伴熱電纜 電伴熱帶設(shè)計(jì)安裝指南
伴熱電纜/電熱帶設(shè)計(jì)安裝指南
1.伴熱電纜設(shè)計(jì)說明
1.1 電伴熱適用范圍:適用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)眾多場(chǎng)合,金屬管道及設(shè)備工藝裝置的保溫和防凍。
1.2 由于電伴熱工程目前暫無國(guó)家或行業(yè)規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可遵循,所以安裝和調(diào)試應(yīng)在供貨方的指導(dǎo)下或嚴(yán)格遵循本手冊(cè)及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖集和有關(guān)安全規(guī)范進(jìn)行。
1.3 電伴熱的設(shè)計(jì)和安裝要求:
由于電伴熱帶是安裝在絕熱層和管道(或設(shè)備)外壁之間,利用電熱來補(bǔ)充輸貯過程中所散失的熱量,以維持在一定的溫度范圍內(nèi),達(dá)到保溫和防凍的目的。所以電伴熱仍需有絕熱層、防潮層和保護(hù)層。絕熱層的材質(zhì)、厚度和結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)先按保溫和防結(jié)露要求的絕熱層厚度計(jì)算和選擇電伴熱帶功率,當(dāng)功率過大時(shí),再增加絕熱層厚度。用于保溫為目的的絕熱設(shè)防潮層。只有在確保夏季管道、設(shè)備表面不結(jié)露的情況下才可不設(shè)防潮層。保護(hù)層的設(shè)置要求與非電伴熱保護(hù)層的設(shè)置要求相同。
1.4 電伴熱帶分自控溫和恒功率兩種。
(1 )自控溫電伴熱帶是由導(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(diǎn)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(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率,自動(dòng)限制加熱的溫度??梢匀我饨囟袒蛟谝欢ǚ秶鷥?nèi)接長(zhǎng)使用,并允許多次交叉重疊而無高溫度點(diǎn)及燒壞之慮。一般情況下,可不配溫度控制器,在溫度控制精度要求很高場(chǎng)合才配溫控器。溫控器的選擇和安裝要求與恒功率電熱帶相同。自控溫電熱帶分屏蔽型和加強(qiáng)型。腐蝕區(qū)應(yīng)采用加強(qiáng)型。在保溫層內(nèi)金屬管道上放熱量曲線見電伴熱編制說明(一);電伴熱帶規(guī)格及技術(shù)特性見中睿電伴熱產(chǎn)品樣本;電器保護(hù)開關(guān)的選用見電伴熱編制說明(二)。
(2)恒功率電伴熱帶是以金屬電阻絲或?qū)S锰祭w維束串聯(lián)或并聯(lián)與導(dǎo)電線芯及絕緣材料結(jié)合而制成,由于其輸出功率恒定,溫度積累須采取通斷電控溫,因此使用時(shí)須配置溫控器,不允許交叉、重疊及任意接長(zhǎng)、剪斷使用,否則會(huì)出現(xiàn)過熱、過載、燃燒等惡性事故,因此恒功率電伴熱帶常用于非重要(非防爆)場(chǎng)合,功率需要較大、溫度較高的加熱場(chǎng)合。
2.電伴熱設(shè)計(jì)
2.1散熱量計(jì)算
散熱量計(jì)算有兩種方法:一是查表法;二是按公式直接計(jì)算法。
(1)查表法
首先根據(jù)需要伴熱的維持溫度(To)和環(huán)境低氣溫(Ta)計(jì)算溫差:
△t=To-Ta………………………(8-1)
根據(jù)△t查金屬管道散熱量(QB)表5 或設(shè)備散熱量(QP)表1
根據(jù)查得的QB或QP按下式計(jì)算出實(shí)際的散熱量(QTB或QTP)
管道QTB=f×QB……………………………(8-2)
平壁設(shè)備QTP=f×QP………………………(8-3)
式中:To需要電伴熱維持溫度(℃)即金屬管道或設(shè)備的表面溫度。
Ta極端平均低環(huán)境氣溫(℃),查全國(guó)各地氣象參數(shù)表,室內(nèi)有空調(diào)的按室內(nèi)空調(diào)低溫度計(jì)算。
QTB管道實(shí)際需要伴熱量(W/m)
QTP平壁設(shè)備實(shí)際需要伴熱量(W/m2)
