10. 熱量計算

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遠赤外加熱の熱量計算は、単純に算出することは困難であるが、おおむね以下の計算式で算出することができる。本来は、放射伝達熱量の式に基づいて算出されるべきであるが、ヒーター、非加熱物の放射率(吸収率)、受熱面積受熱角度等の要因をとらえて算出しなければならず、実際上はかなり難しい。そこで通常の熱量計算の手順に従って算出した熱量に遠赤外効率ρを乗じて総熱量とする。ρは経験値から0.6~0.9の範囲から決定することができる。

1. 設備電力(P)

 P=P0×1.1~1.2(設備余裕率) (KW)

      P0=Q/860 (KW)

      P:設備電力、P0:電力、Q:総熱量

2. 総熱量(Q)の算出

 Q=(Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 +Q6)ρ  (Kcal/h)

      Q:総熱量(Kcal/h)、Q1:被加熱物顕熱量、Q2:水分蒸発潜熱量

      Q3:駆動部持出熱量、Q4:開口部流出熱量、Q5:排気熱量

      Q6:炉壁損失熱量、ρ:遠赤外効率

3. 被加熱物熱量(Q1)

 Q1=c1W1N(t1–t2) (Kcal/h)

c1:被加熱物の比熱(Kcal/kg・℃)、W1:被加熱物の重量(Kg/個)

N:被加熱物の処理量(個/h)、t1:被加熱物昇温温度(℃)

t2:被加熱物初期温度(℃)

4. 水分蒸発潜熱量(Q2)

 Q2=W2{γ+σ(100–t3)}  (Kcal/h)

       W2:除去水分量(Kg/h)、γ:蒸発潜熱(540)(Kcal/Kg)

       t3:初期水分温度(℃)、σ:比熱1kcal/Kg・℃




5. 駆動部持ち出し熱量(Q3)

 Q3=c2W2S×60(t3–t4)           (Kcal/h) 

       c2:駆動部比熱(Kcal/h)、W2:駆動部重量(Kg/m)、

       S:コンベアスピード(m/min)、t3:駆動部昇温温度(℃)

       t4:駆動部初期温度(℃)

6. 開口部流出熱量 (Q4)

Q4=c3A1υ×60×60(t5–t6)  (Kcal/h)

            c3:空気比熱(Kcal/m3・℃)、A1:開口部面積(m2)通常は開口部総面

積の1/3として計算、υ:流出風速(m/s)通常は炉内温度100~

200℃で1~3m/sで計算、t5:炉内温度(℃)t6:外気温度(℃)

7. 排気熱量(Q5)

Q5=c3M(t5–t6)  (Kcal/h)

      M:排気量(m3/h)水切り乾燥時のM=発生蒸気量(m3/h)×1/0.05

             
簡便的にはM=炉内体積(m3)×炉内排気回数(回/h)として計算し、炉内

排気回数を水分乾燥、溶剤乾燥の場合20~30回/h以上の強制排気をする。

8. 炉壁損失熱量(Q6)

Q6=κA2  (Kcal/h)

       κ:炉壁損失係数(Kcal/m2・h)=λ(t5–t6)L  (Kcal/m2・h)

       λ:熱伝導係数(Kcal/m2・h・℃)、L:炉壁厚み(m)

       例:50mm岩綿使用温度差200℃の場合、κ=0.062×200/0.05=248

※ 装置設計の例

(1) 炉体仕様

① 被加熱物の目的

金属鋼板の表面にアクリル樹脂塗料をコーティングして乾燥する。

② 炉体構造

ベルトコンベアの連続搬送方式で、パネルヒーターを上部取付とする。

③ 乾燥条件

処理温度:130℃、処理時間:6分

④ 搬送方法

ネットコンベア使用で、流れ方向のピッチを500mmとする。
コンベア重量は10kg/mとし、搬送速度Sは
S=60個/60min×0.5m=0.5m/min
加熱装置長Lは  L=0.5m/min×6min=3m

⑤ その他

(2) 熱量計算

ストレート型ヒーター仕様の場合

パイプ長800mm炉内加熱長3mからヒーター取付ピッチ200mmで750W以上のヒーターを15本設置する。

パネルヒーター仕様の場合

300×400mmヒーターを幅2列、流れ方向に9列配置すると18枚のヒーター数となり、600W以上のヒーターを選定することになる。

※ 実際には上記よりW数の高い標準ヒーターを用い、温度制御する場合がほとんどである。