层热损失：2.52m2 × 32W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = 104.5 kcal (考虑20%的富裕量) 初始加热需要的能量为：（16500 + 990 + 3110.4 + 104.5）×1.2 = 70258.8 kcal/kg℃ 工作时需要的功率： 加热补充的水所需要的热量：20kg/H × (70－15)×1kcal/kg℃ = 1100kcal 水表面热损失：0.6m2 × 4000W/m2 × 1h × 864/1000 = 2073.6 kcal 保温层热损失：2.52m2 × 32W/m2 × 1h × 864/1000 = 69.67 kcal （考虑20%的富裕量） 工作加热的能量为：（1100 + 2073.6 + 69.6）×1.2 = 6486.54 kcal/kg℃ 工作加热的功率为：6486.54 ÷864÷1 = 7.5 kw 初始加热的功率大于工作时需要的功率，加热器选择的功率至少要27.1kw。 最终选取的加热器功率为35kw。 电功和电功率的综合计算题 1、（11?成都）25．如图所示为某电热饮水机的电路原理图，饮水机有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时开关S1自动断开，处于保温状态，当水温降至一定温度时，S1又闭合，重新加热。已知电源电压保持220V不 Ω。求R2的阻值为121变，电阻R1的阻值为1210Ω，电阻）饮水机处于保温状态叫的电功率是多少？（1 ）饮水机处于加热状态时电路的总电流是多少？（2 的号召，他家里新安装一盏可调光”“节约用电，低碳环保（11·丹东）25．小丹积极响应2、字样，如图所示为简化电路图，其中滑动变阻器最大值为”40W灯，灯泡上标有“220V （设灯丝电阻不随温度变化）求：1210Ω， 1）灯丝电阻是多少？（2）灯泡发光最暗时的电功率是多少？（ｈ可节约多少电能？）该电路在灯发光最暗时工作1ｈ比最亮时工作13（ 字样，“6V 3W”．如图电路，电源电压和小灯泡电阻不变，小灯泡L标有273、（11·昆明）。0～12Ω滑动变阻器阻值变化范围为 正常发光，电都闭合，小灯泡LS1）当开关、S、S（321做R的阻值和通电0.8A，求R10min电流通过流表的示数为11的功；、SS断开，求小灯泡功率的变化范围。（2）当S闭合，312 字样，滑动“6V 6W”28河池）．如图所示，电源电压为9V保持不变，灯L上标有4. （11·=20Ω40Ω，R，灯泡的电阻不变。求：的最大阻值为变阻器R21 1）灯泡的电阻。（闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，电S（2）当断开，S21路中的电流。）电路工作时消耗的最小功率。（3 ，电流表的V的示数恒为6V聊城）17．在如图所示的电路中，闭合开关S，电压表 5.（11·。当把滑动变阻器的滑片移至最右端是地，电流表的的当数为4VV示数为0.5A，电压表2 。求：示数为0.3A 的阻值。（1）R1）滑动变阻器的最大阻值。（2 ）电路消耗的最小总功率。（35min在（4）当滑动变阻器的滑片移至最左端时，R1内消耗的电能。 时，电流表、电压表从接点2转换到接点16.（11·来宾）30．如图甲所示电路，当开关S 对应示数如图乙所示，根据图中信息求： ）电阻R的阻值；）电源电压U和电阻R的阻值；（2（121 3）电路中消耗的最小功率。（ 如图甲所示。买了一台全自动豆浆机，28（11·桂林）．小明的妈妈为了改善早餐的营养，7、用来将原料进行粉碎打中间部位是一个带动刀头的电动机，图乙所示是豆浆机的主要结构：下表是这个豆浆机的主要技负责对液体加热煮沸。浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，－”图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“Pt术参数；图像。 容量额定频率电机功率号额定电压加热功率型1000mL624SYL－50Hz220V120W1210W 一.产品概述: 暖风器是利用蒸汽加热空气的一种新颖热交换设备.该设备采用螺旋翅片管作为传热元件,重量轻,体积少,结构紧凑,传热面积大,使用寿命长.