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电伴热带热效力
一、电伴热原理简介
    自控温电热带是由导电聚合物和两条平行金属导线及绝缘层构成。其特点是导电聚合物具有很高的电阻正温度系数特性，且相互并联；能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，自动限制加热的温度。
电热带接通电源后，电流由一根线芯经过导电材料到另一线芯而形成回路。电能使导电材料升温，其电阻随即增加，当芯带温度升至某值之后，电阻大到几乎阻断电流的程度，其温度不再升高，与此同时电热带向温度较低的被加热体系传热。电热带的功率主要受控于传热过程，随被加热体系的温度自动调节输出功率。
 
二、性能参数：
1.温度范围：最高维持温度65℃，最高承受温度105℃
2.施工温度：最低-60℃
3.热稳定性：由10℃至99℃间来回循环300次后，热线发热量维持在90％以上。
4.工作电压：220V
 
三、名词解释：
1.PTC效应及PTC材料： PTC效应即电阻正温度系数效应(Positive Temperature coefficienT)，特指材料电阻随温度升高而增大，并在某一温区急剧增大的特性。具有PTC效应的材料称为PTC材料。
2.标称功率：额定电压下，在一定保温层内以电缆伴热的管道温度为10℃时，每米温控伴热电缆输出的稳态电功率。
3.温控指数：温度每升高1℃时，电缆输出功率的下降值或温度每下降1℃时，电缆输出功率的增加值。
4.温控伴热电缆（自控温电热带）维持温度：它分为三种温度区范围：低温、中温、高温系列最高维持温度分别为70±5℃，105±5℃,135±5℃。
5.最高维持温度：用一定型号的电缆伴热某一体系时，能使体系维持到的最高温度。它是一个相对参数，与体系的热损失大小有关，与伴热电缆的最高表面温度有关。若设计得当，可使体系维持在从最高维持温度到环境温度之间的任度。若单位时间内温控伴热电缆向体系传递的热量等于体系向环境传递的热量，体系的温度便得以维持不变。
 
四、管线伴热工艺参数：
1. 介质：
2.       维持温度 ℃    
3.   环境最低温度 ℃
4.   最高操作温度：a.连续操作温度  b.扫线操作温度  
5.   管材
6.   管径mm
7.   管道长度m
8.   保温材料
9.   保温层厚度mm
10.   环境：a.室内或室外 b.地面或埋地 c.防爆或非防爆 d.防腐或非防腐
11.   电压
 
五、            散热量计算 
    已知;管径分别是2″、3″、4″、6″，管材为碳钢，介质为水，维持温度5℃，环境最低温度 -20℃，保温材料岩棉， 保温层厚度50mm，分别计算每米管道热损失。
 Q  = q × Δt × K × C × E（w/m）            
Q -----每米管道的散热量 (W/m)
q -----管道的散热量(1℃/m时)
    TW -----维持温度
    TH -----环境最低温度
   Δt -----TW –TH
    K -----保温材料导热系数
C -----管道材料修正系数
E -----安全系数
（1）、计算温差
Δt = TW –TH = 5-（-20）= 25
（2）、计算每米管道的散热量
K = 0.044  (查表一“保温材料导热系数”)
q1 = 7.05
q2 = 9.03
q3 = 10.83 
q4 = 14.6 (查表二“每米管道1℃温差时的热损失”)
C1 = 1     (查表三“管道材料修正系数”)
E = 1.2  （一般取值为1.2）
Q 1= q1×Δt×K × C × E =7.05×25×0.044×1×1.2= 9.306 W/m
即，每米管道热损失为9.306 W＜25W （25W为我方提供的电伴热带的功率）
Q 2= q2×Δt×K × C × E =9.03×25×0.044×1×1.2= 11.9196 W/m
即，每米管道热损失为11.9196 W＜25W
Q 3= q3×Δt×K × C × E =10.83×25×0.044×1×1.2= 14.2956 W/m
即，每米管道热损失为14.2956  W＜25W
Q 4= q1×Δt×K × C × E =14.6×25×0.044×1×1.2= 19.272 W/m
即，每米管道热损失为19.272  W＜25W
综上：在上述四种尺寸管道所用的电伴热提供的功率均大于损失的热量，即在-20℃环境下管道中的温度仍然可以高于5℃以上。
 
