电伴热

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选型与计算

  电伴热产品的选型设计正确与否涉及到整个电伴热系统能否正常运行及能否满足其设备工艺要求。还涉及到伴热产品的投资成本、运行成本、运行质量及产品使用寿命,因此,在设计选型中,既要考虑到电伴热产品的实际使用效果,又要考虑系统投运的经济成本,总的来说,即以可靠适用、经济、简单为总的设计原则。
一、选型注意事项:
  综前所述,电伴热是利用电能致热产生热量来补偿被伴热管线及设备在工艺流程中所耗散的热损失,以满足介质温度符合工艺流程中的要求,因此,对管线及设备的热耗散计算是对其进行等量热补偿的前提,必须要对相关数据进行收集整理,最好进行正确的计算,具体步骤如下:
(1)收集被伴热体的外形尺寸。(如管线的直径、长度、罐体的形状尺寸等)
(2)管线、罐体等设备的附件名称、外形尺寸,数量。(如阀门、法兰、托架、液体计等)
(3)当地的最低环境温度及最高环境温度。
(4)被伴热体需要维持的最几佳工作温度及最高或最低许可温度。
(5)设备及管线的偶然性最高操作温度。(如扫线温度)
(6)保温材料品种及厚度。
(7)安装环境属哪一类防爆区域,是腐蚀环境、室内、室外、架空、埋地或其环境。
(8)现场供电条件及环境。(二相、三相、供电容量、供电位置)
  上述各项数据收集完毕即可采用归一化表及热损失公式进行具体计算及选型。

二、计算方法:

(1)根据管径和保温层厚度从归一化损耗因子表查出管道形态归一化因子。
(2)查出保温层的传热系数K值(W/m℃).
(3)保险系数(偏差系数)取1.37用以补偿10%电压波动(下降)和10%电阻上升等因素。
(4)算出维持温度和最低环境温度的温差。
(5)以上四项相乘可得到管道的每米热量损耗,再以周围的环境修正系数相乘即可得每米的实际损耗功率。

三、公式介绍
  热损失计算,除可采用查表法计算外,也可采用损失公式直接计算。
1、管道热损失公式
2、平面热损失公式
3、罐体容器散热量的计算
Q=1.2×q×s(w)
式中:
Q:实际热损耗(w/m、w)
λ:保温材料导热系数(w/m·℃)
Tv:维持温度(℃)
S:平面总面积或容器罐体表面积(m2)
TH:最低环境温度(℃)
d:管道外径(mm)
q:为平方米散热量(见表7-3)
δ:保温材料厚度(mm)
注:公式(2)中δ的单位要化成m的单位计算
4、每米管道加热升温计算公式:
Q=(C1×m1+c2×m2)×(TS-TH)
P=Q/860
P=P+P
式中:
Q:每米管道的吸热量(kcal)
C1:管道材料比热(kcal/kg·℃)
C2:介质比热(kcal/kg·℃)
m1:管道质量(kg)
m2:介质质量 (kg)
TS:加热目标温度(℃)
TH:环境最低温度(℃)
注:以上计算公式为介质静态条件(无流动)状态
5、罐体(容器)加热升温计算公式
Q =C3·m3×(Ts-TH)
P=Q /860
P=P+P
式中:
Q:容器的吸热量(kcal)
C3:容器材料比热(kcal/kg·℃)
m3:容器容量(kg)
Ts:加热容器目标温度(℃)
TH::环境最低温度(℃)
注:以上计算公式为介质静态条件状态,如有介质升温则公式为:Q加=C×m×△T可算得

