設計資料

加熱電力早見表3

水・空気・金属について計算。安全(余裕)率α=1.25として計算した数表です。

5 金属:ステンレス

計算式 P[W]=(0.2778×c×ρ×V×ΔT/t)×α・・・(5)
パラメータ:c=0.5 kJ/(kg・℃) ρ=7.82kg/L t=1h(時間)α=1.25
大気圧における計算値とする

表5 ステンレス(体積:リットル)を1時間で温度差>ΔT[℃]まで加熱するのに必要なヒーター電力[kW]

ΔT
[℃]
加熱するステンレスの体積 V[L(リットル)]
135101520253050100150175200250275300350400500
50.0070.0200.0340.0680.1020.1360.1700.2040.3390.6791.021.191.361.701.872.042.382.723.39
100.0140.0410.0680.1360.2040.2720.3390.4070.6791.362.042.382.723.393.734.074.755.436.79
150.0200.0610.1020.2040.3050.4070.5090.6111.022.043.063.564.075.095.606.117.138.1510.2
200.0270.0810.1360.2720.4070.5430.6790.8151.362.724.074.755.436.797.478.159.5010.913.6
250.0340.1020.1700.3390.5090.6790.8491.021.703.395.095.946.798.499.3410.211.913.617.0
300.0410.1220.2040.4070.6110.8151.021.222.044.076.117.138.1510.211.212.214.316.320.4
350.0480.1430.2380.4750.7130.9501.191.432.384.757.138.329.5011.913.114.316.619.023.8
400.0540.1630.2720.5430.8151.091.361.632.725.438.159.5010.913.614.916.319.021.727.2
450.0610.1830.3050.6110.9161.221.531.833.066.119.1710.712.215.316.818.321.424.430.5
500.0680.2040.3390.6791.021.361.702.043.396.7910.211.913.617.018.720.423.827.233.9
1000.1360.4070.6791.362.042.723.394.076.7913.620.423.827.233.937.340.747.554.367.9
1500.2040.6111.022.043.064.075.096.1110.220.430.535.640.750.956.061.171.366.5102
2000.2720.8151.362.724.075.436.798.1513.627.240.747.554.367.974.781.595.081.5136
2500.3391.021.703.405.096.798.4910.217.033.950.959.467.984.993.3102119109170
3000.4071.222.044.076.118.1510.212.220.440.761.171.381.5102112122143136204
3500.4751.432.384.757.139.5011.914.323.847.571.383.295.0119131143166163238
4000.5431.632.725.438.1510.913.616.327.254.381.595.0109136149163190190272
4500.6111.833.066.119.1712.215.318.330.561.191.6107122153168183214217305
5000.6792.043.396.7910.213.617.020.433.967.9102119136170187204238244339
5500.7472.243.737.4711.214.918.722.437.374.7112131149187205224261299373

単位は[kW]

6.金属:アルミニウム

計算式 P[W]=(0.2778×60×c×ρ×q×ΔT/t)×α・・・(6)
パラメータ:c=0.9 kJ/(kg・℃) ρ=2.71kg/L H=1h(時間)α=1.25
大気圧における計算値とする

表6 アルミニウム(体積:リットル)を1時間で温度差ΔT[℃]まで加熱するのに必要なヒーター電力[kW]

