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电加热器的功率选择


发布时间:2018-4-16 16:18:12 来源: 浏览次数:

摘要:选择功率是为了满足加热介质所需发热量,是确保加热器能实现加热目的,正常运行的首选。 电加热器由于电加热的热效率近似于1,可以这样认为:电加热器的功率即为发热量。

上一篇我们就电加热器广泛应用于高温采暖炉效果怎么样做了详细介绍和说明。 本篇文章我们简单的对电加热器的功率选择进行描述,作为专业的PTC加热器,空气能辅助加热器生产制造厂家江苏众众电热科技有限公司,将尽心整理发布各种相关知识,竭诚为您服务。

 选择功率是为了满足加热介质所需发热量,是确保加热器能实现加热目的,正常运行的首选。 电加热器   由于电加热的热效率近似于1,可以这样认为:电加热器的功率即为发热量。    1、功率选择的考虑 电加热器     功率的计算选择应考虑以下三条: 电加热器 ⑴ 从初始状态,按规定时间要求实现加热介质至设定温度(工作温度);       ⑵ 在工况条件下,发热量足以维持介质温度;       ⑶ 应有一定的安全裕度,一般取1.2。 电加热器    显然,从第⑴、⑵条选择功率的较大者,乘以安全裕度就是应选的功率。     2、从初始状态加热所需功率的计算        (1) 静态流体加热比热容(specific heat capacity)又称比热容量,通常用符号c表示,简称比热(specific heat),是单位质量物质的热容量,即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文(J /(kg·K) 或 J /(kg·℃),J是指焦耳,K是指热力学温标,与摄氏度℃相等),即令1千克的物质的温度上升(或下降)1摄氏度所需的能量。根据此定理,最基本便可得出以下公式: 电加热器Q=cm⊿t 电加热器Q为吸收的热量;m是物体的质量,⊿T是吸热(放热)后温度所上升(下降)值,初中的教材里把⊿T写成⊿t,其实这是很不规范的(我们生活中常用℃作为温度的单位很少用K,而且⊿T=⊿t,因此中学阶段都用⊿t,但国际上或者更高等的科学领域,还是使用⊿T)。 电加热器物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比热容三种。 电加热器定压比热容Cp:是单位质量的物质在压力不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。 电加热器定容比热容Cv:是单位质量的物质在容积(体积)不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能。 电加热器饱和状态比热容:是单位质量的物质在某饱和状态时,温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量设有一质量为m的物体,在某一过程中吸收(或放出)热量ΔQ时,温度升高(或降低)ΔT,则ΔQ/ΔT称为物体在此过程中的热容量(简称热容),用C表示,即C=ΔQ/ΔT。用热容除以质量,即得比热容c=C/m=ΔQ/mΔT。对于微小过程的热容和比热容,分别有C=dQ/dT,c=1/m*dQ/dT。因此,在物体温度由T1变化到T2的有限过程中,吸收(或放出)的热量Q=∫(T2,T1)CdT=m∫(T2,T1)cdT。 电加热器一般情况下,热容与比热容均为温度的函数,但在温度变化范围不太大时,可近似地看为常量。于是有Q=C(T2-T1)=mc(T2-T1)。如令温度改变量ΔT=T2-T1,则有Q=cmΔT。这是中学中用比热容来计算热量的基本公式。与比热相关的热量计算公式:Q=cmΔT 即Q吸(放)=cm(T初-T末) 其中c为比热,m为质量,Q为能量热量。吸热时为Q=cmΔT升(用实际升高温度减物体初温),放热时为Q=cmΔT降(用实际初温减降后温度)。或者Q=cmΔT=cm(T末-T初),Q>0时为吸热,Q<0时为放热。电加热器(涉及到物态变化时的热量计算不能直接用Q=cmΔT,因为不同物质的比热容一般不同,发生物态变化后,物质的比热容变化了快热”效果,快热式电热水器取消了储水罐,使冷水在进入加热管后产即被加热,这就要求加热管有较大的功率,家用电热水器一般采用方便可靠的电热丝加热。根据热水及流体力学原理结合实际实验室测试,可以得到水温与流时、加热功率之间的关系对于加热的控制,最简单的方法是由若干不同功率的电热丝组合得到几种加热功率,但由于快热式热水器的加热功率比普通的大,且档位设置较多,用电热丝组合的方法需要几组电热丝和继电器,成本较高且工作可靠性降低,所以比较理想的办法是采用可控硅控制功率,电路简单且控制方便。 电加热器  温度检测的方法较多,最经典的方法就是用热敏电阻(或热敏传感器)组成电桥来采集信号,再经放大、A/D转换后送单片机。目前比较先进的方法是采用专门的集成测温传感器(例如DS18B20),直接将温度转换成数字信号传送给单片机。为简化电路、降低成本,本文采用了温度/频率转换测温法,直接将温度信息转换成频率信号,用单片机测出频率大小,从而间接测出温度值,温度/频率转换电路简单可靠,成本低廉。快热式热水器控制系统电路如图1-2所示,由7部分电路组成:单片机系统及外围电路、电源电路、按键输入电路、LED显示电路、蜂鸣报警电路、加热控制电路和温度检测电路。 电加热器  控制器采用成本低廉且工作可靠的89C51,采用12MHz晶振。89C51对电源要求并不严格,电源电路采用普通的市电经降压整流,然后经集成稳压器(7805)稳压输出+5V电压。按键采用轻触小按钮。显示电路采用两位共阳数码管,由2个三极管9012驱动,3个LED批示灯用于指示加热功率。报警电路采用5V自鸣式蜂鸣器。加热控制电路原理图,电热丝的加热功率由双向可控硅来控制,单片机通过光耦给可控硅触发信号,控制可控硅的导通角,从而控制电热丝的有效加热功率。为了在关机和超温保护的状态下能可靠地关断加热电源,电路中加入继电器来控制加热电源。其中串联在继电器线圈回路的熔丝为105℃的热保险丝,当温度超过105℃时,热保险丝会熔断,防止加热管干烧。与电热丝并联的LED发光管用来指示电热丝的工作状态。按快热式热水器的功能,系统程序必须实现以下任务:显示扫描,按键扫描的处理,加热控制,温度检测(包括超温报警)。51系列单片机实现多任务运行的方法就是分时复用,在程序设计时要相应地分配好各任务的CPU占用时间。对以上几个任务稍加分析可以看出,显示扫描、按键和加热控制任务相对而言有实时要求,而温度检测任务则可用定时

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