电加热器设计

电加热器设计功率计算公式与方法电加热器是一种利用电能将电能转化为热能的装置。

它通常由发热体和电源组成，通过通过加热体产生的热量加热工作介质。

电加热器的设计功率计算是设计电加热器的重要一环，它直接影响到电加热器的运行效果和工作效率。

电加热器的设计功率一般可按下述几种方法进行计算：1.频率法：根据工作介质流经电加热器时的流速和流量、加热温度、环境温度等参数，通过基本热传导公式计算电加热器的设计功率。

2.温差法：通过测量工作介质的进口温度和出口温度，并考虑流速、流量等参数，使用热传导公式计算电加热器的设计功率。

3.能量平衡法：根据电加热器的工作原理，将能量平衡作为基本原理，通过计算电加热器的输入功率和输出功率之间的差值，确定电加热器的设计功率。

在进行电加热器设计功率计算时，还需要考虑一些其他的因素，如工作介质的性质（比如流量、温度、粘度等）、加热材料的选择和使用条件等。

此外，还应考虑到安全因素，如电压、电流、电阻等参数的选择和合理的配电系统设计等。

电加热器的设计功率计算考虑了各种因素，确保电加热器能够满足工作介质的加热需求。

当设计功率计算得到后，还需要进行电加热器的结构设计和选型，选择适量直径、长度和材料等。

在实际的电加热器设计中，可以使用计算机辅助设计（CAD）软件来进行功率计算。

通过输入相关参数，软件可以快速准确地计算出电加热器的设计功率，并进行其他设计。

总之，电加热器的设计功率计算是设计电加热器过程中的重要环节。

通过合理的计算方法和准确的参数，可以确保电加热器能够满足工作要求，并提高电加热器的效率和安全性。

暖通设计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 = ( C1M1T + C2M2T )÷ 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=C2M3T/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/m32、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/m25、保温层损失（在70℃时）32W/m26、容器的面积：0.6m27、保温层的面积：2.52m2初始加热所需要的功率：C1M1T = 1×（0.5×1.2×0.5×1000）×(70－15) = 16500 kcal 容器内水的加热：△C2M2T = 0.12×150×(70－15) = 990 kcal容器自身的加热：△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 = 70258.8kcal/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。

工作原理电加热器的安全运行和使用寿命与电加热器运行温度的高低有着直接的关系，因此对加热器运行温度的控制和实时监控十分重要。

本系统由温度传感器对加热元件、加热板以及蓄热块上的温度进行采样，所测温度信号经放大和A/D转换后送PLC,利用软件进行数据处理，处理后的数据实时显示，并驱动三相晶闸管调压器以调节加热器温度。

电加热器电源及温控系统技术路线见图1。

1.3技术性能1.3.1电源功能（1）长时运行工作制，电源系统能在各种试验状态下，把负载加热到要求的温度值，并进行恒温控制，同时电源系统供电主回路方案合理，可靠性高，可操作性、可维护性强，操作上的透明度高，安全性要高。

（2）电源系统能给加热器提供一个平滑的连续动态可调的输出电参数，实现带载动态调温功能，避免对加热器造成电动力冲击与温度过冲，实现温度平稳控制。

（3）电源系统具有输出参数控制模式调节功能，能根据实际工况进行最佳运行控制。

即工况良好时，当温度未达到其设定值时，电源应以高功率输出，工况不好时，比如天气潮湿、绝缘值低或长时间未做试验时，能够选择先低电压低功率加热，然后慢慢提高电参数，达到保护加热器与安全运行的目的。

(4)当负载温度达到预设温度时，电源应调节功率输出以维持电热元件恒定在设定温度，同时，在恒温过程中，电热元件避免不断受到交变力的作用，充分保证高温条件下负载的安全运行与使用寿命。

1.3.2电力电子装置(调功器)技术参数电力电子装置采用调压控制模式，试验中根据温度控制要求，调节控制值，达到控制脉冲的调制，从而实现输出电压调节，加热器电功率与负载温度可控的目的。

(1)额定输出功率：第1〜12组，每组功率288kW,12组单独运行, 电阻性负载；(2)调压范围：主回路输入电压的0〜98%；(3)工作制式：具备软启动、软停车功能，避免过大的电流冲击。

1.3.3系统保护功能(1)电源系统主回路具备一次侧雷击过电压保护，浪涌过电压保护，电源侧操作过电压保护，电源侧过电流保护，负载侧过电流保护，电力电子器件关断过电压保护，电力电子器件过热保护以及系统漏电保护。

ul1030 工业用电加热器标准
UL1030是美国Underwriters Laboratories（美国保险商实验室）制定的工业用电加热器标准。

这个标准主要针对工业用电加热器的安全性能、电气性能和使用性能进行规定。

具体内容包括：
1. 设计要求：工业电加热器在设计时应考虑热胀冷缩、烧蚀、氧化、蠕变等影响，以免在正常工作中因变形等产生故障。

工业电加热器内部结构的设计应保证制造工业电加热器所选用的材料最高温度或者在其加工中可能遇到的最高温度情况下不被损坏，仍能可靠地工作。

2. 焊接结构：工业电加热器的焊接结构设计应符合有关标准，受压工业电加热器的焊缝特别是容器内的部分，应尽量少，焊缝的设置应便于检查，承受压力的工业电加热器外壳及其附件的设计必须符合有关的标准。

