Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать длину саморегулирующих и резистивных кабелей

Как рассчитать длину саморегулирующих и резистивных кабелей

В настоящее время существует большое количество греющих кабелей, при использовании которых можно избежать, таких проблем, как промерзание коммуникаций в частных домах. Каждый производитель термопроводов, гарантирует их высокие эффективные качества и долгий эксплуатационный срок. Однако эти качества, в первую очередь зависят от вида и расчета греющего кабеля.

  • Главная /
  • Каталог /
  • ВЫБОР И РАСЧЁТ КАБЕЛЯ

Выбор нагревательного кабеля и расчеты

Для того, чтобы правильно выбрать тип и марку нагревательного кабеля, необходимо провести теплотехнический расчет. Расчет проводится для каждого трубопровода индивидуально. Для выполнения теплотехнического расчета можно воспользоваться комплексом программ расчета тепловых потерь трубопроводов и резервуаров и подбора нагревательного кабеля и комплектующих TeplomagPro.

Комплекс программ TeploMagPro позволяет быстро и удобно рассчитать теплопотери трубопроводов и резервуаров, выбрать марку саморегулирующегося или резистивного нагревательного кабеля, а также составить спецификацию комплектующих системы электрообогрева и сформировать сводные документы по проекту.

С помощью программы TeploMagPro можно рассчитать время разогрева трубопровода, пустого или заполненного жидкостью, от заданной начальной температуры до температуры поддержания при включенной системе электрообогрева.

В случае отключения питания системы электрического обогрева трубопроводов и содержащаяся в нем жидкость начнут остывать. Программа TeploMagPro позволяет рассчитать время остывания трубопровода от начальной температуры до заданной конечной.

Программа позволяет рассчитывать тепловые потери с поверхности трубопроводов, расположенных на открытом воздухе, в помещении, под землей и под водой. Расчет мощности тепловыхпотерь, производимых программой, соответствует ГОСТ IEC 60079-30-2-2011, СП 41-103-2000, IEEE 844-2000. Комплекс программ TeploMagPro вы можете получить после регистрации на сайте www.sst-em.ru.

Также сделать предварительный подбор необходимого нагревательного кабеля можно самостоятельно, выполнив следующие шаги:

1 Определить тепловые потери обогреваемого объекта

2 Выбрать марку нагревательного кабеля

3 Подобрать мощность нагревательного кабеля

4 Рассчитать длину нагревательного кабеля

Шаг 1: Таблица расчета тепловых потерь

В таблице 1 приведены типовые расчетные теплопотери трубопроводов в зависимости от их диаметра, разности температур трубопровода и окружающей среды, а также от толщины теплоизоляции.

1 Выберите диаметр трубопровода

2 Выберите толщину теплоизоляции и разность температур

3 На пересечении соответствующего столбца и строки определите тепловые потери

Расчет в таблице произведен для следующих условий: с применением теплоизоляции, коэффициент теплопроводности которой равен 0,05 Вт/(м•°С). При изменении условий, необходимо ввести следующую корректировку:

В результате проведения такого расчета получаем тепловые потери трубопровода при поддержании требуемой температуры для дальнейшего выбора марки нагревательного кабеля.

Пример:
стальной трубопровод Dн 159 мм на открытом воздухе
теплоизоляция – минеральная вата 50 мм
температура поддержания +10 °С
минимальная температура окружающего воздуха -40 °С
Получаем: разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха ΔТ=10-(-40)=50 °С
По таблице 1 находим: теплопотери трубопровода Qтабл=31,36 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е=31,36×1×1×1×1,1=34,5 Вт/м.

Таблица 1 Типовые расчеты теплопотерь с поверхности трубопровода

Шаг 2: Выбор марки нагревательного кабеля

Марка нагревательного кабеля выбирается в соответствии с расчетными тепловыми потерями с учетом максимальной температуры применения нагревательного кабеля, его тепловыделения при поддерживаемой температуре, а также вероятности воздействия на нагревательный кабель химически активных веществ.

Шаг 3: Подбор мощности нагревательного кабеля

Каждый саморегулирующийся нагревательный кабель характеризуется своей температурной характеристикой мощности тепловыделения от температуры обогреваемого объекта.
Зависимости номинального тепловыделения саморегулирующихся нагревательных кабелей при рабочем напряжении 230 В представлены в каталоге (см. стр. 19-31). В случае небольшого превышения тепловых потерь трубопровода номинальной мощности нагревательного кабеля можно применить коэффициент навива, т. е. выполнить обогрев трубопровода с расходом нагревательного кабеля более чем 1 погонный метр кабеля на 1 погонный метр трубопровода (например, с коэффициентом навива 1,1…1,3, но не более 1,5 м/м). Для соблюдения минимального радиуса изгиба навив нагревательного кабеля возможен для трубопроводов диаметром не менее 57 мм. Минимальный радиус изгиба указывается в технических характеристиках, приведенных в настоящем каталоге.

