管道電伴熱系統(tǒng)：為確保計(jì)算的準(zhǔn)確性，在計(jì)算前應(yīng)正確確定各項(xiàng)系數(shù)，它們是管道、容積、罐體等介質(zhì)要求維持的溫度T，管道的直徑d，容器的表面積S，保溫材料的種類及厚度，環(huán)境溫度（最低平均溫度）TH，敷設(shè)環(huán)境（室內(nèi)或室外、地面或埋地）。并計(jì)算維持溫度TW與環(huán)境溫度TH之差△T，△T=TW-TH
本設(shè)計(jì)為碳鋼管線，管徑為1"，保溫材料為聚氨脂泡沫塑料，厚度是40mm，管道中介質(zhì)的維持溫度15℃，冬季最低平均氣溫是-69℃，室外冬季平均風(fēng)速10m/s，管道長(zhǎng)度為8×12m，求管道每米熱損失。
Q=q×f×g×h
Q-實(shí)際需要的伴熱量
q-基本情況下單位長(zhǎng)度管道的散熱量（根據(jù)工藝系數(shù)查表3-1）
f-保溫材料修正系數(shù)（查表3-2）
g-管材修正系數(shù)（查表3-3）
h-環(huán)境修正系數(shù)（查表3-4）
△T=TW-TH=15℃-（-69℃）=84℃
查表3-1 d=1 s=40mm △T=80℃時(shí)，得到：q=17.6w/m（取80℃）
查表3-2，保溫層采用聚氨脂泡沫塑料修正參數(shù)為f=0.67
查表3-3，管材修正系數(shù)為：g=1
查表3-4，環(huán)境修正系數(shù)為：采用插入法計(jì)算得h=1.1
則所須伴熱量Q=17.6×0.67×1×1.1=13w/m
|
表3-1 管道散熱量q（w/m2） |
|
散熱量q，以瓦特/米（w/m）單位表示 |
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表3-1中的散熱量計(jì)算基于幾個(gè)基本系數(shù) |
|
保溫材料：玻璃纖維 |
|
管道材料：金屬 |
|
管道位置：室外，風(fēng)速8.9米/秒，室內(nèi)=室外×0.9 |
|
保溫厚度mm |
溫度℃ |
管道大小
NB（mm）
NPS（寸）
外徑（mm） |
8 |
15 |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
65 |
|
1/4 |
1/2 |
3/4 |
1 |
11/4 |
11/2 |
2 |
21/2 |
|
14 |
21 |
27 |
34 |
42 |
48 |
60 |
76 |
|
10 |
20 |
|
6.2 |
7.2 |
8.5 |
10.1 |
12.1 |
13.6 |
16.4 |
19.3 |
|
30 |
|
9.4 |
11.0 |
12.9 |
15.4 |
18.5 |
20.7 |
24.9 |
33.7 |
|
40 |
|
12.7 |
14.9 |
17.5 |
20.8 |
25.0 |
27.9 |
9.5 |
39.7 |
|
20 |
20 |
|
4.0 |
4.6 |
5.3 |
6.2 |
7.3 |
8.0 |
14.5 |
11.1 |
|
30 |
|
6.2 |
7.0 |
8.1 |
9.4 |
11.1 |
12.2 |
19.6 |
16.8 |
|
40 |
|
8.3 |
9.5 |
10.9 |
12.7 |
15.0 |
16.5 |
30.2 |
22.8 |
|
60 |
|
12.8 |
14.7 |
16.9 |
19.6 |
23.1 |
25.5 |
8.1 |
35.1 |
|
25 |
20 |
|
3.6 |
4.1 |
4.6 |
5.3 |
6.2 |
6.9 |
8.1 |
9.3 |
|
30 |
|
5.4 |
6.2 |
7.1 |
8.1 |
9.5 |
10.4 |
12.3 |
14.2 |
|
40 |
|
7.4 |
8.4 |
9.5 |
11.0 |
12.9 |
14.1 |
16.6 |
19.2 |
|
60 |
|
11.4 |
12.9 |
14.7 |
17.0 |
19.8 |
21.8 |
25.6 |
29.6 |
|
80 |
|
15.6 |
17.7 |
20.2 |
23.3 |
27.2 |
29.9 |
35.1 |
40.6 |
|
100 |
|
20.1 |
22.8 |
26.1 |
30.1 |
35.1 |
38.6 |
45.4 |
52.5 |
|
30 |
20 |
|
3.3 |
3.7 |
4.2 |
4.8 |
5.5 |
6.1 |
7.1 |
8.1 |
|
30 |
|
5.0 |
5.6 |
6.3 |
7.3 |
8.4 |
9.2 |
10.8 |
12.4 |
|
40 |
|
6.7 |
7.6 |
8.6 |
9.8 |
11.4 |
12.5 |
14.6 |
16.8 |
|
60 |
|
10.3 |
11.7 |
13.2 |
15.1 |
17.6 |
19.2 |
22.5 |
25.9 |
|
80 |
|
14.2 |
16 |
18.2 |
20.8 |
24.1 |
26.4 |
30.9 |
