自控溫電熱帶是由導(dǎo)電聚合物和兩條平行金屬導(dǎo)線及絕緣層構(gòu)成。其特點是導(dǎo)電聚合物具有很高的電阻正溫度系數(shù)特性,且相互并聯(lián);能隨被加熱體系的溫度變化自動調(diào)節(jié)輸出功率,自動限制加熱的溫度。
電熱帶接通電源后,電流由一根線芯經(jīng)過導(dǎo)電材料到另一線芯而形成回路。電能使導(dǎo)電材料升溫,其電阻隨即增加,當(dāng)芯帶溫度升至某值之后,電阻大到幾乎阻斷電流的程度,其溫度不再升高,與此同時電熱帶向溫度較低的被加熱體系傳熱。電熱帶的功率主要受控于傳熱過程,隨被加熱體系的溫度自動調(diào)節(jié)輸出功率。
二、性能參數(shù):
1.溫度范圍:最高維持溫度65℃,最高承受溫度105℃
2.施工溫度:最低-60℃
3.熱穩(wěn)定性:由10℃至99℃間來回循環(huán)300次后,熱線發(fā)熱量維持在90%以上。
4.工作電壓:220V
三、名詞解釋:
1.PTC效應(yīng)及PTC材料: PTC效應(yīng)即電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)(Positive Temperature coefficienT),特指材料電阻隨溫度升高而增大,并在某一溫區(qū)急劇增大的特性。具有PTC效應(yīng)的材料稱為PTC材料。
2.標(biāo)稱功率:額定電壓下,在一定保溫層內(nèi)以電纜伴熱的管道溫度為10℃時,每米溫控伴熱電纜輸出的穩(wěn)態(tài)電功率。
3.溫控指數(shù):溫度每升高1℃時,電纜輸出功率的下降值或溫度每下降1℃時,電纜輸出功率的增加值。
4.溫控伴熱電纜(自控溫電熱帶)維持溫度:它分為三種溫度區(qū)范圍:低溫、中溫、高溫系列最高維持溫度分別為70±5℃,105±5℃,135±5℃。
5.最高維持溫度:用一定型號的電纜伴熱某一體系時,能使體系維持到的最高溫度。它是一個相對參數(shù),與體系的熱損失大小有關(guān),與伴熱電纜的最高表面溫度有關(guān)。若設(shè)計得當(dāng),可使體系維持在從最高維持溫度到環(huán)境溫度之間的任度。 若單位時間內(nèi)溫控伴熱電纜向體系傳遞的熱量等于體系向環(huán)境傳遞的熱量,體系的溫度便得以維持不變。
四、管線伴熱工藝參數(shù):
1. 介質(zhì):
2. 維持溫度 ℃
3. 環(huán)境最低溫度 ℃
4. 最高操作溫度:a.連續(xù)操作溫度 b.掃線操作溫度
5. 管材
6. 管徑mm
7. 管道長度m
8. 保溫材料
9. 保溫層厚度mm
10. 環(huán)境:a.室內(nèi)或室外 b.地面或埋地 c.防爆或非防爆 d.防腐或非防腐
11. 電壓
五、 散熱量計算
已知;管徑分別是2″、3″、4″、6″,管材為碳鋼,介質(zhì)為水,維持溫度5℃,環(huán)境最低溫度 -20℃,保溫材料巖棉, 保溫層厚度50mm,分別計算每米管道熱損失。
Q = q × Δt × K × C × E(w/m)
Q -----每米管道的散熱量 (W/m)
q -----管道的散熱量(1℃/m時)
TW -----維持溫度
TH -----環(huán)境最低溫度
Δt -----TW –TH
K -----保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)
C -----管道材料修正系數(shù)
E -----安全系數(shù)
(1)、計算溫差
Δt = TW –TH = 5-(-20)= 25
(2)、計算每米管道的散熱量
K = 0.044 (查表一“保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)”)
q1 = 7.05
q2 = 9.03
q3 = 10.83
q4 = 14.6 (查表二“每米管道1℃溫差時的熱損失”)
C1 = 1 (查表三“管道材料修正系數(shù)”)
E = 1.2 (一般取值為1.2)
Q 1= q1×Δt×K × C × E =7.05×25×0.044×1×1.2= 9.306 W/m
即,每米管道熱損失為9.306 W<25W (25W為我方提供的電伴熱帶的功率)
Q 2= q2×Δt×K × C × E =9.03×25×0.044×1×1.2= 11.9196 W/m
即,每米管道熱損失為11.9196 W<25W
Q 3= q3×Δt×K × C × E =10.83×25×0.044×1×1.2= 14.2956 W/m