Шаг 4: Расчет длины нагревательного кабеля

Длина нагревательного кабеля определяется для каждого трубопровода индивидуально. Расчет длины нагревательного кабеля представляет собой сумму длин, необходимых для каждого компонента трубопроводной системы. При расчете длины нагревательной секции для обогрева участка трубопровода необходимо предусмотреть запас нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т. п. Более подробную информацию по выбору нагревательного кабеля, построению систем промышленного электрообогрева и подбору комплектующих вы можете найти в наших методических материалах. В «Руководстве по проектированию систем электрического обогрева на основе саморегулирующихся нагревательных лент» описываются общие методы проектирования промышленных систем электрообогрева и приводится последовательный алгоритм выполнения проекта, начиная с получения исходных данных и заканчивая его утверждением. В методическом пособии «Общие принципы построения систем электрообогрева на основе резистивных нагревательных кабелей LLS (ЛЛС)» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева Лонг-лайн на основе резистивных кабелей марки LLS (ЛЛС). В методическом пособии «Общие принципы построения индукционно-резистивных систем электрообогрева ИРСН-15000» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева ИРСН-15000 (скин-система).
Методические материалы вы можете получить в электронном виде на сайте www.sst-em.ru после регистрации. На сайте www.sstprom.ru в разделе «Услуги/Проектирование» представлены альбомы типовых узлов.

Читать еще:  Как сделать электроотопление своими руками – варианты, преимущества и недостатки

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОСТЫВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Основное назначение систем ГК «ССТ» – поддержание необходимой температуры в обогреваемых трубопроводах путем компенсации тепловых потерь. Однако в случае необходимости проведения плановых или аварийных ремонтных работ электропитание может быть отключено. При отключении электроэнергии система обогрева трубопровода перестает компенсировать тепловые потери в окружающую среду. Перерыв электроснабжения приведет, кроме того, к остановке насосов. Остановится перекачка жидкости. Трубопровод начнет постепенно остывать. Трубопроводы, заполненные жидкостью и покрытые тепловой изоляцией, обладают значительной тепловой инерцией, и она тем больше, чем больше диаметр трубопровода и чем выше допустимая степень охлаждения жидкости. Для эксплуатационных и сервисных служб важно знать допустимую длительность отключения электропитания систем обогрева трубопроводов. В приведенных ниже таблицах показаны результаты расчетов времени остывания, которые выполнены для ряда стандартных трубопроводов, с проходным диаметром от 50 до 400 мм. Рассмотрены случаи, когда трубопроводы полностью заполнены нефтью или водой. Трубы покрыты тепловой изоляцией из минеральной ваты, для которой коэффициент теплопроводности принимался равным 0,05 Вт/м•°С. Значения исходных данных, использованных в расчетах, показаны в таблице 2.

Таблица 2 Исходные данные.

В таблице 3 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов, заполненных нефтью средней плотности, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Помимо размеров труб указаны также толщина теплоизоляции и ее плотность. Температура нефти в момент отключения электроэнергии равна 50 °С. Предполагается, что минимальная температура, до которой может охладиться нефть – +20 °С. В таблице показаны зависимости времени остывания трубопроводов как от характеристик трубопровода и теплоизоляции, так и от температуры окружающего воздуха. Естественно, чем выше температура воздуха, тем медленнее остывает трубопровод.

Таблица 3 Время остывания трубопроводов с нефтью от +50 до +20 °С.

Таблица 4 иллюстрирует влияние толщины тепловой изоляции на время остывания. Расчет выполнен для трубопровода с нефтью диаметром 150 мм. Толщина изоляции менялась от 30 до 60 мм. Увеличение толщины теплоизоляции в 2 раза дает почти двукратное увеличение времени остывания. Этот прием может быть использован для продления срока остывания трубопровода.

Таблица 4 Время остывания трубопровода с нефтью при разной толщине теплоизоляции.

В таблице 5 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов с водой. Температураводы в обогреваемом трубопроводе в холодное время обычно поддерживается на уровне 5–8 °С, а остывание ниже 2 °С нежелательно. Таблица 5 построена аналогично таблице 3. Хотя теплосодержание 1 кг воды в 2,6 раза больше, чем у 1 кг нефти, меньший допустимый диапазон снижения температуры приводит к уменьшению допустимого времени остывания.