35.5 |
|
100 |
|
18.3 |
20.7 |
23.4 |
26.8 |
31.1 |
34.1 |
39.8 |
45.8 |
|
120 |
|
22.7 |
25.6 |
29.0 |
33.2 |
38.6 |
42.2 |
49.3 |
56.7 |
|
140 |
|
27.2 |
30.8 |
34.9 |
40.0 |
46.4 |
50.8 |
59.4 |
68.3 |
|
160 |
|
32.1 |
36.2 |
41.1 |
47.1 |
54.6 |
59.8 |
69.9 |
80.4 |
|
180 |
|
37.1 |
42.0 |
47.6 |
54.5 |
63.2 |
69.2 |
80.9 |
93.0 |
|
40 |
20 |
|
2.8 |
3.1 |
3.6 |
4.0 |
4.6 |
5.0 |
5.8 |
6.6 |
|
30 |
|
4.3 |
4.8 |
5.4 |
6.1 |
7.0 |
7.7 |
8.9 |
10.1 |
|
40 |
|
5.8 |
6.5 |
7.3 |
8.3 |
9.5 |
10.4 |
12.0 |
13.7 |
|
60 |
|
9.0 |
10.1 |
11.3 |
12.8 |
14.7 |
16.0 |
18.5 |
21.1 |
|
80 |
|
12.3 |
13.8 |
15.5 |
17.6 |
20.2 |
21.9 |
25.4 |
28.9 |
|
100 |
|
15.9 |
17.8 |
20.0 |
22.7 |
26.0 |
28.3 |
32.8 |
37.3 |
|
120 |
|
19.7 |
22.1 |
24.8 |
28.1 |
32.2 |
35.1 |
40.6 |
46.2 |
|
140 |
|
23.7 |
26.5 |
29.8 |
33.8 |
38.8 |
42.2 |
48.8 |
55.6 |
|
160 |
|
27.9 |
31.2 |
35.1 |
39.8 |
45.6 |
49.7 |
57.4 |
65.5 |
|
180 |
|
32.3 |
36.2 |
40.6 |
46.0 |
52.9 |
57.5 |
66.5 |
75.8 |
|
50 |
20 |
|
2.6 |
2.8 |
3.2 |
3.6 |
4.1 |
4.4 |
5.0 |
5.7 |
|
30 |
|
3.9 |
4.3 |
4.8 |
5.4 |
6.2 |
6.7 |
7.7 |
8.7 |
|
40 |
|
5.3 |
5.9 |
6.5 |
7.3 |
8.4 |
9.1 |
10.4 |
11.8 |
|
60 |
|
8.1 |
9.0 |
10.1 |
11.3 |
12.9 |
14.0 |
16.0 |
18.1 |
|
80 |
|
11.2 |
12.4 |
13.8 |
15.5 |
17.7 |
19.1 |
22.0 |
24.9 |
|
100 |
|
14.4 |
16.0 |
17.8 |
20.1 |
22.8 |
24.7 |
28.4 |
32.1 |
|
120 |
|
17.8 |
19.8 |
22.1 |
24.8 |
28.3 |
30.6 |
35.1 |
39.8 |
|
140 |
|
21.5 |
23.8 |
26.6 |
29.9 |
34.0 |
36.8 |
42.3 |
47.9 |
|
160 |
|
25.3 |
28.1 |
31.3 |
35.2 |
40.1 |
43.4 |
49.8 |
56.3 |
|
180 |
|
29.2 |
32.5 |
36.2 |
40.7 |
46.4 |
50.2 |
57.6 |
65.2 |
|
80 |
20 |
|
2.1 |
2.3 |
2.6 |
2.8 |
3.2 |
3.4 |
3.8 |
4.3 |
|
30 |
|
3.2 |
3.5 |
3.9 |
4.3 |
4.8 |
5.2 |
5.8 |
6.5 |
|
40 |
|
4.4 |
4.8 |
5.2 |
5.8 |
6.5 |
7.0 |
7.9 |
8.8 |
|
60 |
|
6.7 |
7.4 |
8.1 |
9.0 |
10.0 |
10.8 |
12.1 |
13.5 |
|
80 |
|
9.2 |
10.1 |
11.1 |
12.3 |
13.8 |
14.8 |
16.6 |
18.6 |
|
100 |
|
11.9 |
13.0 |
14.3 |
15.9 |
17.8 |
19.1 |
21.5 |
24.0 |
|
120 |
|
14.7 |
16.1 |
17.8 |
19.7 |
22.0 |
23.6 |
26.6 |
29.7 |
|
140 |
|
17.7 |
19.4 |
21.4 |
23.6 |
26.5 |
28.4 |
32.0 |
35.7 |
|
160 |
|
20.9 |
22.9 |
25.1 |
27.8 |
31.2 |
33.4 |
37.7 |
42.1 |
|
180 |
|
24.1 |
26.5 |
29.1 |
32.2 |
36.1 |
