管道电伴热保温设计说明
 电伴热是利用伴热电缆输出的热量来补偿管道、容器、罐体等储运系统所耗散的热量，以维持系统操作介质始终处在工艺要求的适宜温区。所以，热工设计首先要确定工艺装置的热损失即散热量，然后根据散热量确定所需伴热电缆的功率和长度。

一：设计说明：

1.本电伴热适用范围:适用于室内外管道、容器、罐体等储运系统、设备保温和防冻。

2.电伴热工程建议应在供货方的指导下进行安装施工,并做好详细的工程进展记录表.

3.电伴热防冻系统设计原理：利用电热来补充输水或贮水过程中所散失的热量，以维持水温在一定的范围内，达到保温和防冻的目的，所以电伴热仍需要有绝热层、防潮层和保护层。

4.电伴热防冻系统总体设计旨在经济的满足管道流体（如：水）系统防冻（降粘及防堵），从功能性、可实现性、经济性的角度出发，达到防冻（降粘及防堵）的效果。

最低气象温度标准和防冻标准：

北京地区气象参数（极端平均最低温度ta=-17.1℃）；维持设备的水不结冰状态，采用管道水系统维持在5℃的标准。计算管道最大的散热功率。

设计需要确定的工艺参数

1) 管道要求的维持温度tm(℃)；

2) 当地最低环境温度ta(℃)；

3) 管道的外径d(mm)；

4) 容器的表面积s(m2)；

5) 管道的保温材料品种及厚度(mm)；

6) 管道是在室内或室外属于什么工作区域。

二、系统设计：

2.1散热量计算

散热量计算有两种方法：一查表法；二是按公式直接计算法。

2.1.1.查表法

首先根据需要伴热的维持温度tm和最低环境温度ta 

计算温差：δt 

δt＝tm-ta 

　　　根据δt查金属管道散热量（qb）见附表一

　　　　　　或设备散热量（qp）见附表二

　　　根据查得的qb或qp按下式计算出实际的散热量

　　　管道qtb＝＝f×qb

     平壁设备qtp＝f×qp

 

式中：tm--需要伴热的维持温度（℃）

　　　ta--极端平均最低温度（℃），室内有空调的按室内空调最低温度计算

　　　qtb--管道实际需要伴热热量（w/m)

      qtp--平壁实际需要伴热热量（w/m)

　　　f----保温材料修正参数见附表三

2.1.2.直接计算方法：

管道qtb={[2π(tm-ta) ]/［( lnd2/d1）1/λ+2/( d2α)]}×1.3 ………(1)

设备qtp=[(tm-ta)/(δ/λ+1/α)] ×1.3 ……………………………　　　(2)

 

式中：

tm--需要伴热的维持温度（℃）

ta--极端平均最低温度（℃），室内有空调的按室内空调最低温度计算

λ--保温材料的导热系数，(w/m℃)

d1--保温层内径(mm)，(管道外径) 

d0--保温层外径(mm)

δ--保温层厚度(mm)

ln--自然对数

α--保温层外表面向大气的散热系数(w/㎡℃)与风速ω(m/s)有关

　　α=1.163(6+ω1/2) w/( ㎡℃ ) …………………………(3)

1.3--安全系数

2.1.3.管道材质修正系数

不同材质的导热系数不同，在同等tm的情况下所需功率不同，修正系数f,见附表四；

qtb、qtp值的条件是钢材，如材质变动应乘以材质修正系数。

   q=qt×f w/m ………………………………………(4)

式中：

q--表示最后确定的总实际需要伴热热量（w/m)

qt--表示代表qtb、qtp伴热热量（w/m)

f----保温材料修正参数见附表三

2.2确定电伴热带的功率及长度：

　　

2.2.1.计算所需伴热电缆的总长度l

a：计算管道所需伴热电缆的总长度l1

用q值（qtb、qtp）来选择合适规格的伴热电缆，并确定每米管道lg所用伴热电缆的长度和敷设方法。

lg=q/qm （m)……………………………………………(4)

