Электрический обогреватель , нагревательная лента или поверхностное отопление - это система, используемая для поддержания или повышения температуры труб и сосудов с помощью кабелей обогрева. Электронагреватель представляет собой электрический нагревательный элемент, физически контактирующий по длине трубы. Труба обычно покрывается теплоизоляцией.для удержания тепловых потерь из трубы. Тепло, выделяемое элементом, поддерживает температуру трубы. Электронагреватель может использоваться для защиты труб от замерзания, для поддержания постоянной температуры подачи в системах горячего водоснабжения или для поддержания рабочих температур для трубопроводов, которые должны транспортировать вещества, затвердевающие при температуре окружающей среды. Электронагревательные кабели являются альтернативой паровому обогревателю, если пар недоступен или нежелателен. [2]
Развитие [ править ]
Электрообогрев начался в 1930-х годах, но изначально специального оборудования не было. Кабели с минеральной изоляцией работали при высоких плотностях тока для выработки тепла, а контрольное оборудование было адаптировано из других приложений. [3] Нагревательный кабель сопротивления с минеральной изоляцией был представлен в 1950-х годах, и стали доступны нагревательные кабели параллельного типа, которые можно было отрезать до нужной длины в полевых условиях. Саморегулирующиеся кабели из термопласта начали продаваться в 1971 г. [4]
Системы управления электронагревательными системами, разработанные от термостатов и контакторов с капиллярными колбами в 1970-х годах до сетевых компьютеризированных средств управления в 1990-х годах, в больших системах, требующих централизованного управления и мониторинга. [5]
В одном из документов прогнозировалось, что в период с 2000 по 2010 год электронагреватели будут составлять 100 мегаватт подключенной нагрузки, а на обогрев и изоляцию придется капитальные вложения в размере до 700 миллионов канадских долларов в нефтеносные пески Альберты. [6]
Международные стандарты, применяемые при проектировании и установке систем электрообогрева, включают стандарты IEEE 515 и 622, британский стандарт BS 6351 и стандарт IEC 60208. [5]
Использует [ редактировать ]
Наиболее распространенные приложения для обогрева трубопровода включают: [ необходима цитата ]
- Защита от замерзания
- Поддержание температуры
- Таяние снега на проезжей части
Другие применения греющих кабелей включают: [ необходима цитата ]
- Защита пандусов и лестниц от снега / льда
- Защита оврагов и крыш от снега / льда
- Пол с подогревом
- Защита стыка двери / рамы от обледенения
- Очистка окон от запотевания
- Антиконденсация
- Защита пруда от замерзания
- Утепление почвы
- Предотвращение кавитации
- Уменьшение конденсации на окнах
Защита от замораживания [ править ]
 | В этом разделе не процитировать любые источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Каждая труба или резервуар подвержены тепловым потерям, если их температура превышает температуру окружающей среды. Теплоизоляция снижает скорость потери тепла, но не устраняет ее. Электронагреватель поддерживает температуру выше точки замерзания, уравновешивая потерю тепла и подводимое тепло. Обычно термостат используется для подачи питания, когда он измеряет температуру, опускающуюся ниже установленного значения - обычно между 3 ° C и 5 ° C и часто называется «уставкой». Термостат отключает питание электронагревателя, когда он измеряет температуру, превышающую другое заданное значение температуры - обычно на 2 ° C выше заданного значения.
Удаление льда с водостока и крыши [ править ]
| В этом разделе не процитировать любые источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Размещение теплового кабеля на крышах или в желобах для таяния льда в зимние месяцы. При использовании в водосточных желобах кабель не предназначен для защиты водосточных желобов от льда или снега, а только для обеспечения свободного пути для талой воды, стекающей с крыши в водосточную трубу или водосточную трубу.