38.7 |
43.7 |
48.1 |
|
表3-2 保溫材料修正參數(shù) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
保溫材料 |
保溫系數(shù)f |
導(dǎo)熱常數(shù)（w/m.k）10℃ |
|
玻璃纖維 |
1.0 |
0.036 |
|
巖棉（管殼） |
1.22 |
0.044 |
|
棉管殼 |
1.11 |
0.04 |
|
珍珠巖 |
1.31 |
0.047 |
|
聚氨脂泡沫塑料 |
0.67 |
0.024 |
|
聚苯乙烯泡沫塑料 |
1.86 |
0.031 |
|
硅酸鈣 |
1.50 |
0.054 |
|
石棉縄 |
1.83 |
0.066 |
|
復(fù)合硅酸鹽氈FHP-VB |
0.65 |
0.0234 |
|
硅酸鋁耐火纖維板 |
1.0 |
0.036 |
表3-3 管材修正參數(shù)
|
管道材料 |
修正系數(shù) |
|
碳鋼 |
1 |
|
銅 |
1.05 |
|
不銹鋼 |
0.9 |
|
塑料 |
0.65 |
表3-4 環(huán)境修正參數(shù)
|
環(huán)境條件 |
修正系數(shù) |
|
室內(nèi) |
1 |
|
室外風(fēng)速5米/秒 |
1.05 |
|
室外風(fēng)速15米/秒 |
1.15 |
|
室外風(fēng)速25米/秒 |
1.3 |
|
|
|
根據(jù)散熱量及介質(zhì)維持溫度選擇相應(yīng)的 電熱帶，其最高維持溫度必須高于介質(zhì)溫度，單位長(zhǎng)度熱損失大于電熱帶額定功率時(shí)（即比值大于1時(shí)），用以下方法來(lái)修正： |
|
|
a.當(dāng)比值大于1.5時(shí)，采用兩條或更多條的電熱帶平行敷設(shè)，電熱帶長(zhǎng)度為管道長(zhǎng)度。 |
|
|
b.當(dāng)比值在1.1-1.5之間時(shí)，可采用卷繞法，如圖，方法為根據(jù)熱損失與電熱帶功率的比值，查表3-5得到鄭繞的節(jié)距，并按此敷設(shè)。電熱帶長(zhǎng)度為管道長(zhǎng)度×比值。 |
|
|
c.修改保溫材料或厚度。 |
|
|
|
|
|
管徑 |
每米管線所需功率與加熱電纜米功率之比 |
|
|
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
|
1" |
229 |
152 |
102 |
102 |
76 |
|
1 1/4" |
305 |
203 |
152 |
127 |
102 |
|
1 1/2" |
330 |
229 |
178 |
152 |
127 |
|
2" |
432 |
280 |
229 |
203 |
178 |
|
2 1/2" |
508 |
356 |
280 |
229 |
203 |
|
3" |
610 |
432 |
330 |
280 |
254 |
|
3 1/4" |
711 |
483 |
381 |
330 |
280 |
|
4" |
787 |
533 |
432 |
356 |
305 |
|
4 1/2" |
889 |
610 |
483 |
406 |
356 |
|
5" |
990 |
660 |
533 |
457 |
381 |
|
6" |
1168 |
787 |
635 |
533 |
457 |
|
8" |
1500 |
1041 |
838 |
711 |
610 |
產(chǎn)品樣本10℃時(shí)，每米輸出功率15W/m，小于散熱量q=13W/m
確定安裝系數(shù)13/15＝0.87
管道部分長(zhǎng)度L1＝8×12×0.87＝83.52m
其它部分:L2=2×1+0.13×22=4.86m（二個(gè)接線盒，二個(gè)尾端）
總長(zhǎng)度L＝L1＋L2＝83.52+4.86＝88.38m
電熱帶實(shí)際總長(zhǎng)度L=88.38m，選用10A開關(guān)，電熱帶可以任意切割。
總功率N=L×q=88.38×13=1149W(1.149KW)。
由于石油鉆井工地有防爆要求，故選擇的器件也須滿足防爆等級(jí)要求。根據(jù)《中華人民共和國(guó)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安全規(guī)程(試行)》及《石油設(shè)施電氣裝置場(chǎng)所分類》，工作區(qū)為2區(qū)，eT2類電氣設(shè)備。
為了減少 電熱帶加熱油管的時(shí)間以及方便電熱帶的敷設(shè)，采用雙帶平行敷設(shè)。 故重新計(jì)算單邊電熱帶長(zhǎng)度L1＝3.493×12×2+0.13×11+2＝87m
一個(gè)管排架用兩根電熱帶，所以總長(zhǎng)L＝87×2＝174m
總功率N＝15×174＝2.6KW
額定電流I＝2.6×1000/220＝11.8A
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