열선에 의한 온도 계산 방법

열선 계산 방법

 

열량 계산 방법은 좌측 카테고리 중에  ┃ 자작의 자료 에서

제목이 각 물질의 승온에 필요한 열량 계산법 ☜ 크릭 (2018년 1월 29일자 문서)를 참고 하시고,

 

여기서는 흡수 에너지

즉, 승온에 필요한 에너지를 계산하는 방법만 기술해 놓았습니다.

 

히터 제작시 필요한 공식

 

전기 에너지를 열 에너지로 바꿀때 필요한 공식들..

 

전기 에너지를 열 에너지로 바꿀때 필요한 공식들..

V= I X R, W= I X V

1Ws = 0.24cal

1WH=약 860cal (0.24cal*60Sec*60min=약 860cal/H)

*1cc의 물을 1도 올리는데 1 cal 가 필요.*

 

예: 3.7v ,2800 mA/h 리튬이온 밧데리와 상기 열선(1.39 Ω/M) 2m를 가지고 히터를 만들면 10도짜리 물 100cc를 몇도 까지 올릴 수 있는가?

( 단. 열 손실이나 온도 보상치 즉, 효율은 10%임)

 

1. 총 저항(Ω) : 2m X1.39 Ω/M= 2.78Ω

2. 전류(A) : V = I X R 즉 I = V/R = 3.7 V/ 2.78Ω= 1.33 amp/h

3. 전력 (W) : W= I X V = 1.33A/h X 3.7V= 4.92 W/h

4. 칼로리(cal) : 4.92 W X 860cal= 4231.2 cal/h

( 1,000cal= 1Kcal , 1,000W= 1Kw )

5. 1 cc 물은 1도 올리는데 1cal( 비열 ,비중이 1이므로 )가 필요하므로 100cc면 100cal가 필요하며,

4231.2cal/h / 100cal = 42.3도 /h

고로 한시간에 42.4도 올라가게 됩니다..

여기서 단열 정도가 어떻게 되느냐에 따라서 주변에 열을 빼았기는 정도 즉, 효율을 곱해야 합니다.

효율이 10%라고 가정했으니깐,

42.4도*10%=4.24도를 올릴 수 있네요.

물의 처음 온도가 10도이니까,

10도+4.23도= 14.23 도가 올라가게 되네요..

 

열효율이 10%정도니까 주변으로 열을 빼앗기는 것을 최대한 보온을 하거나,

전기 용량을 높여야겠네요...

 

전기 용량을 높이는 방법은 밧데리를 직렬로 연결해서 전압을 높이거나,

열선 기장을 짧게 해서 저항을 낮쳐서 전류를 높게 해야겠지요..

 

이 밧데리 경우 전류가 2.8A/h로 한정되어 있기 때문에 이 밧데리 용량을 넘게 되면,

안전회로가 있다면( 없다면 위험하니 사용금지) 전기가 차단되기  때문에

이 보다 더 큰 밧데리를 사용하거나, 밧데리를 병렬로 사용해야 합니다.

 

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다음은 열량 계산에 필요한 공식입니다.

 

열량 계산식

 

열량(Q)= 체적 (CM1) x 비열 x 비중 (Kg/㎥) x 온도차 (At)

* 1 Kwh (전력량) = 약 860 Kcal/h

* CM1 = 시간당 체적으로 단위는 ㎥/h

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(상태에 따른 계산 예)

1. 기체 : 분당 10㎥의 공기를 12℃에서 20℃로 올리는데 필요한 열량과 전력량은

Q =10㎥/min (공기의 체적) x 60min (분당을 시간당으로 환산) x 0.24 (비열) x 1.2 (비중) x 8℃ (온도차)

= 1,382.4 Kcal/h (열량)

필요한 전력량 = 1,382.4 Kcal/h ÷ 860 Kcal/h =1.61 kwh

* 참고: 각 기체에 따라 비열과 비중이 틀리니 기체에 따라 상수를 바꾸세요.

 

2. 액체 : 물 18ℓ 를 20℃에서 100℃로 올리는데 필요한 열량과 전력량은

Q = 18ℓ (물의 총량) x 1.0 (비중) x 80℃ (온도차)

= 1,440 Kcal/h (열량)

필요한 전력량 = 1,440 Kcal/h ÷ 860 Kcal/h =1.67 kwh

 

3. 고체 : 알루미늄 100Kg을 20℃에서 660℃로 올리는데 필요한 열량과 전력량은

Q = 100Kg (알루미늄의 총량) x 0.21 (비열) x 2.69 (비중) x 640℃ (온도차)

= 36,153.6 Kcal/h (열량)

필요한 전력량 = 36,153.6 Kcal/h ÷ 860 Kcal/h =42 kwh