在2″管道中的Δt最大可达到的值为：
Δt1max＝25/ （q1×K × C × E ）=25/（7.05×0.044×1×1.2）=73.88
即当外界温度为-20℃时管道内的最高温度可达：
73.88℃-20℃＝53.88℃
同理：
Δt2max＝25/（q2×K × C × E ）=25/（9.03×0.044×1×1.2）=52.4
即当外界温度为-20℃时管道内的最高温度可达：
52.4℃-20℃＝32.4℃
Δt3max＝25/（q3×K × C × E ）=25/（10.83×0.044×1×1.2）=43.72
即当外界温度为-20℃时管道内的最高温度可达：
43.72℃-20℃＝23.72℃
Δt4max＝25/（q4×K × C × E ）=25/（14.6×0.044×1×1.2）=33.11
即当外界温度为-20℃时管道内的最高温度可达：
33.11℃-20℃＝13.11℃
 
表一、保温材料的保温系数、导热系数（10℃时）
保温材料
保温系数（w/m℃）
导热系数（w/m℃）
玻璃纤维
　
0.036
岩棉
　
0.044
矿渣棉
　
0.038
发泡塑料
　
0.042
珍珠岩
　
0.047
聚氨脂泡沫塑料
　
0.024
聚苯乙烯泡沫塑料
　
0.031
硅酸钙
　
0.054
复合硅酸盐毡FHP-VB
　
0.0234
   
表二、每米管道1℃温差的热损失
管径
保温层厚度（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
 
表三电伴热带缠绕节距                  
管径
每米管道散热量（热损失）与电伴热带额定功率比值
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
 
 
一、    管线伴热
1、 1、 工艺参数：
介质
维持温度 ℃    
环境最低温度 ℃
最高操作温度：a.连续操作温度  b.扫线操作温度  
管材
管径mm
管道长度m
保温材料
保温层厚度mm
环境： a.室内或室外 b.地面或埋地 
      c.防爆或非防爆 d.防腐或非防腐
电压
2、 2、 散热量计算 
     Q  = q × Δt × K × C × E（w/m）            
 
Q    -----  每米管道的散热量 (W/m)
  q    -----  管道的散热量(1℃/m时)
  TW     -----  维持温度
  TH    -----  环境最低温度
  Δt   ----  TW –TH
  K   -----   保温材料导热系数
C    ---------       管道材料修正系数
E  -----    安全系数
例：管径80mm，管道长度100m，管材为碳钢，介质为原油，维持温度50℃，环境最低温度 -10℃，保温材料岩棉， 保温层厚度25mm，计算每米管道热损失。
   （1）、计算温差
Δt = TW –TH = 50-（-10）= 60
   （2）、计算每米管道的散热量
K = 0.044  (查表一“保温材料导热系数”)
q = 15.26  (查表二“每米管道1℃温差时的热损失”)
C1 = 1     (查表三“管道材料修正系数”)
E = 1.2  （一般取值为1.2）
Q =q×Δt×K × C × E =15.26×60×0.044×1×1.2= 48.36 W/m
即，每米管道热损失为48.36 W 。
 
保温材料的保温系数、导热系数（10℃时）      表一
保温材料
保温系数（w/m℃）
导热系数（w/m℃）
玻璃纤维
 
0.036
岩棉
 
0.044
矿渣棉
 
0.038
发泡塑料
 
0.042
珍珠岩
 
0.047
聚氨脂泡沫塑料
 
0.024
聚苯乙烯泡沫塑料
 
0.031
硅酸钙
 
0.054
复合硅酸盐毡FHP-VB
 
0.0234
 
每米管道1℃温差时的热损失q                  表二
管径
保温层厚度（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
 
管道材料修正系数                     表三
管道材料
修正系数
碳钢
1
铜
1.05
不锈钢
0.9
塑料
0.65
 
阀门及管道附件散热系数（以每米管道散热量为基数）   表四
名 称
散热系数
法 兰
0.5
蝶 阀
0.7
节 流 阀
0.7
球 阀
0.8
球心阀
1.2
闸 阀
1.3
3、确定电伴热带型号、长度
（1）、确定型号
规格型号
最高伴热温度℃
最高耐温℃
最大使用长度m
LT系列自调温电伴热带
65.5
85
200
HT系列自调温电伴热带
121
220
240
MI矿物电缆
593
700
1600
RDP2-J3系列恒功率电伴热带
150
205
210
RDP2-J4系列恒功率电伴热带
205
260
140
RDP3系列恒功率电伴热带
120
205
330
Q总 = Q × L
Q ---  每米管道的散热量 (W/m)
L ---  管道长度
 
6、电伴热带预留长度
法兰：  管径的5倍
弯头：  管径的1.5倍
阀门：  管径的5倍
管架：  管径的3～5倍
电源接线盒： 预留1米
中间接线盒： 预留米0.5米
 
7、电伴热带总长度
 
 

×（管道长度+各管道附件折合长度）
 
电缆的额定功率
 
每米管道的热损失Q
 
 

 
注：安全系数（一般取值1.2）
 
8、电伴热带敷设方法
管道单位长度的散热量（热损失）大于电伴热带额定功率时，即比值＞1时，按下述方法敷设：
a. 当比值大于1.5时，采用平行敷设方式，电伴热带长度为管道长度 × 电伴热带根数；
b. 当比值1.1～1.5之间时，可采用缠绕敷设方式，缠绕节距见表三，电伴热带长度为管道长度 × 比值。
                    电伴热带缠绕节距                   表三
管径
每米管道散热量（热损失）与电伴热带额定功率比值
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、   罐体伴热
 
1、散热量计算
Q总  = q × Δt × K × S × D（W）
 
Q总  -----  罐体总散热量 (W)
  q    -----  散热量(W/m2时)
  TW     -----  维持温度（℃）
  TH    -----  环境最低温度（℃）
  Δt   ----  温差 TW –TH
S     ----   罐体的表面积（m2）
D  -------   安全系数
 
2、热损失表
每平方米罐体1℃温差时的热损失q       表四
保温层厚度mm
10
15
25
35
50
60
75
100
热损失q
74.8
49.7
37.7
25.1
18.6
14.9
12.6
9.3
注；以上热损失基于10%的设计余量，导热系数为0.25
 
三、      三、      特殊情况下的电伴热设计
 
1、蒸汽扫线管道的伴热
   管道需蒸汽扫线时，因其温度高，伴热设计选型时为不损伤电伴热带，一般采用以下二种方式：
a、选取可承受扫线温度耐温等级的电伴热产品，如MI电缆（最高伴热温度593℃，最高耐温700℃），但该产品适用于中长距离管线伴热；
b、可采用双层保温层结构的方式以降低扫线温度对电伴热带的损伤，这种方式可使每毫米保温层降低扫线线温度10℃，设计保温层厚度按外层厚度计算。
2、塑料管道的伴热
塑料管道因其耐温等级低，使用美国NELSON公司LT低温自调温系列电伴热带（配套铝胶带使用）比较合适，避免过热对管道的损伤。
设计时按常规计算，然后乘上调整系数0.65，即：
每米管道伴热功率 = 每米管道的散热量 (W/m)×0.65
 
来源：安邦集团      时间：2011-11-21 15:47:21
  
　

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