乾燥機の温度を維持するに必要な熱量について

質問

私の会社には焼成させた原料を水で洗われて乾燥機から乾燥させる工程があります。
原料の温度を予測し原料の水を乾燥させるに必要な熱量を計算したいですが、
電力使用量、設定温度は確認できます、
ここで乾燥機の加熱には乾燥機のジャケットに熱媒体油で循環しながら温度を維持していますが
1、熱媒体油の供給温度
2、供給された油の回収温度
3、乾燥機の温度
4、電気使用量
基本的には４つが確認できます。
でもここで電気使用量とは乾燥機に供給される熱媒体油を加熱する熱量だと考えますが正しいですか？
例えば乾燥機に何も投入させない状況で
供給温度170℃
回収温度130℃
1、乾燥機に表した温度は140℃くらいですが
電気使用量は１時間当たり略0.1kWhならば
乾燥機の熱容量はどのくらいですか？
2、原料を投入させて乾燥する時に
乾燥に必要な時間と設定温度を知りたいですが、どうすれば計算ができますか？
計算仕方でもいいので教えていただきませんか？よろしくお願いいたします。

回答No.4

lumiheart

少々遠回りな事書きます

温調ハンダゴテ
https://www.goot.jp/products/detail/px_280
このタイプは80Wもあったりする

温調型でないハンダゴテの主流は30～40Wなのにです
https://www.goot.jp/products/detail/cxr_41

温調型は何故ヒータが大きいのか？ですが
温調型の解説にある通り、高応答が必要だから

本件の乾燥機も応答速度が問題です
温度制御の解説
https://www.rkcinst.co.jp/technical_commentary/13090/

「乾燥させるに必要な熱量」とはヒータをONにしたまま放置して
設定温度になる状態を意味します　

前出の温調しないハンダゴテと同様で小さなヒータになります
でもしかし、乾燥機としては使いモンにならないでしょう
ワークを投入したら冷えちゃって温度が上がるのがとっても遅くなるから

多くの場合では必要容量の２～３倍のヒータを付けて
通常のワーク投入運転中はヒータ負荷率５０％以下で運転する
電源投入時等で炉が冷えてる状態から昇温する時は１００％負荷
そんな運転パターンなんだが

なので
＞例えば乾燥機に何も投入させない状況で
この状況は検討する意味は無い

＞2、原料を投入させて乾燥する時に
実測する以外の解決策は無い

＞どうすれば計算ができますか？
これから炉を新設するとかなら、炉メーカに相談するべき事案

回答No.3

ohkawa3

乾燥機に関係するエネルギーの出入りを把握するために、下図のようなシステム図を描くことをお勧めします。
乾燥機の構成が、コンベア炉なのか、バッチ炉なのかによっても押さえ所が異なりそうに思います。
回答(2)さんのご指摘も参考にして、エネルギーの出入りに関係しそうなところを洗い出して、まずは粗い計算でよいので、熱損失の概数を求め、枝葉の部分を切り捨てて、主要なメカニズムを洗い出しましょう。固体・液体・気体のいずれの形態であっても、「モノ」の移動があれば、それに伴ってエネルギーが移動しますので、抜けがないように拾い出すことが重要と思います。

回答No.2

kuwa_98

>> 電気使用量とは乾燥機に供給される熱媒体油を加熱する熱量だと考えますが正しいですか？

熱媒体油の供給温度が170℃なので、加熱を電気ヒーターで行っていると予想します。電力計が、電気ヒータのみで消費する電力を計測しているなら、熱媒体油の加熱熱量＝電気使用量－加熱機械の熱損失です。加熱機械の熱損失とは、高温の加熱機械から周囲の空気へ放熱される熱量です。加熱機器の熱損失は、その装置特有の値なのでここでは回答できませんが、電気使用量の２０％程度にもなる可能性があります。
電力計が、熱媒体油の循環ポンプ、温度計測や制御装置などの電力も計測しているなら、これらの電力も差し引かなければなりません。
加熱が電気ヒータで行われていない場合は、再度条件を明確にして質問して下さい。

>> 乾燥機の熱容量はどのくらいですか？

乾燥機の熱容量は、乾燥機が何℃から何℃になるのに、電力をどのくらい使ったか。で計算されます。
下記に、電気ヒータと熱容量の関係を表す図と計算式が記載されています。
２－１「熱量って意味わかんないよ」って人は電熱線でもぶち込んでおこう　を参照下さい。

https://takun-physics.net/5303/

>> 原料を投入させて乾燥する時に乾燥に必要な時間と設定温度を知りたい

計算には、原料を加熱する前に、原料に付着している水分量、水分温度が必要です。

水分１ｋｇを蒸発させるのに必要な熱量は、下記に記載されています。

https://kenkidryer.jp/2020/09/21/heat-of-evaporation/

水の蒸発速度は、水の温度、周囲の温度・湿度、風速、水の表面積などの影響を受けます。

下記でご確認下さい。

https://cattech-lab.com/science-tools/evap-water/

回答No.1

noname#261831

ここを参考にできますか？
https://www.nippon-heater.co.jp/designmaterials/calculation/

あと、貴社で使用する原料の比熱が分れば計算できると思います。