式中：

lg--表示每米管道所用伴热电缆的长度（m)

q--表示最后确定的总实际需要伴热热量（w/m)

qm--表示某一规格伴热电缆在维持温度tv时的输出功率（w/m）

lg小于1时，每米管道采用的伴热电缆小于1m无法敷设，所以lg不能小于1。

lg等于1时，则每米管道采用1 m该规格的伴热电缆，单根直线敷设。

lg等于n时(n为整数)，则每米管道采用n根这种规格的伴热电缆，n根直线敷设。

lg大于1且不等于n ，可采用螺旋卷绕敷设，节距为ls（m）

ls=π（d+d）/（lg2-1）0.5 m ………………………(6)

式中：

d为管道外径（m）

d为伴热电缆厚度（m）

管道部分用伴热电缆长度，为： 

l1＝管道总长度×lg （m）………………………………(7)

 

b：平面部分用伴热电缆长度l2

1) 每平方米表面应敷设伴热电缆长度为：

lp=（qp×f）/ qm 　　m/㎡

2) lp≥3，即每㎡面积须敷设不短于3m长度的伴热电缆。

3) 平面部分用伴热电缆长度为：

l2=s×lp m…………………………………………………(8)

s为散热平面面积（m2）。当管径大于600mm时可当作平面容器处理。

 

c：管道附件用伴热电缆长度

管道附件的热损失可换算成一定长度相同管径管道的热损失，所需电缆应敷设在相应附件上。

管道附件所需伴热电缆长度 = 附件散热系数×每米管道所需同种电缆长度

1) 每个阀门所需电缆长度lf,为：

lf=kf×lg………………………………………………………（9)

式中，kf为阀门散热系数

阀门散热系数

阀门品种 　闸 阀 　蝶 阀 　球 阀 　球心阀

散热系数 　1.5 　　0.9 　　　1.0　 1.4

2) 每个管道其他附件所需电缆长度lj为：

lj=kj×lg …………………………………………………（10)

式中，kj为其他附件散热系数

管道附件散热系数

附件项目 　法兰 弯头 直型接头 t型接头 托架 吊架

散热系数 　2 　　2 　　2　　　　 3　　 3 　　3

d：接头留用长度l3

1) 每个电源引入端预留1m；

2) 每个尾端留0.5m；

3) 每个直型或t型接线盒预留0.5m；

4) 备用（按工程需要）；

所需伴热电缆总长度l为（增加10%的安全系数）， l = （l1+l2+lf+lj+l3）×1.1

 

三：电热带选型：

　

在选择电热带产品时，应综合考虑各种因素，如适用性、经济性、供电条件等，具体方法如下：

3.1 根据管道维持温度及偶然性的最高操作温度选定电热带的耐温等级和发热等级。

　根据管道可能经受的最高温度来选择相应最高暴露温度的电热带，确定管道是否会出现偶发性温升(如蒸汽、热水、热油清扫管道)及最高温度，所选电热带的最高暴露温度应不低于偶发性温升。如偶发性温升高于最高暴露温度，可在进行热工估算后，调整安装方法，即在电热带与管道之间加一层适当厚度的保温层，以缓解偶发温升对电热带的影响。

3.2根据功率—温度曲线选择电热带功率

　　选择电热带的输出功率，不是以标称功率为依据，而是以系统维持温度时电热带必须输出的功率为依据。

选择电热带的温度等级及伴热功率与系统所需的维持温度有直接关系，应选用最高表面温度高于系统维持温度（例如20℃）并能补偿体系热损失的电热带。

3.3单一电源最大电热带的确定

　 　从同一个电源接线盒引出的所有各段伴热电缆的长度之和，称为单一电源最大伴热电缆长度。据此选择过流保护开关的容量。根据管道分布及支线长短选用电热带，低功率电热带单根使用长度较大，适合较长的支线使用，若一根的功率不够可用多根。

3.4 电热带结构的选择

　　根据安装环境和条件进行结构选择

　　1）在塑料或表面涂有油漆，而不能可靠接地的容器和管道上选用屏蔽型产品。

　　2）在易燃易爆地区，或管内介质是易燃易爆介质，应选用屏蔽型防爆电伴热产品。

　　3）管道内介质如有腐蚀性，或电缆有可能接触腐蚀屏蔽层的化学品，则应采用防护型产品。

3.5 其他事项

1）电伴热带的电源接线截面要大于伴热电缆导体截面。

管道电伴热保温设计说明


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