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ヒーター容量の選定について
- 乾燥炉（密閉型）の製作を検討しています。炉内温度分布±10度を目指しています。ヒーターを選定するためには、炉内空気の温度上昇に必要な熱量を計算する必要があります。空気のみの加熱で検討するとヒーター容量が小さい結果になるかもしれませんが、炉の内壁の温度上昇にも熱量を加える必要があります。
- 今回、空気加熱用のプラグヒーターで空気の加熱を考えていますが、炉の内壁を直接加熱することは考えていません。炉の内壁加熱の熱量も検討する場合、加熱開始時に炉内壁を目標温度にするためにヒーター温度を急激に上げ、その後炉内空気を目標温度にもって行かなければなりません。
- 温度分布の精度も重要であり、目標値±10度を保つことができるか疑問です。
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所定温度に達する時間はワークの熱容量次第ながら、30分あれば大物かつ肉厚でなければ大丈夫と思います。 オーブンは空気加熱のみ。空気を所定温度にコントロールしワークは時間遅れでそれに到達。 ファンの撹拌風速が効き、緩いや無しでは温度均一性が得られない。 エスペック・全排気式オーブン（循環せずに発生ガスを排気する構造） https://www.espec.co.jp/products/env-test/sphs/ 黒田工業・熱風乾燥機のしくみ（大型） http://www.kuroda-dryer.co.jp/sikumi.htm 時間を早めるためワークの接触加熱をするなら、加熱体に何を使うか、加熱箇所で温度計測、など面倒な設計が必要で複数（連続）投入は困難。 ＞炉の内壁 強度の必要を充たす最小限とし、熱容量の考慮は不要。 にしても一から設計、製作？ 私は買うモノと認識します。 専門メーカーの口銭と、内作の設計コスト、得意な製造者を持つか、など不利な分を比べて勝てないでしょう。時間コストも考慮要。 調査し市販に使えるもの無いと判ってから設計検討しても遅くないはず。 密閉型バッチ炉、オーブンの選択肢は非常に多いが略。 やや特殊な工程組込用のトンネル炉でも市販あり http://www.tone-jidoki.co.jp/seihinsyoukai/konbearo/BA-11.html ■100℃ ±0.5deg.℃の高精度温度槽 ■温度制御範囲 50℃～400℃まで対応可
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手持ち資料を使った簡易計算によれば、炉温200℃の場合、炉中に入れた 物体の熱収支は、炉壁の放射による寄与率が8割、空気との接触にによる 寄与率が2割程度の模様です。（ただし、空気の動き（風速）が小さい場合） この結果から考えると、空気温度を所定値に上昇させるだけでは、所要の 加熱（乾燥）性能を得られないものと思います。 ヒーターの容量計算には、空気を加熱する分だけでなく、炉壁材料を一定の 厚さの範囲で加熱する分、炉壁を介して外に逃げる分、換気によって外に 逃げる分など、総合的に考慮することが必要と思います。 また、昇温後の操業中においては、炉中に入れた物体を加熱する分（ 固形分の熱容量だけでなく、蒸発に伴う潜熱も）、扉の開閉による 損失等も見込む必要があるでしょう。 理論的に必要最小限必要とする容量を見積もることは、工学的アプローチ として適確とおもいますが、理論的必要最小容量のヒーターを使ったのでは 実用設備にはなりません。
アプローチ法を記載します。 ヒーターは断線します。(今はLEDに変わった白熱球もその一種です) ですから、交換も視野に入れて、加工も専門家に任せるなら、購入品を選択します。 メーカー数社に、仕様を提示し、見積りと仕様図の提示をしてください。 当然、仕様に対してのドキュメント提出と説明も含みます。 簡単なヒーターなら、カタログ内選定もあり、その場合には電話等でメーカー技術員と 話し合い選定します。(これも、数社した方がよく、メーカー特有の説明方があり有意義です) 最後に、“目標値±10度”は、ヒーター容量と、夏期冬期の放熱の違いを緩和する保温材、 ヒーターの温度制御法（ＰＩＤ）も含めて、ヒーター屋さんに確認してもよいでしょう。