即,每米管道熱損失為14.2956 W<25W
Q 4= q1×Δt×K × C × E =14.6×25×0.044×1×1.2= 19.272 W/m
即,每米管道熱損失為19.272 W<25W
綜上:在上述四種尺寸管道所用的電伴熱提供的功率均大于損失的熱量,即在-20℃環(huán)境下管道中的溫度仍然可以高于5℃以上。
在2″管道中的Δt最大可達(dá)到的值為:
Δt1max=25/ (q1×K × C × E )=25/(7.05×0.044×1×1.2)=73.88
即當(dāng)外界溫度為-20℃時管道內(nèi)的最高溫度可達(dá):
73.88℃-20℃=53.88℃
同理:
Δt2max=25/(q2×K × C × E )=25/(9.03×0.044×1×1.2)=52.4
即當(dāng)外界溫度為-20℃時管道內(nèi)的最高溫度可達(dá):
52.4℃-20℃=32.4℃
Δt3max=25/(q3×K × C × E )=25/(10.83×0.044×1×1.2)=43.72
即當(dāng)外界溫度為-20℃時管道內(nèi)的最高溫度可達(dá):
43.72℃-20℃=23.72℃
Δt4max=25/(q4×K × C × E )=25/(14.6×0.044×1×1.2)=33.11
即當(dāng)外界溫度為-20℃時管道內(nèi)的最高溫度可達(dá):
33.11℃-20℃=13.11℃
表一、保溫材料的保溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)(10℃時)
保溫材料 |
保溫系數(shù)(w/m℃) |
導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃) |
玻璃纖維 |
|
0.036 |
巖棉 |
|
0.044 |
礦渣棉 |
|
0.038 |
發(fā)泡塑料 |
|
0.042 |
珍珠巖 |
|
0.047 |
聚氨脂泡沫塑料 |
|
0.024 |
聚苯乙烯泡沫塑料 |
|
0.031 |
硅酸鈣 |
|
0.054 |
復(fù)合硅酸鹽氈FHP-VB |
|
0.0234 |
表二、每米管道1℃溫差的熱損失
管徑 |
保溫層厚度(mm/in) |
10 |
15 |
25 |
35 |
50 |
60 |
75 |
100 |
1/2 |
3/4 |
1 |
1-1/2 |
2 |
2-1/2 |
3 |
4 |
1/2" |
15 |
8.86 |
6.73 |
5.74 |
4.59 |
3.94 |
3.61 |
3.28 |
2.95 |
3/4" |
20 |
10.34 |
7.87 |
6.56 |
5.09 |
4.43 |
3.94 |
3.61 |
3.28 |
1" |
25 |
12.31 |
9.02 |
7.55 |
5.91 |
4.92 |
4.43 |
4.1 |
3.61 |
1-1/4" |
32 |
14.77 |
10.83 |
8.7 |
6.73 |
5.58 |
4.92 |
4.59 |
3.94 |
1-1/2" |
40 |
17.06 |
12.3 |
10.01 |
7.55 |
6.23 |
5.58 |
4.92 |
4.27 |
2 " |
50 |
19.69 |
14.11 |
11.32 |
8.53 |
7.05 |
6.07 |
5.42 |
4.76 |
2-1/2" |
65 |
23.13 |
16.57 |
13.13 |
9.68 |
7.88 |
6.89 |
6.07 |
5.25 |
3" |
80 |
27.56 |
19.36 |
15.26 |
11.16 |
9.03 |
7.88 |
6.89 |
5.74 |
3-1/2" |
95 |
31.01 |
21.82 |
17.06 |
12.31 |
10.01 |
8.53 |
7.55 |
6.23 |
4" |
100 |
34.45 |
24.12 |
18.87 |
13.62 |
10.83 |
9.19 |
8.21 |
6.73 |
4-1/2" |
115 |
37.9 |
26.41 |
20.51 |
14.77 |
11.81 |
10.01 |
8.86 |
7.22 |
5" |
130 |
41.83 |
29.04 |
22.48 |
16.08 |
12.8 |
10.83 |
9.52 |
7.71 |
6" |
150 |
49.22 |
33.96 |
26.25 |
18.54 |
14.6 |
12.3 |
10.66 |
8.7 |
8" |
200 |
63.16 |
43.15 |
33.14 |
23.13 |
18.21 |
15.09 |
13.13 |
10.66 |
10" |
250 |
77.76 |
52.99 |
40.52 |
28.05 |
21.82 |
18.05 |
15.59 |
12.47 |
12" |
300 |
91.7 |
62.18 |
47.58 |
32.81 |
25.43 |
21 |
17.88 |
14.27 |
14" |
350 |
100.4 |
68.08 |
51.84 |
35.6 |
27.56 |
23.46 |
19.36 |
15.26 |
16" |
400 |
114.2 |
77.27 |
58.73 |
40.36 |
31.01 |
25.43 |
21.82 |
17.06 |
18" |
450 |
128.1 |
86.46 |
65.79 |
44.95 |
34.45 |
28.22 |
24.12 |
18.87 |
表三電伴熱帶纏繞節(jié)距 |
管徑 |
每米管道散熱量(熱損失)與電伴熱帶額定功率比值 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
|
250 |
170 |
140 |
110 |
100 |
1 1/4" |
310 |
210 |
170 |
140 |
130 |
1 1/2" |
350 |
240 |
190 |
160 |
140 |
2" |
430 |
300 |
240 |
200 |
180 |
2 1/2" |
520 |
360 |
290 |
240 |
210 |
3" |
630 |
430 |
350 |
290 |
260 |
3 1/2" |
720 |
490 |
390 |
330 |
290 |
4" |
800 |
560 |
440 |
370 |
330 |
4 1/2" |
890 |
610 |
480 |
400 |
350 |
5" |
990 |
680 |
550 |
460 |
400 |
6" |
1180 |
810 |
650 |
550 |
480 |
8" |
1520 |
1050 |
840 |
710 |
620 |
1、 1、 工藝參數(shù):
介質(zhì)
維持溫度 ℃
環(huán)境最低溫度 ℃
最高操作溫度:a.連續(xù)操作溫度 b.掃線操作溫度
管材
管徑mm
管道長度m
保溫材料
保溫層厚度mm
環(huán)境: a.室內(nèi)或室外 b.地面或埋地
c.防爆或非防爆 d.防腐或非防腐
電壓
2、 2、 散熱量計算
Q = q × Δt × K × C × E(w/m)
Q ----- 每米管道的散熱量 (W/m)
q ----- 管道的散熱量(1℃/m時)
TW ----- 維持溫度
TH ----- 環(huán)境最低溫度
Δt ---- TW –TH
K ----- 保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)
C --------- 管道材料修正系數(shù)
E ----- 安全系數(shù)
例:管徑80mm,管道長度100m,管材為碳鋼,介質(zhì)為原油,維持溫度50℃,環(huán)境最低溫度 -10℃,保溫材料巖棉, 保溫層厚度25mm,計算每米管道熱損失。
(1)、計算溫差
Δt = TW –TH = 50-(-10)= 60
(2)、計算每米管道的散熱量
K = 0.044 (查表一“保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)”)
q = 15.26 (查表二“每米管道1℃溫差時的熱損失”)
C1 = 1 (查表三“管道材料修正系數(shù)”)
E = 1.2 (一般取值為1.2)
Q =q×Δt×K × C × E =15.26×60×0.044×1×1.2= 48.36 W/m
即,每米管道熱損失為48.36 W 。
保溫材料的保溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)(10℃時) 表一
保溫材料 |
保溫系數(shù)(w/m℃) |
導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃) |
玻璃纖維 |
|
0.036 |
巖棉 |
|
0.044 |
礦渣棉 |
|
0.038 |
發(fā)泡塑料 |
|
0.042 |
珍珠巖 |
|
0.047 |
聚氨脂泡沫塑料 |
|
0.024 |
聚苯乙烯泡沫塑料 |
|
0.031 |
硅酸鈣 |
|
0.054 |
復(fù)合硅酸鹽氈FHP-VB |
|
0.0234 |
每米管道1℃溫差時的熱損失q 表二
管徑 |
保溫層厚度(mm/in) |
10
1/2 |
15
3/4 |
25
1 |
35
1-1/2 |
50
2 |
60
2-1/2 |
75
3 |
100
4 |
1/2 |
15 |
8.86 |
6.73 |
5.74 |
4.59 |
3.94 |
3.61 |
3.28 |
2.95 |
3/4 |
20 |
10.34 |
7.87 |
6.56 |
5.09 |
4.43 |
3.94 |
3.61 |
3.28 |
1 |
25 |
12.31 |
9.02 |
7.55 |
5.91 |
4.92 |
4.43 |
4.10 |
3.61 |
1-1/4 |
32 |
14.77 |
10.83 |
8.70 |
6.73 |
5.58 |
4.92 |
4.59 |
3.94 |
1-1/2 |
40 |
17.06 |
12.30 |
10.01 |
7.55 |
6.23 |
5.58 |
4.92 |
4.27 |
2 |
50 |
19.69 |
14.11 |
11.32 |
8.53 |
7.05 |
6.07 |
5.42 |
4.76 |
2-1/2 |
65 |
23.13 |
16.57 |
13.13 |
9.68 |
7.88 |
6.89 |
6.07 |
5.25 |
3 |
80 |
27.56 |
19.36 |
15.26 |
11.16 |
9.03 |
7.88 |
6.89 |
5.74 |
3-1/2 |
95 |
31.01 |
21.82 |
17.06 |
12.31 |
10.01 |
8.53 |
7.55 |
6.23 |
4 |
100 |
34.45 |
24.12 |
18.87 |
13.62 |
10.83 |
9.19 |
8.21 |
6.73 |
4-1/2 |
115 |
37.90 |
26.41 |
20.51 |
14.77 |
11.81 |
10.01 |
8.86 |
7.22 |
5 |
130 |
41.83 |
29.04 |
22.48 |
16.08 |
12.80 |
10.83 |
9.52 |
7.71 |
6 |
150 |
49.22 |
33.96 |
26.25 |
18.54 |
14.60 |
12.30 |
10.66 |
8.70 |
8 |
200 |
63.16 |
43.15 |
33.14 |
23.13 |
18.21 |
15.09 |
13.13 |
10.66 |
10 |
250 |
77.76 |
52.99 |
40.52 |
28.05 |
21.82 |
18.05 |
15.59 |
12.47 |
12 |
300 |
91.70 |
62.18 |
47.58 |
32.81 |
25.43 |
21.00 |
17.88 |
14.27 |
14 |
350 |
100.40 |
68.08 |
51.84 |
35.60 |
27.56 |
23.46 |
19.36 |
15.26 |
16 |
400 |
114.2 |
77.27 |
58.73 |
40.36 |
31.01 |
25.43 |
21.82 |
17.06 |
18 |
450 |
128.1 |
86.46 |
65.79 |
44.95 |
34.45 |
28.22 |
24.12 |
18.87 |
20 |
500 |
141.9 |
95.81 |
72.68 |
49.55 |
37.90 |
31.01 |
26.41 |
20.51 |
24 |
600 |
169.6 |
114.2 |
86.46 |
58.73 |
44.95 |
37.08 |
31.01 |
24.12 |
管道材料修正系數(shù) 表三
管道材料 |
修正系數(shù) |
碳鋼 |
1 |
銅 |
1.05 |
不銹鋼 |
0.9 |
塑料 |
0.65 |
閥門及管道附件散熱系數(shù)(以每米管道散熱量為基數(shù)) 表四
名 稱 |
散熱系數(shù) |
法 蘭 |
0.5 |
蝶 閥 |
0.7 |
節(jié) 流 閥 |
0.7 |
