전력밀도의 정의

 

히터의 수명은 일반적으로 히터의 사용 개시일로부터 단선,합선,지락등 발열체로서의
기능을 완수하지 않게 되기까지 기간이다.부식에 의한 시스엘레멘트의 손상이라고 하는
화학적문제도 있지만 전기히터의 특성,엘리멘트의 배치, 특히 전력밀도를 중심으로 이야
기를 나아가게 한다.히터의 수명은  히터엘리멘트의 「 전력밀도 」 및 「 배치 」에 의해
좌우 된다 . 이 점부터 히터를 다루는 상에서의 주의사항을 정리하였다 .

 히터의 수명에 관한 일반적인 주의사항
 
 

1. 전력밀도

    전력밀도 ρ[ W/cm2]는 히터엘리멘트 단위 표면적당의 전기용량이다.
    즉 , 히터의 시즈엘리멘트 표면적에서 그 히터의 용량으로 나눈 값으로서 전력밀도는
    히터의 수명에 직접관계 된다.
    전력밀도는 히터의 수명과 관계 있으며
허용전력밀도는 가열하고저 하는 피가열물에
    따라서 다르며 열전달율이 높은 물질에서는 (  )전력 밀도를 설정할 수가 있습니다.

    액체가열용 히터에서는 전력 밀도를  
(    )W/cm2]라고 하는 고전력 밀도로 설계하는
    것도 있습니다만 낮은 전력밀도로 장수명의 히터을 추천 합니다.


2. 히터외경과 임의의 전력밀도에 있어서 히터용량 [W ]


     히터의 길이를 1m라 할 때  외경 6.5mm, 9.0mm,12mm,15mm의 히터의 전력밀도를 아
     래와 같이 히터용량 [W ]를 계산하였다.

                      
표1. 히터 외경과 임의의 전력밀도에 있어서 히터의 용량


3. 피가열물에 따른 전력밀도의 표준

   한일전열엔지니어링에서 추천하는 피가열물체의 대표적인 전력밀도의 범위을 나타낸다.

                
표2. 피가열물에 의한 대표적인 피가열물체의 전력밀도의 적용범위

주    의

주1

액체 가열의 경우 종류에 따라서 특수한 것이 있다 .

주2

기체 가열의 경우 풍속에 의해 변경할 필요가 있다 .

주3

표 2는 한일전열엔지니어링의 제작 및 시운전 실적에 의거하는 전력밀도의
범위를 나타낸 것이다.
주1 , 주2의 외에도 조건에 따라서는 표에 나타낸 수치 이상의 것이나 보다
작은 값을 선정하는 경우가 있다. 실제로 히터를 사용하는 경우에는 적용할
수 없는 경우도 있고, 주의가 필요하다다.

 

4. 시즈 엘리멘트의 배열


    히터의 엘리멘트는 교환,보수에 편리하여야 하며 가열 장치, 가온조, 건조기 등을 구성
    하는것이 일반적이다. 아래에서 히터엘리멘트의 배열에 관해서 주의해야 할 점을 말한다.

1. 배관 라인상에 히터를 넣어서 사용하는 경우
2.  피가열체가 흐르지 않은 대기중에서 열전도나 대류에서 가열하는 경우
3.  온도제어를 하는 경우


5. 히터엘리멘트의 외경과 수명
 

     히터의 외경과 전력밀도의 관계는 같은 전기용량의 히터라로 전력밀도는 직경에 비례
     하며 히터용량을 시즈엘리멘트의 표면적으로 나누면 전력밀도[W/cm
]가 된다.

     부식이 문제가 되지 않으면 maintenance free를 겨냥한 고수명히터로서 직경이 큰 히
     터가 유효한 경우도 있다.

     그러나 단면적은 반지름의  
(    )서 증가하기 때문에 질량,축열량,가격등의 면에서는
     좋은일은 아니다.

6 . 외경과 발열선경의 선택

히터의 외경과 발열체 선경의 선택등 기술적인 특성에 관한
자세한 기술적인 사항은 당 사로 문의 바랍니다


7. 전력밀도와 표면온도

    (1) 핀히터 표면 온도와 전력 밀도의 관계

    (2) 튜블라히터 표면 온도와 전력 밀도의 관계

    (3) 튜블라 히터 와 핀 히터와의 특징 및 성능 비교

 항       목

핀 히터

튜블라 히터

표면 온도

특징 및 성능비교

특징 및 성능비교

안전성

속온성

안전기의작동 성능

중량

냉방시의결로

수명

최대허용전력밀도

코스트

    (4) 튜블라히터 와 핀히터의 표면 온도 비교

     튜블라 히터는 풍속의 유무, 강약에 관계없이 표면 온도차가 (  ), 핀 히터는 무풍시와
     유풍시때의 표면 온도차가 (  ), 유풍시에는 표면 온도가 (  ).
     이것은 핀 히터의 (  ) 효율이 좋기 때문에로 (  )를 가열하는 공기조절용으로는
      (  )히터가 적합하다.

                                                     
  그래프

     상기 그래프의 표면 온도와 표면 전력 밀도의 관계는 히터의 수명이나 성능을 결정합
     니다.
 
     이 그래프는 히터 엘리먼트를 (  )에 수평 방치했을 경우의 표면 온도로서 피가열물에
     밀착해 가열되었을 경우는 (  )효과가 좋아져 (  )는 낮아집니다.

     또, 몇 개의 히터 엘리먼트를 인접해 설치했을 경우는, 상호 열영향으로 (   )온도는  
     높아집니다.
     사용 온도가 400℃을 넘는 경우나, 특수용도(부식 환경에서의 사용등 )의 경우는, 당사
    기술부까지 문의해 주세요.


8. 전기히터의 종류에 따른 전력밀도 공식

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