Таблица 5 Время остывания трубопроводов с водой от +8 до +2 °С.

Получить консультацию или сделать заказ Вы можете пн-пт с 9:00 до 17:30 ул. Гагарина д. 53.

Телефон: +7 846 201 28 28

Уважаемые господа! Просим Вас заполнить и отправить в наш адрес данный опросный лист,

в котором указать параметры, необходимы для расчета системы электрического обогрева.

В ответ мы направим Вам подробное коммерческое предложение.

Как подобрать кабель?

Для начала нужно определиться, внутри трубы или снаружи вы будете прокладывать кабель. Если внутри, то изоляция его должна быть сделана из пищевого пластика и это производитель должен прямо указывать на своей продукции. Например торговая марка Raychem поставляет комплект Frostguard, отвечающий самым высоким санитарным нормам и позволяет установить греющий кабель внутри трубы самостоятельно, без привлечения сторонних специалистов.

Расчет необходимого количества кабеля несложен и мы поможем вам его произвести. Для этого вам необходимо знать удельную мощность кабеля, длину обогреваемой трубы, ее диаметр, толщину теплоизоляции и разницу между минимальной температурой воздуха в вашем регионе и температурой водопроводной воды.

Как сделать расчет? В таблице выбираем ваши значения и на их пересечении находим удельные теплопотери (Q удельн) Вт на метр трубы.

Таблица расчета теплопотерь на 1 метр трубы

После этого подставляем в формулу:

L кабеля = 1,3 * L тр * Q удельн / P удельн

1,3 – коэффициент запаса

Lтр – длина трубы, которую требуется обогреть

Q удельн – значение, взятое из таблицы 2

Р удельн – мощность кабеля (указывается в маркировке)

При проведении расчетов необходимая длина кабеля всегда будет больше длины трубы. Из этого следует, что греющий кабель нужно оборачивать вокруг обогреваемой трубы, чтобы его витки были равномерно распределены по всей его длине

Расчет мощности кабеля для обогрева труб

Быстро прикинуть мощность кабеля для обогрева можно в зависимости от диаметра трубы. Чем больше труба, тем больше должна быть мощность кабеля. В среднем значения такие:

  • для обогрева трубы диаметром 15–25 мм, нужен греющий кабель с мощностью 10 Вт/м;
  • трубы 25–40 мм — мощность кабеля для обогрева 16 Вт/м;
  • трубы 40–60 мм — мощность 24 Вт/м;
  • трубы 60–80 мм и для канализационной трубы 110 мм — мощность 30 Вт/м;
  • трубы 80 мм и больше — кабель на 40 Вт/м.

Для того, чтобы более точно рассчитать мощность кабеля для обогрева труб, необходимо воспользоваться формулой на основе следующих данных:

  • длина трубы
  • разницы температур между трубой и окружающей средой
  • диаметра трубы с изоляцией и без
  • коэффициента тепловодности изоляции в трубе
Читать еще:  Самый экономичный электрический котел отопления

Для расчет мощности кабеля для обогрева труб сначала высчитывают тепловые потери по формуле, где:

W – коэффициент теплопроводности тепло изоляции, обычно равен 0,04 [Bt / m *° C]
L – длина трубы, [ m ]
t вн. – температура жидкости внутри трубы, [° C ]
t нар. – температура окружающей среды, [° C ]
D – наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, [м]
d тр.нар – наружный диаметр трубы, [м]
1,3 – коэффициент запаса

Окончательный расчет мощности кабеля высчитывается как:

В бытовых условиях, как правило, используют кабели для обогрева труб мощностью до 15 Вт/м

Пример расчета мощности

Диаметр трубы без изоляции (d тр.нар )=100мм;
Диаметр трубы с теплоизоляцией (D)= 125мм;
Длина -50м
Окружающая температура= -20 С;
Температура внутри трубы = +1 С;

Теплопотери Q = 1,3х(2х3,14х0,04х50х(1-(-20))/ln(125/100)= 1537,6 Вт )

Мощность кабеля на 1 м трубы составляет 1537,6 Вт/50м = 30,7=31 Вт/м

Выбор нагревающего кабеля для водопровода будет зависеть от следующих параметров:

  • диаметра используемой водопроводной трубы;
  • назначение трубы (водопровод или канализация);
  • материала, из которого изготовлена труба (пластик или металл);
  • толщины слоя теплоизоляции;
  • расчетных теплопотерь.

Как подобрать греющий кабель в зависимости от способа прокладки?

