电磁炉加热1kg水需要多长时间
传统的电热丝加热或能源加热产品已进入白热化、同质化,其弊端也很明显,比如效率、环保等问题。致使电磁加热(IH)应用越来越广泛,其加热效率高、节能环保逐渐被众人所接受,然而在开发中有许多的技术要点还是比较模糊的,比如不同功率下如何选择线圈盘的参数?怎么理论计算等等,目前也都靠试验出来的,所以电磁加热看似简单,其实有很多的基础研究内容未掌握。
电热丝加热经常会有人问到电磁炉加热一锅水到沸腾需要多长时间?销售人员一味地宣传节能环保,在用户眼里就是:感觉不到。这是一个模糊概念,用户能感受到的就是加热速度快。像电热水壶一样,烧一壶水等几分钟都觉得漫长。要弄清楚加热时间还得有一套理论计算,虽然会有很多的因素影响,但好歹有个估算值吧。弄清楚这个问题首先需要知道几个物理量。
1、热量单位:焦耳
热量的公制单位为焦耳,简称“焦”,符号:J
是为了纪念英国著名物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳而创立的。
2、能量单位:千瓦·时
千瓦·时(符号:kW·h)是一个能量量度单位,表示一件功率为一千瓦的电器在使用一小时之后所消耗的能量,也就是常说的一度电。
1千瓦时=1千瓦×1小时=瓦×1小时=瓦×秒=千焦
1kWh=
1kW×1h=W×1h=W×s=kJ
3、吸热或散热能力:比热容
比热容亦称比热容量,是热力学中常用的一个物理量,表示物体吸热或散热能力。比热容越大,物体的吸热或散热能力越强。它指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸收或放出的热量。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文J/kg·K,即1kg物质的温度上升1开尔文所需的能量。
比热容的计算公式:
式一c表示比热容
Q表示吸收的热量
m表示物体的质量
t0表示物体的初温
t表示物体的末温
4、水的比热容
不同压力,不同温度下的液态水的定压比热容不同,在要求精度不高时,可近似认为常压下、25℃时水的定压比热容c=4.2kJ/kg·℃,读作“焦每千克摄氏度。注意开尔文K和摄氏度℃的区别。
根据比热容其实就可以解出烧水的问题。
解:设电磁炉功率P=W,效率η=86%,水重量m=1kg,水初温t0=25℃,烧开水温t=℃,计算水烧开时所需时间。
计算水烧开所需热量Q
由前面所述,1千瓦时(1度电)所产生的能量是kJ,W的电磁炉加热效率为86%,则1小时做功产生的能量为2*kJ*0.86=kJ,那么产生kJ热量的时间=kJ/kJ=0.小时=3.分钟,也就是说烧开1kg水需要3分钟。
与电能千瓦时对等换算后公式:
式二T为小时,若转换为分钟乘以60即可
为简化计算,固定温度设定25到度,三级能效效率86%,时间为分钟,则公式简化为:
式三T为时间,单位分钟
m为重量,单位为千克
P为功率,单位为千瓦
反过来讲,已知时间再计算功率那也是一样的。
公式变为:
式四得出P=6.1kW。
以上只是作为估算方法,式三和式四最为简单,在电磁炉效率差不多的情况,就可口算得出加热时间,式三和式四这就相当于有一个固定的系数6.1参与计算,根据实际电磁炉本身的效率变更这个系数即可快速算出。若要考虑参数多一点时,则用式二计算。
当然实际过程中,锅具在吸收能量的同时,还会释放能量,即会有散热的情况,不同时的锅具传热/散热强度也有所不同,并且功率稳定度、水的质量、环境温度、气压大小都会有影响。
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