히터 용량 계산기 (kW·가열 시간·전류)
질량·비열·온도 상승·가열 시간으로 히터 용량(kW)을 계산하고, 흐르는 물·기름을 데우는 kW, 단상·3상 히터 전류와 전압이 다를 때의 출력까지 봅니다.
계산식
- 열량 kWh = 질량(kg) × 비열(kJ/kg·K) × ΔT(K) ÷ 3600
- 히터 kW = 열량 kWh ÷ 가열 시간(h) × 안전율
- 흐르는 유체 kW = 유량(kg/s) × 비열 × ΔT × 안전율 (L/min × 밀도 ÷ 60 = kg/s)
- 미국 단위(Tempco): W = lb × Btu/lb·°F × °F ÷ (3.412 × h), kW = gal/min × 60 × lb/gal × 비열 × °F ÷ 3412
- 전류: 단상 A = W ÷ V, 3상 A = W ÷ (√3 × V)
- 다른 전압의 출력 = 정격 W × (실제 V ÷ 정격 V)²
안전율 (Tempco)
Tempco 는 계산에 안전율을 더하라고 하고, 꼼꼼히 계산한 작은 장치는 10 %, 보통은 20 %, 모르는 조건이 많은 큰 장치는 25~35 % 를 적습니다. 흐르는 유체는 관·자켓의 열 손실, 전압 변동, 히터 출력 허용차를 위해 20 % 를 권합니다. 가열 중·운전 중의 표면 손실(열린 수면, 보온 안 된 벽)은 이 계산에 들어 있지 않습니다 — 손실이 큰 장치는 따로 더합니다.
물을 1시간에 데우는 kW (안전율 없이)
| 물 | ΔT 10 °C | 20 °C | 40 °C | 60 °C |
|---|---|---|---|---|
| 50 L | 0.58 | 1.16 | 2.32 | 3.49 |
| 100 L | 1.16 | 2.32 | 4.65 | 6.97 |
| 200 L | 2.32 | 4.65 | 9.30 | 13.9 |
| 500 L | 5.81 | 11.6 | 23.2 | 34.9 |
| 1000 L | 11.6 | 23.2 | 46.5 | 69.7 |
물의 비열 1.0 Btu/lb·°F(4.187 kJ/kg·K)·밀도 8.34 lb/gal(0.999 kg/L)은 Tempco 자료의 값입니다. 2시간이면 절반, 안전율 1.2 면 1.2배입니다.
히터 전류 (역률 1, 평형 3상)
| 히터 | 단상 220 V | 3상 380 V | 3상 440 V |
|---|---|---|---|
| 1 kW | 4.5 A | 1.5 A | 1.3 A |
| 3 kW | 13.6 A | 4.6 A | 3.9 A |
| 6 kW | 27.3 A | 9.1 A | 7.9 A |
| 10 kW | 45.5 A | 15.2 A | 13.1 A |
| 20 kW | 90.9 A | 30.4 A | 26.2 A |
| 30 kW | 136.4 A | 45.6 A | 39.4 A |
히터는 저항 부하라 W = V × A(단상)로 계산합니다. 3상은 세 상이 같은 저항일 때(평형)의 선 전류입니다.
읽는 법
- 가열 시간을 짧게 잡을수록 용량이 커집니다. 30분에 데우려면 1시간의 두 배입니다.
- 탱크·용기·안에 든 부품도 같이 데워집니다. Tempco 는 물질, 용기, 안에 든 부품을 따로 계산해 더하라고 적습니다(같은 식, 각각의 무게·비열).
- 녹이거나 끓이는 경우(잠열)는 이 계산에 없습니다. 물을 증기로 만드는 데는 온도를 올리는 것과 별도로 큰 열이 듭니다.
- 240 V 히터를 220 V 에 쓰면 출력이 (220/240)² ≈ 84 % 로 줄어듭니다. 높은 전압에 쓰면 출력이 늘어 히터 수명이 줄 수 있습니다(Tempco 16-9).
자주 묻는 것
히터 용량 계산 공식은?
kW = 질량(kg) × 비열(kJ/kg·K) × 온도 상승(°C) ÷ (3600 × 가열 시간 h) 에 안전율을 곱합니다. 물 200 kg 을 1시간에 40 °C 올리면 200 × 4.187 × 40 ÷ 3600 ≈ 9.3 kW, 안전율 1.2 면 약 11.2 kW 입니다.
물 100 L 를 데우는 데 몇 kW?
1시간에 40 °C 올리려면 약 4.65 kW(안전율 없이)입니다. 위 표에서 L 와 ΔT 로 찾고, 시간이 2시간이면 절반으로 봅니다.
3상 히터 전류는?
A = W ÷ (√3 × 선간 전압) 입니다. 10 kW 를 3상 380 V 에 쓰면 약 15.2 A, 단상 220 V 면 약 45.5 A 입니다.
흐르는 물을 데우는 히터 용량은?
kW = 유량(kg/s) × 비열 × 온도 상승 입니다. Tempco 예: 물 5 gal/min(약 18.9 L/min)을 50 → 100 °F(27.8 °C) 올리면 안전율 20 % 포함 44 kW 입니다.
히터 전선 굵기와 전압 강하는 전압 강하·전선 굵기 계산기. 3상 전력·전류 관계는 3상 전력 계산기. 온도 센서 값은 열전대·Pt100 온도 변환기.
근거
식·안전율·예는 히터 제조사 Tempco 의 «Engineering Data»(tempco.com 카탈로그 16-2 가열 열량, 16-5 물 가열 표, 16-6 액체·기체 kW 와 물 5 gal/min 예·순환 히터 유량표, 16-9 전압별 출력, 16-10 단상·3상 전류표)에서 옮겼고, 이 계산기가 그 값을 다시 내는지 시험으로 확인했습니다. 1 Btu/lb·°F = 4.1868 kJ/kg·K, 1 kWh = 3412.14 Btu(NIST SP 811). 물질별 비열·밀도는 그 물질의 자료를, 히터 전류·차단기·전선은 전기 설비 기준과 히터 사양을 보세요.