Существует два основных способа монтажа нагревательных кабелей для обогрева труб

  • внутренний
  • наружный

Монтаж нагревательного кабеля внутри трубы – это эффективный способ обогрева, позволяющий использовать нагревательные кабели меньшей мощности, может применяться для уже закопанных труб.

Этот вариант приемлем только для водопроводных труб небольшого диаметра, поскольку кабели маломощные и только кабели с изоляцией из пищевого полимера , с применением специальных сальников для ввода кабеля в трубу.

Для наружной прокладки пригодны и саморегулирующие , и резистивные кабели . Однако, при обогреве пластиковых труб необходимо ограничивать мощность обогрева и применение терморегуляторов для резистивного кабеля.

Выбор мощности нагревательного кабеля

К выбору мощности кабеля надо отнестись предельно внимательно и на это есть несколько причин:

  • Избыточная мощность кабеля может привести к перегреву и преждевременному выводу из строя как системы обогрева так и, в крайних случаях, к расплавлению пластиковых труб!
    Для защиты пластиковых труб от замерзания мощность нагревательного кабеля не должна превышать 12 Вт/м. Для металлических труб мощность нагревательного кабеля может быть выше.
  • При меньшей мощности, чем необходимо, система не будет справляться с обогревом трубы, что приведет к промерзанию.

Трубопроводы обычно изолируют пенопластом, минеральной ватой или специальными теплоизоляционными материалами для труб толщиной от 10 до 100 мм.

Зная данные параметры можно рассчитать теплопотери на погонный метр трубы, а также определиться с нужным типом нагревательного кабеля. По типу кабеля и погонным теплопотерям определяют требуемую длину комплекта.

Расчет длины греющего кабеля для труб

Рассчитать теплопотери и подобрать нагревательный кабель для труб можно используя таблицу

Далее, с учетом поправочного коэффициента, выбираем нагревательный кабель, близкий к полученной мощности и монтируем его на трубе с учетом шага витков греющего кабеля необходимой длины греющего кабеля:

Можно также воспользоваться усредненными данными, которые зависят от диаметра трубы:

  • 15-20 мм – мощность 10 Вт/м.
  • 16-40 мм – 16 Вт/м.
  • 40-60 мм – 24 Вт/м.
  • 60-80 мм – 30 Вт/м.
  • 80 мм и выше – от 40 Вт/м.

Монтаж кабеля для обогрева труб

При наружной прокладке площадь обогрева увеличивают с помощью нескольких способов монтажа:

  • параллельный – применяется для труб малого диаметра;
  • змеевиком – подходит для изделий значительного диаметра, обеспечивает быстрый прогрев;
  • намотка – чаще всего используется для поддержания заданной температуры передаваемой среды.

В начале монтажа греющий кабель крепят к трубе с помощью отрезков алюминиевой ленты с интервалом 30 см. Затем он должен быть закреплён алюминиевой липкой лентой вдоль по всей длине.

Перед установкой греющего кабеля на пластиковой трубе её поверхность необходимо оклеить алюминиевой лентой или фольгой , таким образом тепло будет равномерно распределяться по всей длине трубы.

Соединительная муфта между нагревательным кабелем и подводящим «холодным» концом так же должна быть установлена на поверхность трубы с помощью липкой алюминиевой ленты.

Особое внимание надо уделять монтажу на трубопроводах с фланцами и задвижками.

Датчик терморегулятора должен быть приклеен липкой алюминиевой лентой к поверхности трубы и размещён посередине между линиями кабеля.

Датчик от терморегулятора необходимо устанавливать как показано на рисунке ниже.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Читать еще:  Шаг в будущее: особенности cовременных систем отопления частных домов

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Расчет длины греющего кабеля для обогрева труб при помощи калькулятора

На нашем сайте есть калькулятор обогрева труб, который в удобной и не сложной для понимания форме помогает определить исходные данные:

  • подсказывает минимальную температуру воздуха, если труба проходит по воздуху
  • подсказывает минимальную температуру грунта, если труба проходит в земле,
  • поможет определить правильно размер трубы (вы можете знать только наружный размер трубы, либо внутренний, либо диаметр резьбы подключения)
  • предлагает материалы теплоизоляции на выбор, хотя если вы не найдете свой материал теплоизоляции в калькуляторе, вы сможете ввести коэффициент теплопроводности вашего материала вручную специальное поле.

Калькулятор обогрева труб позволяет:

  • рассчитать необходимую мощность и длину греющего кабеля,
  • подобрать необходимую толщину теплоизоляции,
  • рассчитать шаг кабеля на трубе при монтаже спиралью,
  • рассчитать количество отдельных комплектов обогрева
  • подобрать необходимые комплектующие для сборки комплекта обогрева труб.