f絕熱材料修正系數(shù)(查表3)
(2)直接計(jì)算法
管道Q1=1.3*2π×λ×(To-Ta)/In {D1/D2+2/aD2}
式中:To需要電伴熱維持溫度(℃)即金屬管道或設(shè)備的表面溫度。
Ta極端平均低環(huán)境氣溫(℃),查全國(guó)各地氣象參數(shù)表,室內(nèi)有空調(diào)的按室內(nèi)空調(diào)低溫度計(jì)算。
QTB管道實(shí)際需要伴熱量(W/m)
QTP平壁設(shè)備實(shí)際需要伴熱量(W/m2)
f絕熱材料修正系數(shù)(查表3)
2.2 確定電伴熱帶的功率及長(zhǎng)度
根據(jù)散熱量及維持溫度選擇相應(yīng)系列的電伴熱帶,其高維持溫度須高于介質(zhì)維持溫度。單位長(zhǎng)度散熱量小于或等于電伴熱帶額定功率時(shí),電伴熱帶長(zhǎng)度等于管道長(zhǎng)度乘以1.1~1.2的未預(yù)見系數(shù)。單位長(zhǎng)度熱損失大于電伴熱帶額定功率時(shí)(即比值大于1時(shí)),用以下方法修正:
a、采用兩條或更多條的平行電熱帶敷設(shè),電伴熱帶長(zhǎng)度為管道長(zhǎng)度×根數(shù)。
b、采用卷繞法敷設(shè),根據(jù)散熱量與電伴熱帶功率的比值,查管道電伴熱帶纏繞安裝圖得到卷繞的螺距,并按此敷設(shè)。電伴熱帶長(zhǎng)度為管道長(zhǎng)度×比值(安裝空間比較緊張的場(chǎng)合不宜采用此法)。
c、增加絕熱層材料的厚度或選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的絕熱材料。
d、管道零配件所需的電熱帶長(zhǎng)度。
法蘭加上兩倍法蘭盤直徑的長(zhǎng)度;金屬管架加上管架與管道接觸長(zhǎng)度的2~3倍;預(yù)留電源接線長(zhǎng)約1米;中間接線盒和尾端各預(yù)留1米;每個(gè)閥門加上每米管道需要的電伴熱帶長(zhǎng)度×閥門系數(shù)(閥門系數(shù)見表2)。
計(jì)算出有關(guān)管道零配件所需電伴熱帶長(zhǎng)度之和,再加上被伴熱管道的電伴熱帶長(zhǎng)度,其總和即為整個(gè)系統(tǒng)所需電伴熱帶的總長(zhǎng)度。
2.3 電伴熱帶選型
在選擇電伴熱帶產(chǎn)品時(shí),應(yīng)綜合考慮各種因素,如適用性、經(jīng)濟(jì)性、供電條件等,具體方法如下:
a、根據(jù)管道維持溫度及偶然性的高操作溫度選定電伴熱帶的耐溫等級(jí)和發(fā)熱溫度等級(jí)。
b、根據(jù)管道單位長(zhǎng)度的散熱量或設(shè)備單位面積上的散熱量來確定所需電伴熱帶的單位功率和長(zhǎng)度。
c、根據(jù)不同使用環(huán)境來確定所需電伴熱帶產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式,一般場(chǎng)合下選用屏蔽型,有腐蝕性物質(zhì)的場(chǎng)合選用加強(qiáng)型。
2.4 相關(guān)的電氣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)電伴熱帶配電系統(tǒng)時(shí),電熱帶應(yīng)與過載、短路、漏電保護(hù)和溫度保護(hù)裝置配合,并應(yīng)符合我國(guó)有關(guān)電氣規(guī)范要求。
(1)單一電源電熱帶長(zhǎng)度定義
單一電源自控溫電伴熱帶大使用長(zhǎng)度與過流保護(hù)開關(guān)的容量關(guān)系可查電伴熱編制說明(二)。當(dāng)實(shí)際過流保護(hù)開關(guān)容量介于兩檔之間時(shí),應(yīng)選用容量大的一檔。
(2)電路設(shè)置安全保護(hù)
每條電伴熱帶線路應(yīng)采用30mA對(duì)地漏電開關(guān)做電氣保護(hù)。特別是在防爆區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)或腐蝕區(qū),和管道需要經(jīng)常維修和電熱帶易受到機(jī)械損壞的區(qū)域。
(3)PDX配電箱是用于電伴熱帶工程的標(biāo)準(zhǔn)配電箱,采用掛式或箱體結(jié)構(gòu),電源電纜進(jìn)口在箱底部,防護(hù)等級(jí)IP54,內(nèi)裝有主斷路器。分路漏電保護(hù)斷路器,也可根據(jù)特別需要,配報(bào)警裝置及溫控器(詳情見相關(guān)的電氣配電箱樣本)。
2.5 產(chǎn)品選型注意事項(xiàng)
(1)無論是否防爆場(chǎng)合,都應(yīng)嚴(yán)格選用加強(qiáng)型產(chǎn)品或屏蔽型產(chǎn)品,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件的寬嚴(yán)要求,可以選擇雙層不阻燃(-P/J)、雙層阻燃(-Pz/Jz)、雙層不燃(-Pf/Jf)產(chǎn)品或無防腐要求選擇屏蔽型(-P、-Pz、-Pf)產(chǎn)品。
(2)根據(jù)(低、中、高溫)產(chǎn)品高維持溫度下降15℃±5℃后仍≥需要設(shè)計(jì)的維持溫度的電伴熱要求,以及被電熱介質(zhì)的允許高維持溫度。確定產(chǎn)品溫度(高、中、低)等級(jí)的選型。
(3)根據(jù)使用條件及產(chǎn)品的起始電流值的大小,確定控制器件參數(shù)。
※起始電流的說明:
起始電流的高低不是判定性能穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo),因?yàn)樗鼰o法單個(gè)進(jìn)行比較。起始值受影響的因素較多,故業(yè)內(nèi)引進(jìn)了起始值和穩(wěn)態(tài)值的“比值”才較為貼切的反映了產(chǎn)品的性能,但它是一項(xiàng)當(dāng)產(chǎn)品大量采用時(shí)對(duì)控制線路及開關(guān)容量的一項(xiàng)應(yīng)用參數(shù),而起始電流值與該產(chǎn)品穩(wěn)態(tài)電流值的比值是一項(xiàng)影響輔助設(shè)施的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電伴熱帶這項(xiàng)指標(biāo)尚無國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值。國(guó)內(nèi)外各廠家確定產(chǎn)品起動(dòng)電流值為接通電源后某一時(shí)間值的電流值,時(shí)間越長(zhǎng),起動(dòng)電流越小,同時(shí)起動(dòng)電流又與該產(chǎn)品的發(fā)熱溫度、標(biāo)稱功率(w/m·10℃)和使用環(huán)境溫度高低、工作電壓有關(guān)。電伴熱帶發(fā)熱溫度低,標(biāo)稱功率小,使用溫度高、工作電壓低,起動(dòng)電流小。電伴熱帶發(fā)熱溫度高,標(biāo)稱功率大,使用溫度低、工作電壓高,起動(dòng)電流大;以上定性規(guī)律,國(guó)際上根本無法以產(chǎn)品起動(dòng)電流的大小來作為判別產(chǎn)品優(yōu)劣這一說法,而是視其起動(dòng)電流值與穩(wěn)態(tài)工作電流值的比值來合理選用控制器件(開關(guān)容量及熔斷器的容量大小)的一項(xiàng)重要依據(jù)。一般以2-5倍為好,下限比值優(yōu)于上限比值。
(中溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶比較合適,并從產(chǎn)品樣本查出10(4)根據(jù)產(chǎn)品的低環(huán)境使用溫度,導(dǎo)電線芯截面大小、標(biāo)稱功率大小和大使用長(zhǎng)度以及過載保護(hù)器的容量大小校核安 全負(fù)載,確定產(chǎn)品的實(shí)際使用長(zhǎng)度,一般情況參閱編制說明(二)中表4,但該表4同一型號(hào)產(chǎn)品的導(dǎo)線截面可能是不一樣的,因此在該表允許大使用長(zhǎng)度的情況下,同時(shí)也應(yīng)滿足產(chǎn)品合格證上標(biāo)明的大使用長(zhǎng)度范圍內(nèi)方可,如果編制說明(二)表4中產(chǎn)品的使用長(zhǎng)度大于該產(chǎn)品合格證標(biāo)示的長(zhǎng)度應(yīng)與中睿電氣聯(lián)系、咨詢,不得未經(jīng)核算即擅自確定大使用長(zhǎng)度。
(5)對(duì)被伴熱管線介質(zhì)溫度短時(shí)間超過電伴熱帶高承受溫度或間隙使用蒸汽清掃管線除垢的場(chǎng)合,應(yīng)嚴(yán)格遵循優(yōu)先選擇特種系列產(chǎn)品,適宜選擇Pf、Pb、Pf/Jf或Pb/Jf結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,并均皆應(yīng)按照特種情況設(shè)計(jì)規(guī)定隔熱隔離法安裝使用,否則為誤用。
(6)電壓≤110V或≥380V產(chǎn)品的應(yīng)用,因本手冊(cè)無該類產(chǎn)品的工作曲線,因此設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)向制造商咨詢,在制造商指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用選型。
(7)根據(jù)管線長(zhǎng)度,盡量減少節(jié)點(diǎn),確定平敷、纏繞以及提供電源點(diǎn)的地理位置條件和長(zhǎng)輸還是短輸,確定采用通用型、中長(zhǎng)型還是超長(zhǎng)型以及工作電壓的大小。
2.6 實(shí)例
(1)室內(nèi)熱水管道伴熱
熱水維持溫度To=50℃,偶然性操作溫度65℃。室內(nèi)空調(diào)低溫度16℃,管道通過普通區(qū)。電壓220V。管徑DN100,管長(zhǎng)50m,管道上有3個(gè)閘閥,8對(duì)法蘭(包括閥門的6對(duì))5個(gè)管架。保溫層材料為泡沫橡塑(λ=0.038W/m·℃,0℃時(shí)),厚30mm,確定電伴熱帶的長(zhǎng)度、功率和選型。
第一步,計(jì)算溫差△t。根據(jù)(8-1)式 △t=To-Ta,To=50℃,Ta=16℃。 △t=50-16=34℃
第二步,計(jì)算管道散熱量QB。查表5(P14頁(yè)),當(dāng)△t=30℃,QB=21.8W/m,△t=40℃,QB=29.0W/m。采用內(nèi)差法求得:QB=21.8+[(29-21.8)÷(40-30)]×(34-30)=24.68W/m。
第三步,計(jì)算實(shí)際散熱量QTB,根據(jù)(8-2)式:QTB=f×QB,查表3,f=1.23。QTB=1.23×24.68=30.36W/m。
第四步,計(jì)算電伴熱帶總長(zhǎng)度L:查電伴熱編制說明(一)和產(chǎn)品樣本可知 ,選用ZBR-P-45-220型(中溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶比較適合,并叢產(chǎn)品樣本10℃時(shí),每米輸出功率45W/m,50℃時(shí)輸出功率28.8W/m,小于散熱量QTB=30.36W/m,因此選擇ZBR-P-45-220時(shí),需要確定安裝系數(shù)30.36/28.8=1.06。
電伴熱帶總長(zhǎng)度計(jì)算如下:
管道部分L1=50×1.06=53m
法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)
閘閥部分:L3=3×1.06×1.3=3.9m(1.3系數(shù),查表2)
管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m(0.15為管道與支架接觸長(zhǎng)度)
其它部分:L5=2×1=2m(一個(gè)接線盒,一個(gè)尾端)
總長(zhǎng)度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =53+3.44+4.13+2.25+2=64.82m
查電伴熱編制說明(二):Ta=10℃,Lmax=65m,20A開關(guān);Lmax=96m,30A開關(guān)。
電伴熱帶實(shí)際總長(zhǎng)度L=64.82m,選用30A開關(guān),電伴熱帶可以任意切割。
總功率N=L×QTB=64.82×28.8=1867W(1.867KW)。
(2)室內(nèi)管道防凍
北京地下室不采暖車庫(kù)消防管道防凍,管道冬季維持水溫TO=5℃,其它條件同前例。
第一步,計(jì)算溫差,查表全國(guó)各地氣象參數(shù)知北京Ta=-17.1℃?!鱰 =(To-Ta)=5-(-17.1)=22.1℃
第二步,計(jì)算管道散熱量QB查表,△t=20℃,QB=14.5W/m,△t=30℃,QB =21.8W/m。采用內(nèi)差法求得:QB=14.5+[(21.8-14.5)÷(30-20)]×(22.1-20)=16.03 W/m。
第三步,計(jì)算實(shí)際散熱量,查表f=1.23,QTB=f×QB=1.23×16.03=19.72 W/m。
第四步,計(jì)算電伴熱帶總長(zhǎng)度:查電伴熱帶編制說明(一)和產(chǎn)品樣本可知,選用DBR-P-15-220型(低溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶比較合適,電壓220V,并從電伴熱帶產(chǎn)品樣本查出10℃時(shí),每米輸出功率15W/m,5℃時(shí)輸出功率16.4W/m,小于散熱量QTB=19.72W/m,因此選擇DBR-P-15-220時(shí),需要確定安裝系數(shù)19.72/16.4=1.2。
電熱帶總長(zhǎng)度計(jì)算如下:
管道部分:L1=50×1.2=60m
法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)
閘閥部分:L3=3×1.2×1.3=4.68m(1.3系數(shù),查表2)
管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m(0.15為管道與支架接觸長(zhǎng)度)
其它部分:L5=2×1=2m(一個(gè)接線盒,一個(gè)尾端)
總長(zhǎng)度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =72.37m
查電伴熱帶編制說明(二):Ta=0℃,Lmax=96m,15A開關(guān)。
電伴熱帶實(shí)際總長(zhǎng)度L=72.37m(<96m),選用15A開關(guān)滿足要求。
總功率N=L×QTB=72.37×16.6=1201W(1.201KW)。
(3)水箱防凍
水箱的維持水溫To=5℃,偶然操作溫度60℃,當(dāng)?shù)氐铜h(huán)境溫度Ta=-17.1℃,水箱位于層頂不采暖房間,供電電壓為220V,水箱尺寸:長(zhǎng)為1.6米,寬為1米,高為1.2米,水箱外部全用40mm的玻璃棉保溫,確定電伴熱帶的型號(hào)及用量。
第一步,計(jì)算水箱總散熱量QT(也可查表)
查表知玻璃棉導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.038 W/m·℃
放熱系數(shù)α=11.63 W/m2·℃
將以上數(shù)據(jù)代入上式得:
水箱總表面積
ST=(1.6×1.0+1.6×1.2+1.0×1.2)×2=9.44m2
QT=(QP×ST)=25.23×9.44=238.17W
第二步,電伴熱帶選型:
根據(jù)To=5℃,偶然性操作溫度60℃,選用DBR-P-15-220型(低溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶。
第三步,電伴熱帶總長(zhǎng)度:
a、水箱部分:
L1=QT÷每米電伴熱帶5℃時(shí)的發(fā)熱量=238.17÷16.4≌15(m)
b、其它部分:
L2=2×1=2(m)(一個(gè)接線盒、一個(gè)尾端)
總長(zhǎng)度:L=L1+L2=15+2=17(m)
2.7 專用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選型
為了滿足專用特殊要求和簡(jiǎn)化熱工設(shè)計(jì),可根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)直接參閱產(chǎn)品目錄選擇專用產(chǎn)品,但安全規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范不能簡(jiǎn)化。
3.推薦應(yīng)用場(chǎng)合
伴熱電纜/電伴熱帶廣泛應(yīng)用于石油、石化、航天、軍工、港口、電力、環(huán)保、化工、油田、鋼鐵、冶煉、水泥、制藥、食品、飲料、造紙、保健、建筑、消防、地暖、融雪等領(lǐng)域。
中睿電伴熱m.changzhoulijiang.com,品質(zhì)成就未來。
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