主要应用于电厂锅炉系统,提高了机组热力系统的循环效率.如:空气预热器的空气入口端,冷却制粉系统.也可用作其它行业中利用蒸汽加热空气的相关设备. 二.性能特点: 1.蒸汽加热器是利用汽轮机蒸汽作为热源来加热空气的.其设计是以蒸汽的凝结放热过程为设计基础,就是使用热蒸汽冷凝放热成饱和蒸汽,再冷凝放热成饱水,加热蒸汽对螺旋翅片管外部横掠空气产生稳定的相变放热过程,释放出全部的汽化潜热,将空气加热后凝结成饱和水排出. 2.采用管簇组合式结构,采用钢铝复合螺旋翅片管组成的管排构成换热器单片,单个或数个换热单片并联成组,各组串联后组装成蒸汽加热器,串,并联的换热片采用积木式装配结构,体积小,结构紧凑,便于维修更换. 3.蒸汽加热器由壳体,进汽管联箱,疏水管联箱,管束固定板,螺旋翅片管束,疏水管和疏水热膨胀弯管,定位套管,风道过渡段和风道法兰等部分组成. 4.加热蒸汽首先通过蒸汽入口管导入蒸汽联箱,通过螺旋翅片管冷凝放热后变成饱和水进入疏水联箱,再通过疏水管不断的排放出去. 5.传热元件采用双金属钢铝复合螺旋翅片,基管为钢制管,铝翅片采用模具整体一次轧制成形,与基管连接紧密,接触热阻小,传热系数高. 6.双金属钢铝复合螺旋支片管在较大温度变化范围内保持稳定的低阻值,传热稳定性好,并且对温度突变及震动有良好抗力 7.钢铝复合螺旋翅片管的内部钢管(基管)由外层铝管壁保护不受腐蚀,防腐蚀性能更好. 8.翅片管采用错列布置方式,传热面积大,换热系数高. 9.管排设计布置合理,空气流动均匀,无汌流发生. 10.螺旋翅片管的直径.翅高,翅间距,翅厚,管间距的结构参数和布置形式设计合理,传热效率高,阻力小. 11.设备整体重量轻,结构紧凑,体积小,传热效率高. 12.所有承压部件按国家现行标准设计和制造. 13.蒸汽加热汽出厂前进行水压试验,试验压力为设计压力的1.5倍,确保水压试验时无任何泄漏现象发生. 14.蒸汽加热器设计适合室外布置,可以长期安全运行,整体设计寿命不小于30年. 15.设备的噪声水平符合"工业企业噪声卫生标准"的规定,即距设备外壳1米处的噪声不大于85dB(A). 综合计算题 1．（2018·黔东南）如右图所示的电路，电源电压U=4.5V且保持不变，R1=5Ω，R2标有“50Ω0.5A”字样的滑动变阻器，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程0～3V，则： （1）在接入电路之前，滑动变阻器R2两端允许加载的最大电压是多 少？ （2）电路的最大总功率为多少？ （3）为了保护电路，滑动变阻器接入电路的电阻值的变化范围是怎样 的？ 2．（2018?玉林）如图所示，R0是阻值为10Ω的定值电阻，R为滑动变阻器，灯泡上标有“4V 2W“字样，且小灯泡的阻值始终保持不变。当断开S2，闭合S、S1时，灯泡恰好正常发光，电压表示数为U1；断开S1，闭合S、S2，将滑动变阻器的滑片P置于中点时，电压表数为U2，已知U2与U1相差1V，求： （1）灯泡的额定电流；（2）电源的电压； （3）滑动变阻器最大阻值； （4）该电路消耗的最小电功率。 3.（2018·黔东南）下图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求： （1）5～10min，电饭煲的功率。 （2）20～30min，电饭煲产生的总热量。 4.（2018?玉林）如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部份参数，当电热水壶正常工作时，求： （1）电热水壶的电阻； （2）将一壶水从25℃加热到100℃时，水吸收的热量[c水=4.2×103J/（kg?℃）]； （3）若加热一壶水所需时间为10min，电热水壶的热效率。 电加热计算公式 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电加热计算公式 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=418 6.8J/(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） 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 1.