電伴熱相關知識介紹

1、電伴熱應用培訓教材一,前 言 (一)為什么要伴熱在工業(yè)生產過程中為了保證生產的正常運行和節(jié)約能源，大多數的設備和管道都要采取隔熱（保溫）措施。但是，在工藝介質的存儲和傳輸過程中散熱損失還是不可避免的。散熱就意味著設備和管道中介質溫度的降低。介質溫度的降低將會帶來好多的問題。例如，設備和管道中水的溫度的降低會造成凍結；食用油管道中食用油溫度的降低會造成黏度增加，阻力增大，流動困難。三聚氰氨如果溫度降低將會析出結晶造成設備和管道的報廢。瀝青如果溫度降低將會凝固造成灌腸。這些問題的產生都將使得生產無法正常運行。為了保證生產的正常運行和節(jié)約能源，在生產、存儲和運輸的過程中就必須從設備和管道的外部或內部

2、給介質補充熱量。這就是伴熱的目的。伴熱和加熱不同，伴熱只是補充介質熱量的損失，維持一定的溫度，避免介質溫度的降低帶來的問題，一般維持溫度都低于操作溫度。加熱則要求給介質提供大量的熱量，使得介質溫度高于原來的溫度（如管道介質的進口溫度）。因此加熱比較伴熱需要消耗更多的能量。(二)傳統(tǒng)的辦法和缺點傳統(tǒng)的辦法是以蒸汽、熱水或導熱油為熱媒，用內外伴管、夾套管或內外盤管的方式向設備和管道提供所需的熱量。導熱油需要建造專門的系統(tǒng)，還要定期更換導熱油，費用太高。工廠廠區(qū)內，蒸汽來源方便，而且蒸汽潛熱大，所以大多數選擇蒸汽為熱媒。但是，蒸汽的供汽、疏水、凝液回收系統(tǒng)復雜，安裝的工程量大。蒸汽的溫度很難控制難以

3、滿足不同介質對維持溫度的不同需要。蒸汽系統(tǒng)的熱效率低，能耗比較大，能量利用不合理。蒸汽系統(tǒng)的閥門和疏水器等容易泄露會造成能量的大量浪費同時還會影響環(huán)境。蒸汽系統(tǒng)的設備和管道還容易腐蝕，維修的費用也很高。另外蒸汽系統(tǒng)的運行成本也比較高。(三)電伴熱的產生和優(yōu)勢正是因為上述的原因，五、六十年代，國外著手研究用電能轉換熱能的新產品。各種電伴熱產品逐漸出現。我國八十年代后期在石油化工企業(yè)開始大量采用電伴熱產品。近二十年來電伴熱在我國的工業(yè)中的應用越來越廣泛，國內外的各種電伴熱產品也競相在市場上出現。電伴熱產品之所以受到歡迎，是因為它比較別的伴熱方式有以下優(yōu)點：1、 電伴熱產品體積小、柔性好、系統(tǒng)結構簡

4、單、設計和施工方便、維護量?。?、 使用壽命長，可達15-25年；3、 維持溫度的范圍廣泛，最高可達450以上；4、 熱效率高，節(jié)約能源；5、 維持溫度可以有效的控制，控制精度比較高；6、 在沒有蒸汽供應的裝置電伴熱是唯一的選擇；7、 電伴熱產品比蒸汽系統(tǒng)的設備更耐腐蝕；(四)電伴熱產品的種類在市場上最初出現的電伴熱產品是利用電流流過電阻體（電阻絲或管道自身的電阻）發(fā)熱的原理來開發(fā)的。這類產品當電流、電壓、電阻確定以后，單位長度的電伴熱輸出功率就是恒定的，所以稱恒功率型。隨著材料科學的發(fā)展，人們開發(fā)出一種新的電伴熱產品，這種電伴熱產品具備自調溫（PTC）的特性。它采用兩根平行的導線作供電的母線