После того, как вы подберете нужный комплект обогрева труб, вы можете оформить заказ всего в несколько кликов: предложенный греющий кабель и комплектующие можно положить в корзину прямо из калькулятора.

Самостоятельный выбор греющего кабеля: саморегулирующийся и другие варианты

Правильный выбор зависит от конкретных задач. Бытовые трубопроводы – канализация, водостоки и питьевые источники не требуют внушительных систем. Вполне разумным решением станет приобретение провода мощности в 50–60 Вт/м. Параметр дан с запасом. Покупать нагревательный кабель для водопровода с большими значениями, значит, переплачивать за потребление ненужной электроэнергии. Указанные цифры проставлены на изоляции кабеля, запутаться и купить не соответствующее параметру изделие – сложно.

Что представляет собой саморегулирующий кабель

Саморегулирующийся кабель – это уникальное изобретение, представляющее собой гибкий провод, греющийся под воздействием электроэнергии. При этом он обладает свойством регулировать собственную мощность, ориентируясь на окружающую температуру. То есть, чем холоднее атмосфера, тем горячее саморегулирующий кабель. Он как бы приспосабливается к особенностям окружающей его среды, причем не по всей длине.

Принцип работы саморегулирующего греющего кабеля заключается в его внутреннем обустройстве. Грубо говоря, он состоит из трех основных частей:

Многослойная конструкция обеспечивает непревзойденную защиту и ударостойкость

  • Металлические проводники – обеспечивают подвод электроэнергии;
  • «Умная» полимерная матрица – именно она адаптируется под меняющиеся условия и вырабатывает тепло;
  • Изоляция – тут используется целый «бутерброд» из нескольких материалов.

Ключевым звеном здесь является полимерная матрица. Именно она отвечает за саморегулирующие свойства. Причем буквально каждый ее сантиметр живет своей отдельной жизнью.

То есть, один отрезок может быть холоднее или наоборот, горячее другого. И все это без какой-либо электроники, без каких-либо датчиков и всего остального – только полимерная основа из «умного» материала.

Саморегулирующий греющий кабель для водопровода обладает еще одним интересным свойством – это произвольная длина. Мы можем взять прочные ножницы, перерезать его и опять включить в сеть – он будет работать как ни в чем не бывало. Здесь работает буквально каждый миллиметр, поэтому его длина не имеет особого значения. В отличие от новогодней гирлянды, он будет продолжать работать даже при случайном обрыве.
Впрочем, саморегулирующий греющий кабель обладает достаточно прочной конструкцией, предотвращающей аварийные обрывы.

Прочие свойства саморегулирующего греющего кабеля:

«Умный» полимер в составе кабеля сам регулирует потребляемую мощность, что позволяет значительно экономить электричество

  • Высокая механическая прочность – он работает от электроэнергии, а это значит, что он нуждается в прочной многослойной изоляции;
  • Устойчивость к влаге – он спокойно работает в водной толще. Главное, заизолировать его конечную часть с помощью специальной термоусадочной пленки;
  • Экономичность в потреблении электроэнергии – обеспечивается за счет саморегулирующихся свойств (вплоть до полного отключения).

Прочность саморегулирующего греющего кабеля обеспечивается его многослойностью. Первые два слоя – это медные проводники и «умный» полимер. Поверх них проходит изолирующий слой из полиолефина или фторполимера.

Следующий слой играет роль брони – здесь применяется медная оплетка. Завершает наш «бутерброд» еще один слой изоляции из полиолефина. Благодаря такой конструкции, саморегулирующийся нагревательный кабель получается очень прочным и выносливым.

Медная оплетка одновременно работает как защита от электромагнитного излучения – оно слабое, но все-таки есть.

Способы монтажа на водопровод

Существует два способа монтажа греющего кабеля – наружный и внутренний. В первом случае он крепится вдоль трубы (или наматывается на нее), во втором – заводится внутрь. Оба варианта имеют активное практическое применение, поэтому рассмотрим их более пристально.

Вариант #1 – наружный

Линейный монтаж кабеля вдоль водопроводной трубы выполняется легко. Провод фиксируется с одной стороны с помощью выдерживающих высокую температуру пластиковых хомутов или стекловолоконной самоклейки.

Держатели крепят с интервалом 0,3 м. Нельзя использовать крепления из металла. Высчитать длину кабеля несложно – она равняется длине трубы, которую необходимо обогреть.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector