500 电加热管研发实例-干烧计算

500 电加热管研发实例-干烧计算

背景

加热液体的电加热管可能由于液位管理不当导致电加热管露出液体而在空气中通电运行，会出现干烧现象（有专门用于加热气体的强制对流或自然对流式干烧电热管，后文专文展开）。

干烧时外管和电热丝温度

加热液体的电加热管出现干烧时，外表表面向空气的传热主要通过热对流和热辐射两种方式。

以上一篇中电加热管参数为例，设干烧时与空气接触的外管表面温度为T，则有：

αF(T-T_a)+5.67CF((T+273)/100)⁴=Q

式中，α为电加热管外管表面与空气的自然对流换热系数，此处取6W/(m².℃)；F为外管表面积，此处取0.01884 m²（参见上一篇）；T为外管表面温度，℃；T_a为外管附近空气温度，此处取80℃；C为外管表面黑度，此处取0.9；Q为电加热管放热量，此处取1000W.

把已知数据代入上式，有：

6*0.01884*(T-80)+5.67*0.9*0.01884*((T+273)/100)⁴=1000

T取500℃时，等号左侧数值为：

6*0.01884*(500-80)+5.67*0.9*0.01884*((500+273)/100)⁴

=47+343=390W

T取600℃时，等号左侧数值为：

6*0.01884*(600-80)+5.67*0.9*0.01884*((600+273)/100)⁴

=59+558=617W

T取700℃时，等号左侧数值为：

6*0.01884*(700-80)+5.67*0.9*0.01884*((700+273)/100)⁴

=70+862=932W

T取720℃时，等号左侧数值为：

6*0.01884*(720-80)+5.67*0.9*0.01884*((720+273)/100)⁴

=72+935=1007W

参考虑上一篇数据，此时电热丝温度约为915℃。

电热丝温度在耐温上限之内，但外管（304不锈钢管）已明显超出使用温度。

如要使液体电加热管具有一定的耐干烧能力，可考虑的途径很多，如：

降低电加热管功率。此例中如把电加热管功率降为400W，则干烧时外管温度约为500℃，304不锈钢有一定的耐受能力。

外管材料采用耐高温材料，如英格莱800系列材料（参见冷热平台第495篇）。

增加外管表面积。具体措施也通常有两个：

一是在表面增加翅片（翅片管电加热管后文专文展开）。

二是简单增加电加热管（光管）的直径和长度。

此例中，如果外管直径由10mm增至16mm，长度由0.6m增至1.0m，则外管表面积由0.01884m²增至0.05024 m²，干烧时外管温度约500℃，304不锈钢也有一定的耐受能力。

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