5、，采用經過處理的高分子聚合物半導體塑料作為并聯(lián)在母線之間的電阻體。這種具備PTC特性的電阻體當它感受的溫度升高時，電阻值增大，通過電阻體的電流減小，輸出功率減小；反之當它感受的溫度降低時，電阻值減小，通過電阻體的電流增大，輸出功率增大。這種正的PTC溫度特性正好符合工業(yè)生產對伴熱的要求，即能補充熱量又可以節(jié)約能源。而且這種電伴熱產品還有一種優(yōu)點，它可以自由裁剪，施工時根據現場的需要用多少裁剪多少，無需改變供電電壓，單位長度的電伴熱輸出功率一致，非常方便。所以得到廣泛應用。 但是，由于聚合物塑料的耐熱性能受到限制，在溫度特別高的環(huán)境就不能使用。為了彌補這一空白，在串聯(lián)恒功率電熱帶的基礎上又開發(fā)出

6、礦物絕緣的MI電熱電纜。它采用銅線作發(fā)熱體，用不銹鋼或高鎳鉻的825合金作外套，用氧化鎂作絕緣。這種電熱電纜，功率密度可達260W/M，耐熱溫度可達690，維持溫度可達450。使電伴熱產品的應用范圍得到擴展。為了滿足容器類設備對伴熱的要求，制造商又開發(fā)出一種采用模壓高溫合金發(fā)熱組件，并聯(lián)電路結構的擾性電熱板，柔性好，它可以大面積的鋪設在容器的表面，采用溫控器控制溫度，非常適合容器類設備使用。還有一種電伴熱產品集膚效應電熱帶，它最大的特點就是非常適合長輸管線的伴熱的要求。不需要大量采用配電設施，使用一個電源點可給10余公里的管道進行伴熱，是長輸管線伴熱最經濟的方案。其維持溫度可達200，暴露溫度

7、可達260，功率密度可達165W/M。而且它的熱效率比較高。這種電伴熱產品的特點還不太為大家所認識，但它的發(fā)展前景是比較大的。 二,如何計算熱損失 盡管電伴熱產品被廣泛采用,但是在使用中存在著大量的問題。大多數的用戶對電伴熱產品的性能和參數并不理解,更沒有通過計算來確定實際需要補充的熱損失,從而正確的選用電伴熱產品。而是當設備和管道中介質溫度的降低出現問題時，利用現有的電伴熱產品或從能夠了解到的信息采購電伴熱產品。在安裝方法上一般都是采用纏繞的方式，不可避免的造成電伴熱帶的交叉和重疊。這樣就帶來很多的問題。首先，如果電伴熱產品的功率不足以補充設備和管道中介質的熱損失就不能滿足伴熱的要求；如果電

8、伴熱產品的最大耐用溫度低于設備和管道中介質的溫度，或者設備和管道需要使用蒸汽進行吹掃，電伴熱產品的最大耐用溫度不能承受蒸汽的溫度都可能造成電伴熱產品的損壞；恒功率型電伴熱帶的交叉和重疊也可能造成電伴熱產品的損壞等等；即使上述的問題都不存在，但是電伴熱產品的功率的選用是否合理也是問題，電伴熱產品的功率過大會造成能源的浪費。因此，如何通過計算熱損失來正確選擇電伴熱產品就是十分必要的。前面我們已經講過，伴熱的目的就是補充介質熱量的損失，維持一定的溫度，避免介質溫度的降低帶來的問題。因此我們需要計算的是設備和管道中介質的維持溫度下降到環(huán)境溫度時的熱量的損失，然后選用合適的電伴熱產品補充這一部分熱量損失

9、就可以達到伴熱的目的。（一） 影響熱損失的參數1， 介質的種類介質的種類不同，它們的比熱不同，熱值的含量也不同。2， 介質的初始溫度介質的初始溫度不同，需要維持一定的溫度時所要補充的熱量也不一樣。初始溫度一般是工藝介質進入工藝管道或儲罐時的溫度，有時是指工藝的操作溫度。3， 維持溫度這是計算熱損失很主要的一個的參數，一定要合理的確定。維持溫度選擇過低，不能滿足工藝的要求，達不到伴熱的目的；維持溫度選擇過高又會造成能源的浪費和增加成本。一般用戶都會把維持溫度提得比較高，一定要說服用戶合理的確定。4， 設備和管道的尺寸如管道的口徑，設備的直徑等，設備和管道的尺寸越大熱量損失越大5， 保溫材料和厚度

