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(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(shí)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(shí)，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(shí)，電纜輸出功率的下降值或溫度每下降1℃時(shí)，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(shí)，能使體系維持到的最高溫度。它是一個(gè)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(jì)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(shí)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(jì)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(jì)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(shí))
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(jì)算溫差
Δt = TW –TH = 5-（-20）= 25
（2）、計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)）
|
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(jì)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(shí))
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(jì)算每米管道熱損失。
（1）、計(jì)算溫差
Δt = TW –TH = 50-（-10）= 60
（2）、計(jì)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(shí)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(shí)） 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(shí)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(shí)，即比值＞1時(shí)，按下述方法敷設(shè)：
a. 當(dāng)比值大于1.5時(shí)，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(shí)，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(jì)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(shí))
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(shí)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(jì)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(jì)
1、蒸汽掃線管道的伴熱
管道需蒸汽掃線時(shí)，因其溫度高，伴熱設(shè)計(jì)選型時(shí)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(jì)保溫層厚度按外層厚度計(jì)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(jì)時(shí)按常規(guī)計(jì)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
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