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7・4 電熱器の容量計算
水の水量V〔l〕の湯沸器の温度をt1からt2に上昇させるに要する電力量〔Ph〕及び電力〔P〕及び所要時間〔T〕を求める。ただし比熱C＝1、熱効率ηは下記の表によるものとする。
7・2項の式において 質量M＝V〔kg〕、比熱C＝1とする。
主な電熱器の効率ηの値
| 器具 |
効率〔％〕 |
器具 |
効率〔％〕 |
| 投込湯沸器 |
95〜99 |
電気やかん |
70〜75 |
| 自動湯沸器 |
85〜90 |
電気七輪 |
50〜70 |
| 瞬間湯沸器 |
90〜95 |
電気炊飯器 |
80〜90 |
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（1）空気容積V〔m3〕の温度をt1からt2に温める必要な電力量Phと電力Pを求める。ただし空気の比熱C＝0.24、比重1.23kg／m3とする。
ここで、M＝空気の容積×比重〔kg〕、T：加熱所要時間〔h〕
（2）上式から1〔m3〕の空気を1〔℃〕高める電力量を求めると0.343〔Wh〕になる。さらに実験的に求めた実験式による電力量Ph'は次による。
ここで、M＝空気の容積×比重〔kg〕、T：加熱所要時間
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Ph'＝｛0.36nV＋k（2.45A＋6.5G）｝（T2−T1）〔W〕 |
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n |
： |
1時間毎に室内空気の入れ替わる係数（下記の表による） |
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V |
： |
空気の容積〔m3〕 |
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A |
： |
外気に露出する壁の面積〔m2〕 |
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G |
： |
外気に露出するガラスの面積〔m2〕 |
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T2 |
： |
室内所要温度〔℃〕 |
| |
T1 |
： |
室外の温度〔℃〕 |
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k |
： |
常数（下記の表による） |
nの値
| 室 |
n |
| 密閉した室 |
1 |
| 居室、事務室、食堂など時々出入りする室 |
2 |
| 広間 |
3 |
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kの値
| 室 |
k |
| 壁に強風の当る室 |
1.1〜1.5 |
| 日中のみストーブを用いる室 |
1.1〜1.25 |
| 日中のみストーブを用いる室で壁に強風の当る室 |
1.2〜1.75 |
| 間けつ的にストーブを用いる室 |
1.25〜2.0 |
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（1）ヒータの熱交換量
ヒータの熱交換量は表面電力密度Wd〔w／cm2〕すなわち単位面積あたりの発熱量で表される。
W：ヒータ容量〔W〕
R：ヒータ管径〔cm〕
L：ヒータ管の有効長〔cm〕
| 加熱器の分類 |
表面電力密度〔w／cm2〕 |
加熱温度〔℃〕 |
| 潤滑油加熱器 |
2〜3 |
40〜60 |
| 燃料油加熱器 |
2.5〜4 |
A重油40〜60
B重油60〜80
C重油80〜95 |
| 清水加熱器 |
3〜4.5 |
60〜90 |
| 海水加熱器 |
3〜4.5 |
60〜90 |
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（2）流量の電熱容量
伝熱量 Q＝G×Cp×（t2−t1）〔kcal／h〕
G：流量〔kg／h〕
Cp：液体比熱〔kcal／kg℃〕
t2：出口温度〔℃〕
t1：入口温度〔℃〕
η：熱効率（小数）
この場合 T＝1とする。
〔例題〕（1）縦1.2〔m〕、横50〔cm〕、深さ50〔cm〕の浴槽の水を2時間で10〔℃〕から40〔℃〕にするのに必要な電熱器の容量を求めよ。ただし効率は90〔％〕とする。
〔解〕浴槽の容積＝120×50×50＝300,000〔cm2〕
水の重量＝300〔kg〕（1,000cm3＝1〔l〕・・・1kg）
（2）コンクリート造りの倉庫の壁の内外の温度差20〔℃〕であって、壁の厚み10〔cm〕のとき1〔m2〕につき毎秒3.6〔cal〕の放熱をする。
倉庫の大きさは2m×4m×2mで天井の厚さ15〔cm〕、側壁の厚み20〔cm〕とすれば倉庫の外の温度より10〔℃〕高く保つに必要な電熱器の容量はいくらか。ただし壁の放熱は厚みに反比例するものとする。また床下への放熱はないものとする。
〔解〕
天井の広さ2×4m2であるから、放熱量2.4×2×4＝19.2〔cal〕
壁の放熱量 1.8×｛（2×2）×2＋（2×4）×2｝＝43.2〔cal〕
全放熱量Q'は毎秒 19.2＋43.2＝62.4〔cal〕
電熱器P〔W〕の発生熱量Qは毎秒 Q＝0.24Pt＝0.24p〔cal〕
これからPを求めると
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