口诀 电动机：电热(电加热炉等)： 单相220，Kw数乘4.5A 电热设备三相380 Kw数乘1.5A 单相380 Kw数乘2.5 A 三相380 Kw数乘2A 2.用途 电流的大小直接与功率有关，也与电压、相别、功率因数（又称力率）等有关。一般有公式可计算。由于工厂常用的都是380/220V三相四线系统，因此可以根据功率的大小直接算出电流。在380三相时（功率因数0.8左右），电动机每KW的电流约为2A。即将“KW数加一倍”（乘2）就是电流A。这电流也称电动机的额定电流。 （例1）5.5KW电动机按“电力加倍”算得电流为11A。 （例2）40KW水泵电动机按“电力另倍”算得电流为80A。电热是指用电阻加热的电阻炉等。三相380V 的电热设备，每KW的电流为1.5A。即将“Kw数加一半”（乘1.5）就是电流A。 (例3)3KW电加热器按“电热加半”算得电流为4.5A。 (例4)15KW电加热炉按“电热加半”算得电流为22.5A。这口诀应不专指电热，对于白治灯为主的照明也适用。虽然照明的灯泡是单相而不是三相，但对照明供电的三相四线仍属三相。只要三相大体平衡也可这样计算。此外，以KVA为单位的电器（如变压器或整流器）和以KVar为单位的移相电容器（提高功率因数用）也都适用。既是说，这后半句虽然说的是电热，但包括所有KVA.KVar为单位的用电设备，以及以KW 为单位的电热和照明设备。 （例5）12Kw的三相（平衡时）照明干线按“电热加半”算得电流为18A。 （例6）30KVA的整流器按“电热加半”算得电流为45A（指380V三相交流侧）。 (例7)100KVar的移相电容器（380v三相）按“电热加半”算得电流为150A。 （例8）在380/220V三相四线系统中，单相设备的两条线，一条接相线而另一条接零线的（如照明设备）为单相220V用电设备。这种设备的功率因数大多为1，因此，口诀便直接说明“单相（每）KW4.5A”。计算时，只要“将千瓦数乘4.5”就是电流A。同上面一样，它适用于所有以KVA为单位的单相220V用电设备，以及以KW为单位的电热及照明设备，而且也适用于220V的直流。 (例9)1000W投光灯按“单相千瓦、4.5安”算得电流为4.5A。对于电压更低的单相，口诀中没有提到。可以取220V为标准，看电压降低多少，电流就反过来增大多少。比如36V电压，比220V为标准来说，它降低到1/6，电流就应增大到6倍，即每KW的电流为6×4.5=27A。比如36V、60W的行灯每只电流为 0.06×27=1.6A，5只便共有8A。目前电气照明也广泛采用荧光灯、高压水银荧光灯、金属卤化物灯等，由于它们的功率因数很低（约为0.5），因此不能同口诀①、②中的白织灯照明一样处理。这时，可把KW换算成KVA后，再按本口诀计算。也可以直接记住：它们每1Kw在三相380V时为3A；在单相220V时为9A。因此例5若为荧光灯照明，电流将为36A；例10中若为高压水银荧光灯照明，电流将为9A。 (例10)在380/220三相四线系统中，单相设备的两条线都接到相线上的，习惯上称为单相380V用电设备（实际是接在两相上）。 加热器功率计算 作者: 日期: 加热器功率计算 按公式计算：加热功率（K w）=（体积*比重*比热*温度差）/ （860X升温时间X效率）。 1、首先需要确定升温时间（H ）和^ t （°C），多长时间从多少度到多少度，这个参数很重要。如果时间要求很短，那需求的功率可能就会较大，浪费能源；如果时间长了，设备的准备时间就长，具体看客户需求，找好一个平衡点。？ 2、主体设备内的空气体积（M3），包括管道，大概估下。3?、空气比重1 .16（K g/m 3），比热0.24 kcal/kg ° 4、还有加热效率，一般0.5-0 .6o 电热管管材的使用标准 电热管使用的环境条件 1.海拔高度不超过1 0 00米。2?.周围环境温度-2 0C 5 0Co 3.周围空气相对湿度不大于9 0 %（环境温度为25C时）。4?.周围无导电尘埃、爆炸性气体及能够严重损坏金属和绝缘材料的腐蚀性气 体。5?.没有明显的冲击与振动。 电热管性能要求 1升温时间？在试验电压下，元件从环境温度升至试验温度时间应不大于1 5m i n 2额定功率偏差？在充分发热的条件下，元件的额定功率的偏差应不超过下列规定的范围; 对额定功率小于等于 100W 的元件为：±0%。?对额定功率大于1 0 0W 的元件为+ 5%?