Δt
加熱するステンレスの体積 V[L(リットル)]
1 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200
5 0.004 0.013 0.021 0.042 0.064 0.085 0.106 0.127 0.148 0.169 0.190 0.212 0.254 0.296 0.339 0.381 0.423 0.635 0.847
10 0.008 0.025 0.042 0.085 0.127 0.169 0.212 0.254 0.296 0.339 0.379 0.423 0.508 0.593 0.678 0.762 0.847 1.27 1.69
15 0.013 0.038 0.064 0.127 0.191 0.254 0.318 0.381 0.445 0.508 0.569 0.635 0.762 0.889 1.02 1.14 1.27 1.91 2.54
20 0.017 0.051 0.085 0.169 0.254 0.339 0.423 0.508 0.593 0.678 0.759 0.847 1.02 1.19 1.36 1.52 1.69 2.54 3.39
25 0.021 0.064 0.106 0.212 0.318 0.423 0.529 0.635 0.741 0.847 0.949 1.06 1.27 1.48 1.69 1.91 2.12 3.18 4.24
30 0.025 0.076 0.127 0.254 0.381 0.508 0.635 0.762 0.889 1.02 1.14 1.27 1.52 1.78 2.03 2.29 2.54 3.81 5.08
35 0.030 0.089 0.148 0.296 0.445 0.593 0.741 0.889 1.04 1.19 1.33 1.48 1.78 2.08 2.37 2.67 2.96 4.45 5.93
40 0.034 0.102 0.169 0.339 0.508 0.678 0.847 1.02 1.19 1.36 1.52 1.69 2.03 2.37 2.71 3.05 3.39 5.08 6.78
45 0.038 0.114 0.191 0.381 0.572 0.762 0.953 1.14 1.33 1.52 1.71 1.91 2.29 2.67 3.05 3.43 3.81 5.72 7.62
50 0.042 0.127 0.212 0.423 0.635 0.847 1.06 1.27 1.48 1.69 1.90 2.12 2.54 2.96 3.39 3.81 4.24 6.35 8.47
60 0.051 0.152 0.254 0.508 0.762 1.02 1.27 1.52 1.78 2.03 2.28 2.54 3.05 3.56 4.07 4.57 5.08 7.62 10.2
70 0.059 0.178 0.296 0.593 0.889 1.19 1.48 1.78 2.08 2.37 2.66 2.96 3.56 4.15 4.74 5.34 5.93 8.89 11.9
80 0.068 0.203 0.339 0.678 1.02 1.36 1.69 2.03 2.37 2.71 3.04 3.39 4.07 4.74 5.42 6.10 6.78 10.2 13.6
90 0.076 0.229 0.381 0.762 1.14 1.52 1.90 2.29 2.67 3.05 3.42 3.81 4.57 5.34 6.10 6.86 7.62 11.4 15.2
100 0.085 0.254 0.423 0.847 1.27 1.69 2.12 2.54 2.96 3.38 3.79 4.24 5.08 5.93 6.78 7.62 8.47 12.7 16.9
150 0.127 0.381 0.635 1.27 1.91 2.54 3.18 3.81 4.44 5.08 5.69 6.35 7.62 8.89 10.2 11.4 12.7 19.1 25.4
200 0.169 0.508 0.847 1.69 2.54 3.39 4.24 5.08 5.93 6.77 7.59 8.47 10.2 11.9 13.6 15.2 16.9 25.4 33.9
250 0.212 0.635 1.06 2.12 3.18 4.24 5.29 6.35 7.41 8.47 9.49 10.6 12.7 14.8 16.9 19.1 21.2 31.8 42.3
300 0.254 0.762 1.27 2.54 3.81 5.08 6.35 7.62 8.89 10.2 11.4 12.7 15.2 17.8 20.3 22.9 25.4 38.1 50.8
350 0.296 0.889 1.48 2.96 4.44 5.93 7.41 8.89 10.4 11.9 13.3 14.8 17.8 20.8 23.7 26.7 29.6 44.5 59.3
400 0.339 1.02 1.69 3.39 5.08 6.78 8.47 10.2 11.9 13.6 15.2 16.9 20.3 23.7 27.1 30.5 33.9 50.8 67.8

単位は[kW]

電力早見表(表5、表6)を使って解く例題

例 題 1
ステンレス製の配管を加熱したい。配管の総体積は50L、
加熱温度は初期温度20℃から目的温度50℃、
加熱温度差ΔT=50-20=30℃。ただし放熱は考慮しない。
例 題 2
アルミプレートを加熱し、熱板として使用したい。
アルミの総体積は3L、初期温度20℃、目的温度170℃、
加熱温度差ΔT=150℃。ただし放熱は考慮しない。
解 答:表5の太字セル参照
体積50Lのステンレスを温度差Δ=30℃まで、1時間で加熱するには表5に示した太字セルの「2.04kW」が必要となる。
ただし、配管からの放熱は考慮していない。
ヒーター電力Wは、設置場所や保温材との兼ね合いから検討し、ヒーターの種類・材質等も十分に考慮する必要がある。
解 答:表6の太字セル参照
体積3Lのアルミニウムを温度差ΔT=150℃まで、1時間で加熱するには表6に示した太字セルの「0.381kW」が必要となる。
ただし、放熱は考慮していない。
鋳込み・埋め込みヒーターなどを使う場合、被加熱物の形状によりワット密度を変化させるなどの工夫も必要となる。