10、有的人認為，伴熱效果主要由伴熱產品來決定，是否保溫影響不大。實際上保溫對伴熱效果的影響是很大的，這個道理和人是否穿衣對保暖的影響是一樣的。不同的保溫材料的導熱系數不一樣，保溫的效果就不一樣。保溫材料厚度對保溫的效果的影響也是很大的。有時不需要更換伴熱產品僅僅改變保溫材料的種類或厚度就可以滿足伴熱的要求。既可以節(jié)約能源又可以降低成本。6， 環(huán)境溫度環(huán)境溫度的變化對于介質熱量的損失的影響也是比較大的。環(huán)境溫度越低介質熱量的損失越大。但是為了保險起見，我們往往把估計太低最低的。這樣計算的熱量的損失就會偏大，導致選用更大功率的伴熱產品。所以確定最低的環(huán)境溫度時也要合理。另外風速對熱量的散失也有影響，風

11、速越大熱量的散失也越大。7， 最大耐用溫度（暴露溫度）這是一個容易忽視的問題。有時設備和管道的操作（工藝）溫度并不高，但是在特殊的情況時可能引人更高溫度的介質。例如一條原油管道，正常時原油的溫度僅有幾十，但該管道需要用蒸汽進行吹掃，蒸汽的溫度可能達到200。這就要求伴熱產品的最大耐用溫度（暴露溫度）要達到200，否則可能造成伴熱產品的損壞。這也是一個不太好處理的問題，由于個別的情況的要求可能大大提高伴熱產品的等級，造成成本的大幅度上升。所以如果能夠想法改變這種情況最好。例如上述情況可以適當降低蒸汽的溫度，或者在安裝伴熱產品時采用雙層保溫材料的辦法隔開管道和伴熱帶。8， 安全系數在考慮熱損失的時

12、候還要根據不同的情況增加一定的安全系數。（二） 計算熱損失的方法 有實力的電伴熱生產工廠憑借多年工作的經驗已經開發(fā)出計算介質熱量的損失和電伴熱帶選型的計算機軟件。生產車間的工藝人員只需提供需要伴熱的工藝管道、設備的主要參數和環(huán)境條件，輸入計算機軟件即可計算出熱量的損失，并自動選擇適合的電伴熱帶型號和最佳的伴熱方案。為了方便現場的技術人員根據現場出現的情況計算介質熱量的損失自己選擇合適的電伴熱帶型號下面我們提供一種簡單的計算方法1、 計算熱損失工藝條件：維持溫度(Tm) 最低環(huán)境溫度(Ta) 管徑 保溫材料 保溫層厚度 安全系數Q每米管道的熱損失(W/m)=qtK其中q:管道熱損失(每米管道1溫

13、差時的熱損失,查表一). t=Tm-TaK:各種保溫材料的導熱系數(查表二).例Tm=30 Ta=-10 管徑=100mm 保溫材料:玻璃纖維 保溫材料厚度:25mm t=Tm-Ta=30-(-10)=40 K=0.036(查表二) q=18.87(查表一)Q=18.87400.036W/m=27。2w/m上述的熱損失基于10%的設計的余量,根據上面的熱損失的計算，我們選用30w/m的電伴熱帶就可以滿足工藝的要求。Q儲罐的熱損失Q=qtKS S：儲罐的表面積m管道熱損失q(每米管道1溫差時的熱損失) （表一）管徑保溫層厚度(mm/in)GDN102025355060751001/23/411-

