Calcolo della potenza degli elementi riscaldanti in fibra di carbonio

Metodo di calcolo semplice per la potenza termica del locale di essiccazione

Per quanto riguarda la potenza di riscaldamento necessaria per un essiccatoio, vorrei condividere un semplice metodo di calcolo che ho sintetizzato. Poiché è semplice, potrebbe non essere del tutto preciso, quindi i ricercatori non dovrebbero affidarsi a questo approccio. Questo articolo si rivolge a coloro che intendono utilizzare elementi riscaldanti in fibra di carbonio ai forni di essiccazione o di cottura fai-da-te.

Prendiamo ad esempio uno dei nostri clienti. Inizialmente utilizzavano un forno a combustione (che bruciava pellet o scarti di legno). Per motivi ambientali, hanno voluto passare agli elementi riscaldanti elettrici. Le pareti del locale di essiccazione erano isolate con cotone e il materiale da essiccare era legno di pino semi-secco. La temperatura di essiccazione richiesta doveva raggiungere gli 80°C entro 2 ore.

Conoscenze di base di fisica (tutti i parametri possono essere trovati tramite i motori di ricerca):

• Peso = Densità x Volume
• Il calore = Potenza x Tempo
• Calore necessario per aumentare la temperatura di un oggetto = Capacità termica specifica x differenza di temperatura
• Capacità termica specifica del legno: 1,72 x 10^3 J/(kg.K)
• Capacità termica specifica dell'aria: 1,003 x 10^3 J/(kg.K)
• Densità del legno di pino: 0,5~0,7 x 10^3 kg/m³, utilizzare 0,6 x 10^3
• Densità dell'aria: 1,29 kg/m³
• Volume: Supponiamo che la legna riempia 70% (questo assicura che il calcolo della potenza non sia troppo basso), l'aria è calcolata a 15 metri cubi.
• Differenza di temperatura90°C - 0°C (ipotizzando temperature minime invernali di 0°C)

Fase 1: Calcolo della potenza necessaria per riscaldare la legna

1. Calcolare il peso del legno di pino
   Peso del legno di pino = 0,6 x 10^3 x 15 x 70% = 6300 kg
2. Calcolare il calore necessario per aumentare la temperatura
   Calore richiesto = 6300 kg x (90°C - 0°C) x 1,72 x 10^3 J/(kg.°C) = 9,75 x 10^8 J
3. Calcolare la potenza
   Potenza = 9,75 x 10^8 J / (2 x 3600 s) = 135450 W ≈ 136 kW

Fase 2: Calcolo della potenza necessaria per riscaldare l'aria

1. Calcolare il peso dell'aria
   Peso dell'aria = 1,29 x 15 = 19,35 kg
2. Calcolare il calore necessario per aumentare la temperatura
   Calore richiesto = 19,35 kg x (90°C - 0°C) x 1,003 x 10^3 J/(kg.°C) = 1,75 x 10^6 J
3. Calcolare la potenza
   Potenza = 1,75 x 10^6 J / (2 x 3600 s) = 243 W ≈ 500 W (la potenza necessaria per riscaldare l'aria può essere ignorata)

Fase 3: Calcolo della perdita di calore nel locale di essiccazione

La perdita di calore attraverso l'isolamento, i componenti metallici e altri fattori è uniformemente scontata dal 15%.

Calcolo finale della potenza totale

Potenza totale = 136 kW x (1 + 15%) = 156,4 kW
Secondo un rapido metodo di calcolo, un locale di essiccazione del legno richiede circa 10 kW per metro cubo di spazio.
Se si utilizzano elementi riscaldanti in fibra di carbonio da 1200 W, sono necessarie 130 unità.

Conoscenze aggiuntive:

• Conversione del calore: 1 chilocaloria (kcal) = 4,1858518 chilojoule (kJ) (Calcolo rapido: kJ/4 = kcal)

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