—10%或1 0 W ，取两者中的较大值。 大不超过 5mA ?I = 1/6( t TXO . 0 0 0 0 1) I —热态泄露电流m A t —发热长度m m?T-工作温度C ?多个元件串联到电源中时，应以这一组元件为整体进行泄露电流试验。 4绝缘电阻？出厂检验时冷态绝缘电阻应不小于 5 0底 密封试验后，长期存放或者使用后的绝缘电阻应不消与M Q 工作温度下的热态绝缘电阻应不低于公式中的计算值 ，但最小应不小于1MD? R=「（10-0. 015T ）/tj X0.001 R —热态绝缘电阻M Q t —发热长度m m ?T —工作温度C 5?绝缘耐压强度 元件应在规定的试验条件和试验电压下保持 1mi n ，而无闪络和击穿现象6?经受通断电的能力？元件应能在规定的试验条件下经历 0次通断电试验，而不发生损坏 7?过载能力？元件在规定的试验条件和输入功率下应承受3 0次循环过载试验，而不发生损坏 8耐热性？元件在规定的试验条件和试验电压下应承受1 000次循环耐热性试验，而不发生损坏 电热元件（电热丝，加热板等）额定功率计算公式 日期：20 09-12 — 1 1 1 :32:24 编辑信息中心 点击次数： 9 3 3 电热元件（电热丝，加热板等）额定功率计算公式 1,当工作电压（2 2 0 V ）的3倍时，则电热元件必须米用星形连接。 2,当电源线电压等于电热原件的工作电压 （3 80V ）时,则电热元件必须采用三角形连接， ？各相电热元件在对称负载情况下的常用连接方式 的功率计算公式见表，常用连接方式见图。 3泄露电流？冷态泄露电流以及水压和密封试验后泄露电流应不超过 0. 5mA?工作温度下的热态泄露电流应不超过公式中的计算值 ，但最 20 0 电功和电功率的综合计算 1．如图所示， 电源电压不变，电灯L 的电阻不变。开关S 闭合时，滑动变阻器的滑片P 在中点c 和端点b 时，电压表的示数之比为3：4。求：1）.电灯L 的电阻与滑动变阻器ab 间的总电阻的比值等于多少？2).滑片P 在c 和b 时，电灯L 的电功率之比等于多少？ 2．如图所示，电源电压不变，滑片P 分别在a 、b 两点时，电压表的示数之比是4:3，当P 在a 点时，电阻R 1和滑动变阻器的功率之比为1:5，求： （1）P 在a 点与在b 点时电流I a 与I b 之比； （2）P 在a 点与在b 点时滑动变阻器接入电路的阻值之比。 3．如图所示，灯上标有“10V2W ”的字样。当开关S 闭合时，灯L 恰能正常发光，电压表的示数为2V 。当开关S 断开时，灯L 的实际功率仅为额定功率的1/4。求：电阻R 2的阻值。 4．如图所示，当滑动变阻器R 的滑片P 由某一位置滑到另一个位置时，电压表的示数之比为1：2,并且滑动变阻器前后两次消耗的功率之比为25：1。求：1）两次电路中电流之比 2）滑动变阻器前后两次的电阻之比 3）R 0与滑动变阻器第一次接入电路的电阻之比 5、如图，R0为5欧，当滑片P由某一位置滑到另一位置内，伏特表示数由4伏变为8伏，且P在某一位置时R0的电功率与另一位置时R0的电功率比值为25∶1，求：○1电源电压？○2P在两个位置时滑动变阻器接入电路中的电阻？ 6．如图17所示，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压U不变。当滑动变阻器的滑片P滑到a端和b端时，R1消耗的功率之比为9：1；且滑片P滑到a端时，电流表示数为6A, 滑片P滑到b端时,电压表的示数为8V。求：电阻R1和R2阻值各为多少？电源电压多大？ 7．如图所示，电源电压不变，调节滑动变阻器，使电压表读数为10V，滑动变阻器消耗的电功率为10W; 调节滑动变阻器到另一位置时，电压表读数为5V，滑动变阻器消耗的 的大小。 电功率为7.5W;求：电源电压和定值电阻R 8. 如图所示，电路两端的电压保持不变。L是标有“６Ｖ３Ｗ”的灯泡，它的电阻不随温度变化。滑动变阻器的滑片位于某一位置时，电压表的示数为Ｕ1，滑动变阻器消耗的电功率为Ｐ1；移动滑片到另一位置时，电压表的示数为Ｕ2，滑动变阻器消耗的功率为Ｐ2。要使Ｕ2＝２Ｕ1，Ｐ2＝Ｐ1滑动变阻器的总电阻至少是多少欧？初中物理电学计算题电加热器专题
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