14、1/222-1/2341/2158.866.735.744.593.943.613.282.953/42010.347.876.565.094.433.943.613.2812512.319.027.555.914.924.434.103.611-1/43214.7710.838.706.735.584.924.593.941-1/24017.0612.3010.017.556.235.584.924.2725019.6914.1111.328.537.056.075.424.762-1/26523.1316.5713.139.687.886.896.075.2538027.5619.3615

15、.2611.169.037.886.895.743-1/29531.0121.8217.0612.3110.018.537.556.23410034.4524.1218.8713.6210.839.198.216.734-1/211537.9026.4120.5114.7711.8110.018.867.22513041.8329.0422.4816.0812.8010.839.527.71615049.2233.9626.2518.5414.6012.3010.668.70820063.1643.1533.1423.1318.2115.0913.1310.661025077.7652.994

16、0.5228.0521.8218.0515.5912.471230091.7062.1847.5832.8125.4321.0017.8814.2714350100.4068.0851.8435.6027.5623.4619.3615.2616400114.277.2758.7340.3631.0125.4321.8217.0618450128.186.4665.7944.9534.4528.2224.1218.8720500141.995.8172.6849.5537.9031.0126.4120.5124600169.6114.286.4658.7344.9537.0831.0124.12

17、罐體表面的熱損失q(每平方米1溫差時的熱損失) 罐體74.849.737.725.118.614.912.69.3上表的熱損失基于10%的設計的余量,導熱系數為0.25各種保溫材料在不同溫度下的導熱系數 （表二）保溫材料導熱系數(W/m)-101050100150200玻璃纖維0.0330.0360.0400.0460.0530.059巖棉0.0410.0440.0490.0560.0650.072礦渣棉0.0370.040.0450.0510.0590.066珍珠巖0.0430.0470.0520.0600.0690.077聚氨脂泡沫塑料0.0220.0240.0270.0310.0350.

18、037聚苯乙烯泡沫塑料0.0290.0310.0350.0400.0460.051硅酸鈣0.050.0540.060.0690.0800.089復合硅酸鹽氈FHP-VB0.0220.02340.0260.030.0350.0382、 選擇電纜的額定功率詳見各種電纜的介紹3、 計算電纜的長度電纜的總長度L=每米管道的熱損失Q/電纜的額定功率W（管道長度L+各管道附件折合長度L）各管道附件折合長度管道附件折合管道長度（m）法蘭0.46管架0.60蝶閥0.76球閥0.83截止閥1.22閘閥1.50 三，如何選擇電伴熱帶電伴熱帶的分類主要分為兩大類。一類是恒功率的，另一類是可變功率的。恒功率的伴熱帶的

19、電阻是不變的，只要是供電的電壓一定，流過伴熱帶的電流就不會變化，單位長度電伴熱帶的發(fā)熱功率就是恒定的，所以叫恒功率?？勺児β实陌闊釒У碾娮桦S環(huán)境溫度的變化而變化，供電的電壓一定，流過伴熱帶的電流隨電阻的變化而變化，電伴熱帶的發(fā)熱功率也就隨電流的變化而變化。下面我們就這兩大分類給大家介紹電伴熱帶的選型。1， 自調溫電伴熱帶 這是目前最常用的一種電伴熱帶按照結構分為以下三種類型（1） 基本型基本型的自調溫電伴熱帶由導電塑料和兩根平行金屬導線及絕緣護層構成。導電塑料就是發(fā)熱體。它是一種具有正溫度系數“PTC”特性的高分子聚合物。當它感受的溫度上升時分子的結構變得疏散，電阻增大，電流減小，輸出的功率相

20、應減小。反之當它感受的溫度降低時分子的結構變得緊密，電阻減小，電流增大，輸出的功率相應增大。而且這種變化的過程是連續(xù)的，線性的。這樣就形成了非常良好的自動調節(jié)溫度的特性，所以稱為自調溫電伴熱帶。這種電伴熱帶還具有繞性好，可以根據現場的情況任意裁減，安裝時允許交叉重疊不會燒毀等優(yōu)點。得到廣泛的應用。（2），防爆型 防爆型是在基本型的自調溫電伴熱帶的基礎上在絕緣護層的外表增加了一層銅絲編織的屏蔽層。安裝時將屏蔽層接地保護。用于工業(yè)生產的防爆場所。（3），加強型加強型是在防爆型的自調溫電伴熱帶的基礎上又在銅絲編織的屏蔽層的外表增加了一層塑料的防腐外套。目的是防止防爆場所存在的腐蝕性氣體對銅絲編織的屏