3. 密封性能：工业电加热器（包括端部）必须是密封的，用于侵蚀性介质加热的工业电加热器必须采用耐腐蚀的金属管或者有保护套，以保证工业电加热器的工作寿命。

4. 温度控制：工业电加热器应具备可靠的温度控制装置，能够保证加热器在设定的温度范围内工作，防止过热等危险情况的发生。

5. 电气安全：工业电加热器的电气部分应满足相关的电气安全标准，包括绝缘性能、接地、漏电保护等。

总之，UL1030标准主要适用于美国市场，其他国家或地区可能存在不同的标准。

在选购和使用工业电加热器时，应确保产品符合当
地的相关标准和法规要求。

探析电厂热网加热器的优化设计文章提出了一种新型的热网加热器设计，将新型热网加热器与传统结构的热网加热器进行对比，阐述了新型热网加热器的特点，保证新型换热器的性能和使用安全。

标签：新型热网加热器；，优化设计；设计计算1 热网加热器的设计参数2 新型换热器结构设计2.1 热网加热器结构选型热网加热器主要利用汽轮机或锅炉引来的蒸汽（加热介质）来加热热水供应系统里的循环水，作为热网系统的关键设备，传统结构上一般采用管壳式换热器。

而列管式换热器中，以U形管换热器和固定管板式换热器较为普遍。

对比U形管换热器，U形换热管的布管相比并不均匀，抗震性能不好，坏管率相比直管要高。

而固定管板式换热器，管程清洗方便，换热管损坏时更方便堵管或更换。

所以新型热网加热器的结构选择在固定管板式换热器结构的基础上进行优化设计。

2.2 水室设计考虑热网加热器的实际运行环境，选用椭圆形封头水室，封头顶部设置HG/T521521标准人孔，同时在水室内设置分程隔板，分程隔板上设有把手，以便于设备的清洗与维护[1]，为了保证水室的使用寿命，在分程隔板均设有加强筋，避免在循环水长期的冲蚀下，分程隔板发生变形，影响设备的正常运行。

分程隔板的位置取决于换热器的实际布管情况。

2.3 管束的设计2.3.1 换热管的选择换热管通常选取不锈钢材质和碳钢材质，对比在相同的换热面积下进行设计，满足设计要求的碳钢管为：19x2.0，不锈钢焊接换热管为19x0.9，选用不锈钢换热管的管束重量将比碳钢管换热管重量减少51%左右。

其次，根据国内大型热网加热器的运行使用情况来看，不锈钢换热管的运行情况最好[2]。

综合考虑设备的运输，运行维护成本，以及使用寿命等因素，不锈钢焊接管为优先选择。

2.3.2 换热器布管在蒸汽入口侧，考虑蒸汽入口侧流量较大，同时按照GB/150.3-2011不另行补强的最大开孔直径要求，选择在壳程筒体上开有两个蒸汽抽气孔。

这样做的优点在于简化了筒体的结构，增加了蒸汽的流通面积，而且便于设备的清洗与维护。

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/h2.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/m32、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/m25、保温层损失（在70℃时）32W/m26、容器的面积：0.6m27、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。

水箱电加热器控制系统的设计课程设计人：本人学号：**********专业：电气工程及其自动化水箱电加热器控制系统的设计一、设计要求：1.进行水箱加热系统设计2.要求温度维持在90℃以上，大于90℃时黄灯亮，小于90℃时红灯亮3.采用电加热方式4.温度精准到0.5℃，传感器不用数字式传感器5.水位低于25%时加水，高于90%时停止加水6.CPU自选，指示灯用发光二极管二、设计内容：1.硬件原理框图2.软件流程图3.结合以上原理图及软件流程图说明控制系统工作原理三、硬件选择1.CPU选Inrel的高性能八位单片机8051AH2.传感器选择（1）温度传感器——模拟集成温度传感器AD590集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。

它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。

其规格如下：温度每增加1℃,它会增加1μA输出电流。

可量测范围-55℃至150℃。

供给电压范围+4V至30V。

AD590的输出电流值说明如下：其输出电流是以绝对温度零度(-273℃)为基准,每增加1℃,它会增加1μA输出电流,因此在室温25℃时,其输出电流Io=(273+25)=298μA。

Vo的值为Io乘上10K,以室温25℃而言,输出值为(10K×298μA)。

（2）水位传感器——位置传感器作为水位的检测，能够利用水的导电性来对水位进行判断。

当水位未达到规定要求时，单片机I/O口探测到的将是其预置的高电平；当探测器与水相接触时，由于水的导电性，探测器的电位也会被水拉成低电平，系统能够据此判断出水位信息如此别离在水箱的25%和90%设置两个探测器，由单片机的两个I/O口别离对其电平进行检测，即可实现实现对高水位（90%水位），低水位（25%水位）的检测3.A/D转换器——8位A/D转换器ADC0804由于设计中要求温度精准度达到0.5℃。

而水温的可能转变范围为0-100℃，20011005.0 ，而八位A/D 的分辨率可达2561，因此此处选择8位A/D 转换器ADC0804能够知足设计要求。