球 閥 |
0.8 |
球心閥 |
1.2 |
閘 閥 |
1.3 |
3、確定電伴熱帶型號、長度
(1)、確定型號
規(guī)格型號 |
最高伴熱溫度℃ |
最高耐溫℃ |
最大使用長度m |
LT系列自調(diào)溫電伴熱帶 |
65.5 |
85 |
200 |
HT系列自調(diào)溫電伴熱帶 |
121 |
220 |
240 |
MI礦物電纜 |
593 |
700 |
1600 |
RDP2-J3系列恒功率電伴熱帶 |
150 |
205 |
210 |
RDP2-J4系列恒功率電伴熱帶 |
205 |
260 |
140 |
RDP3系列恒功率電伴熱帶 |
120 |
205 |
330 |
Q總 = Q × L
Q --- 每米管道的散熱量 (W/m)
L --- 管道長度
法蘭: 管徑的5倍
彎頭: 管徑的1.5倍
閥門: 管徑的5倍
管架: 管徑的3~5倍
電源接線盒: 預(yù)留1米
中間接線盒: 預(yù)留米0.5米
7、電伴熱帶總長度
注:安全系數(shù)(一般取值1.2)
8、電伴熱帶敷設(shè)方法
管道單位長度的散熱量(熱損失)大于電伴熱帶額定功率時,即比值>1時,按下述方法敷設(shè):
a. 當(dāng)比值大于1.5時,采用平行敷設(shè)方式,電伴熱帶長度為管道長度 × 電伴熱帶根數(shù);
b. 當(dāng)比值1.1~1.5之間時,可采用纏繞敷設(shè)方式,纏繞節(jié)距見表三,電伴熱帶長度為管道長度 × 比值。
電伴熱帶纏繞節(jié)距 表三
管徑 |
每米管道散熱量(熱損失)與電伴熱帶額定功率比值 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1" |
250 |
170 |
140 |
110 |
100 |
1 1/4" |
310 |
210 |
170 |
140 |
130 |
1 1/2" |
350 |
240 |
190 |
160 |
140 |
2" |
430 |
300 |
240 |
200 |
180 |
2 1/2" |
520 |
360 |
290 |
240 |
210 |
3" |
630 |
430 |
350 |
290 |
260 |
3 1/2" |
720 |
490 |
390 |
330 |
290 |
4" |
800 |
560 |
440 |
370 |
330 |
4 1/2" |
890 |
610 |
480 |
400 |
350 |
5" |
990 |
680 |
550 |
460 |
400 |
6" |
1180 |
810 |
650 |
550 |
480 |
8" |
1520 |
1050 |
840 |
710 |
620 |
二、
二、 罐體伴熱
1、散熱量計算
Q總 = q × Δt × K × S × D(W)
Q總 ----- 罐體總散熱量 (W)
q ----- 散熱量(W/m2時)
TW ----- 維持溫度(℃)
TH ----- 環(huán)境最低溫度(℃)
Δt ---- 溫差 TW –TH
S ---- 罐體的表面積(m2)
D ------- 安全系數(shù)
2、熱損失表
每平方米罐體1℃溫差時的熱損失q 表四
保溫層厚度mm |
10 |
15 |
25 |
35 |
50 |
60 |
75 |
100 |
熱損失q |
74.8 |
49.7 |
37.7 |
25.1 |
18.6 |
14.9 |
12.6 |
9.3 |
注;以上熱損失基于10%的設(shè)計余量,導(dǎo)熱系數(shù)為0.25
三、 三、 特殊情況下的電伴熱設(shè)計
1、蒸汽掃線管道的伴熱
管道需蒸汽掃線時,因其溫度高,伴熱設(shè)計選型時為不損傷 電伴熱帶,一般采用以下二種方式:
a、選取可承受掃線溫度耐溫等級的電伴熱產(chǎn)品,如MI電纜(最高伴熱溫度593℃,最高耐溫700℃),但該產(chǎn)品適用于中長距離管線伴熱;
b、可采用雙層保溫層結(jié)構(gòu)的方式以降低掃線溫度對電伴熱帶的損傷,這種方式可使每毫米保溫層降低掃線線溫度10℃,設(shè)計保溫層厚度按外層厚度計算。
2、塑料管道的伴熱
塑料管道因其耐溫等級低,使用美國NELSON公司LT低溫自調(diào)溫系列電伴熱帶(配套鋁膠帶使用)比較合適,避免過熱對管道的損傷。
設(shè)計時按常規(guī)計算,然后乘上調(diào)整系數(shù)0.65,即:
每米管道伴熱功率 = 每米管道的散熱量 (W/m)×0.65
|