21、蔽層的腐蝕。按照溫度分為以下三種類型（1），低溫型DBR（2），中溫型ZBR（3），高溫型GBR按照功率分為以下的一些規(guī)格25W，35W，40W，45W，50W，60W2， 并聯(lián)恒功率電伴熱帶并聯(lián)恒功率電伴熱帶的發(fā)熱體是電阻絲，它的基本結構是以兩根平行的金屬導線和絕緣護層為母體，發(fā)熱體電阻絲均勻的纏繞在絕緣護層外表，絕緣護層外表相距一米有一缺口，缺口左右交叉，電阻絲通過缺口與金屬導線連通，一米構成一個并聯(lián)回路。在發(fā)熱體電阻絲的外表還有絕緣護層。這種電伴熱帶發(fā)熱體是電阻絲，它的電阻值是不變的，在恒定的電壓下功率也是不變化的，所以叫恒功率電伴熱帶。這種電伴熱帶使用時必須使用附加的溫控器控制溫度，不

22、能纏繞和重疊，否則在纏繞和重疊點容易燒壞。而且這種電伴熱帶的電阻絲容易斷線，造成一段段不發(fā)熱。所以這種電伴熱帶早期使用較多，現在基本上都被自調溫電伴熱帶替代。3， 串聯(lián)恒功率電伴熱帶串聯(lián)恒功率電伴熱帶適應于長距離管道，一個單一的供電點可以為幾千米的串聯(lián)恒功率電伴熱帶供電。它的結構也很簡單。它的發(fā)熱體就是中心的金屬導線外表是絕緣護層。在電伴熱帶尾端進行連結，構成回路。這種伴熱帶的缺點是必須根據特定的距離管道進行計算和制造。不允許裁減加長，否則功率就會發(fā)生改變。4， MI電纜MI電纜也是一種串聯(lián)恒功率電伴熱帶，它的發(fā)熱體也是中心的金屬導線，區(qū)別在于它的絕緣體是氧化鎂等礦物，它的外表護層是不銹鋼等金

23、屬材料，可想而知，這種伴熱帶可以耐高溫，可達幾百度。它的功率密度也很大，每米可達幾百瓦。5， 集膚效應集膚效應是利用電流會集中在金屬表面的原理而制造的一種電伴熱。它的一個單一的供電點可以為幾十公里，結構堅固，壽命長，便于維護。特別適用于長距離管道工業(yè)專用國自調溫電伴熱帶系列產品主要型號和參數（蕪湖科陽）1，低溫產品DBR-J（基本型） DBR-P（防爆型） DBR-P/J(加強型)最高維持溫度65最高承受溫度95工作電壓220v380v10時輸出功率10，15，20，25，35 w / m2，中溫產品ZBR-J（基本型） ZBR-P（防爆型） ZBR-P/J(加強型)最高維持溫度110最高承受溫度135工作電壓220v380v10時輸出功率35,40,50,60 w / m3，高溫產品GBR-J（基本型） GBR-P（防爆型） GBR-P/J(加強型)最高維持溫度121最高承受溫度215工作電壓220v380v10時輸出功率35W/M注： 1， 基本型用于普通防凍場所2， 防爆型用于爆炸危險場所3， 加強型用于有腐蝕性的爆炸危險場所4， 實際維持溫度應將最高維持溫度減去1520 來考慮5， 報計劃時應注明型號，電壓等級和功率附件1防爆電源接線盒FDH-22防爆二通接線盒FJH3防爆三通接線盒FTH4防爆終端接線盒FZH5耐熱壓敏膠帶6鋁箔膠帶7不銹鋼綁扎帶 8測溫