四、计算举例:
  有一条钢质化学管道,管径为4“,管长100米,其中球阀2只,管托5只。需维持温度60℃,玻璃纤维保温,厚度50mm,当地最低环境温度-20℃,周围有腐蚀性气体,供电电压220V,求管道的每米热损及总负荷。
步骤:
  A、根据以上技术条件,采用归一化损耗因子表进行计算,查表后得损耗因子为9.88,另查保温材料传热系数知玻璃纤维λ=0.036。
  B、每米管道热损耗Q=9.88×λ×[60-(-20)]×1.37=38.89w/m
  C、求出球阀及托架热损耗
  Q球阀=0.8×每米管道热损耗Q(每只热损耗)
  =0.8×38.98
  =31.18w
  Q托=3×每米管道热损耗(每只托架损耗)
   =3×38.98
   =116.94w
  D、求管道总负荷
  因考虑到选型时的产品标准化,一般选较近的标准功率(往上靠)因此,38.98W/m接近于40w/m,故在计算总符合时要将此数据列入: Q总=Q管+Q阀+Q托
=100 ×40+2×31.18+5×116.94=4000+62.36+584.7+4647.06w
  E、确定电热带的最终长度
  L总=10.5×Q总/40=1.05×4647.06/40=116.17m 取117米
   注:1.05为电热带长度的安装系数,这样就确定了电热带的使用长度为117米。

五、选型
  在进行具体选型时,要考虑到伴热系统的周围环境及技术要求,以及产品的性能指标,选型以经济、适用、最佳分布为原则,对此,对照产品性能指标及实际计算结果,在本例中选用单相恒功率40W/m,因考虑到是腐蚀性环境需采用加强型为妥,所以,选择型号为RDP2(Q)-J3-40较合适。
  以上选型并不是唯一的,主要还是要以最佳分布,经济适用为前提,并灵活掌握选型方法,在选型时如有疑义,请随时与我公司技术部门联系,以便所选产品真正满足实际的工艺要求。关于罐体及其它设备的伴热设计及选型方法与上述设计选型原则一致,在此不再做复述。
  另:如根据上例条件而改变了管道直径D,使得伴热功率增大到60w/m,电热带还是选用40w/m功率,则每米管道需缠绕电热带长度为L=60/40=1.5,即缠绕系数为1.5,一般的安装原则为一米管道直铺一米电热带或成为一米的倍数为佳。
  ●电伴热带附件的配置:
  整个电伴热系统附件的配置具体方法如下:
  a、根据整个伴热系统的回路数量及长度来配置,一般情况每个小系统配置电源盒一只,温控器一个,二通盒或三通盒若干个,一般二通盒为100米左右配一个,三通盒则视管路中有多少个叉路,一般有一个叉路就配一个,终端则视有多少根电热带尾数,一根配一个。
  b、铝胶带一般为电热带总长度的1.2倍左右,并以50m倍数来配置。
  c、压敏带视管道外径D及长度配置,具体数量为L=管长×0.8×5D并以20m的倍数来配置。
  d、钢带长度视管道外径D及接线盒数量来确定,具体为L=2.5D×接线盒数量(注:除终端配1付以外,其余盒均为2付)
  e、钢带螺丝数量为2倍的接线盒数量。
  根据前例,其附件数量为电源盒1只,中间接线盒1个(备用),尾端盒1个,温控器1个,铝胶带为150m(L=117×1.2=134m取150米)
  压敏带为40米(L=100×0.8×5=40m),钢带为4米(L=2.5D×3+1=4m)
钢带螺丝为7付
  ●配电箱的装置:
  伴热系统的配电应根据其总负荷及分系统的回路数量来确定,按照相关的一些电器配电设计、规范、要求去进行,并考虑其应有的功能性保护,如:漏电、过载、短路、温度控制等。根据举例此配电容量应为P=1.6×实际容量=1.6×4647w=7500w,即单回路7.5kw,220v电压,带40A中间接触器的配电箱能满足要求。

电热带缠绕跨距L(单位:mm)
管径
每米管子所需电热带数(比值)
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1″
229
152
102
102
76
1
305
203
152
127
102
1
330
229
178
152
127
2″
432
280
229
203
178
2
508
356
280
229
203
3″
610
432
330
280
254
3
711
483
381
330
280
4″
787
533
432
356
305
4
889
610
483
406
356
5″
990
660
533
457
381
6″
1168
787
635
533
457
8″
1500
1041
838
711
610
(根据英国BS6351.1983第二部分)归一化损耗因子表热量损耗快速计算

 

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