样品处理箱电加热功率和蒸汽用量计算方法

样品处理箱的伴热保温可采用电加热器+温控器的方案，也可采用蒸汽加热器+温控阀的方案。

（1）电加热功率的计算

①计算样品处理箱的散热量，计算式为

式中　Q——样品处理箱的散热量，W；

λ——保温材料的热导率，W/（m·k），可查表2.9求取；

δ——保温层厚度，m；

Δt——最低环境温度和样品处理箱内设定温度之差，℃；

S——样品处理箱的散热面积（6个外表面的面积之和），m2。

②计算其他因素造成的热量损失。如现场平均风速对散热的影响，与箱体连接的金属支架热传导损失的热量，箱门密封不严、箱体缝隙等损失的热量，保温层多年使用后隔热效果的降低等因素。

③计算电加热系统启动时将箱内温度升至设定温度所需的热量。

④计算系统运行中样品处理部件时吸收并由流动的样品带走的热量。

对于样品处理箱来说，上述②—④步很难加以计算，也没有必要进行计算，一般是根据经验将计算所得样品处理箱的散热量乘上一个放大系数，作为所需要的电加热最大功率。通常放大系数取200%，也可取得稍大一些。

表2.9　各种保温材料在不同温度下的热导率

（2）蒸汽用量的计算

蒸汽用量可按下式计算：

式中，K为蒸汽余量系数，一般取2；当用电加热功率进行折算时，可根据具体情况在1.5～2选取。低压蒸汽的冷凝潜热可查表求取。电加热功率与蒸汽加热功率之间的换算关系推导如下：

(www.xing528.com)

（3）计算示例

一样品处理箱的外形尺寸为600 mm×600 mm×400 mm（H×W×D），箱体材料为2 mm厚的不锈钢板或碳钢板，内有25 mm厚的保温层，保温材料为聚苯乙烯泡沫塑料。现场最低环境温度为-34℃，样品处理箱内须维持的温度为50℃，采用电加热器+温控器的方案，试计算电加热器的最大功率。如采用蒸汽加热器+温控阀的方案，其蒸汽用量是多少？

解：①电加热功率的计算

a.计算样品处理箱的散热面积：

S=(600 mm×600 mm×2)+(600 mm×400 mm×4)=0.72 m2+0.96 m2=1.68 m2

b.确定其他计算所需参数：

查表求得聚苯乙烯泡沫塑料在50℃下的热导率λ为0.035 W/（m·k）。

保温层厚度δ为25 mm=0.025 m。

环境最低温度和样品处理箱内设定温度之差Δt=50℃-（-34℃）=84℃。

c.将上述数据带入式（2-12）计算箱体散热量：

d.将计算所得箱体散热量乘以放大系数200%，得396 W。

答：该样品处理箱的电加热功率应为396 W。

②蒸汽用量的计算

根据最低环境温度采用0.6 MPa（A）的低压蒸汽伴热，其冷凝潜热为498.6×4.186 8 kJ/kg。蒸汽加热功率可按电加热功率折算，452 W=452×3.6 kJ/h=1 627 kJ/h。将上述数据带入式（2-13）计算蒸汽用量：

(1627 kJ/h÷498.6÷4.186 8 kJ/kg)×(1.5～2)=0.78 kg/h×(1.5～2)

=1.17～1.56 kg/h

答：该样品处理箱的加热蒸汽用量应为1.17～1.56 kg/h。