Поддержание температуры [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Также можно проследить трубопровод подачи горячей воды, поэтому нет необходимости в циркуляционной системе для обеспечения горячей водой на выходах. Комбинация электронагревателя и правильная теплоизоляция для рабочей температуры окружающей среды поддерживает тепловой баланс, при котором тепловая мощность от электронагревателя соответствует теплопотери в трубе. Были разработаны саморегулирующиеся или регулируемые нагревательные ленты, которые очень успешно применяются в этом приложении.
Аналогичный принцип может быть применен к технологическим трубопроводам, по которым проходят жидкости, которые могут застывать при низких температурах, например, смолы или расплавленная сера. Электронагревательные элементы с высокой температурой могут предотвратить засорение труб.
Промышленные применения для электронагревателей включают химическую промышленность , нефтеперерабатывающие заводы , атомные электростанции , пищевые предприятия. Например, воск - это материал, который начинает затвердевать при температуре ниже 70 ° C, что обычно намного выше температуры окружающего воздуха. Следовательно, трубопровод должен быть снабжен внешним источником тепла, чтобы предотвратить охлаждение трубы и материала внутри нее. Электрообогрев также может осуществляться с помощью пара, но для этого требуется источник пара, и это может быть неудобно в установке и эксплуатации.
В лабораториях исследователи, работающие в области материаловедения, используют электронагреватель для изотропного нагрева образца. Они могут использовать электронагреватель вместе с вариактом , чтобы контролировать подачу тепловой энергии. Это эффективное средство медленного нагрева объекта для измерения термодинамических свойств, таких как тепловое расширение.
Антикавитационная цель [ править ]
Поскольку нагревание густой жидкости снижает ее вязкость, это снижает потери, происходящие в трубе. Следовательно, имеющийся чистый положительный напор на всасывании (перепад давления) может быть увеличен, уменьшая вероятность кавитации при перекачке. Однако следует проявлять осторожность, чтобы не увеличивать давление пара жидкости слишком сильно, так как это будет иметь сильный побочный эффект на имеющийся напор, возможно, перевешивая любую выгоду. [7]
Типы [ править ]
Постоянная электрическая мощность "серии" [ править ]
Серийный нагревательный кабель состоит из отрезка провода с высоким сопротивлением, изолированного и часто заключенного в защитную оболочку. Он запитан при определенном напряжении, и тепло сопротивления провода создает тепло. Обратной стороной этих типов обогревателей является то, что при их перекрещивании они могут перегреться и сгореть, они имеют определенную длину и не могут быть сокращены в полевых условиях, а также разрыв в любом месте на линии приведет к отказу весь кабель. Положительным моментом является то, что они, как правило, недороги (для нагревателей из пластика) или, как и в случае с нагревательными кабелями с минеральной изоляцией, они могут подвергаться воздействию очень высоких температур. Нагревательные кабели с минеральной изоляцией хороши для поддержания высоких температур в технологических линиях или поддержания более низких температур в линиях, которые могут стать очень горячими, например, в линиях пара с высокой температурой.
[2]
Обычно последовательные элементы используются в технологическом обогреве длинных трубопроводов, например, длинных нефтепроводов и причальных сторон наливных труб на нефтеперерабатывающих заводах.
Постоянная мощность [ править ]
Кабель постоянной мощности состоит из нескольких зон постоянной мощности и изготавливается путем наматывания тонкого нагревательного элемента на два изолированных параллельных провода шины, а затем на чередующихся сторонах проводов делается надрез в изоляции. Затем нагревательный элемент обычно припаивается к оголенному проводнику, что создает небольшой нагревательный контур; затем это повторяется по всей длине кабеля. Затем имеется внутренняя оболочка, которая отделяет провода шины от заземляющей оплетки. В коммерческих и промышленных кабелях применяется дополнительная внешняя оболочка из резины или тефлона. [2]
Преимущества этой системы по сравнению с последовательными элементами состоят в том, что в случае выхода из строя одного небольшого элемента остальная система продолжит работу, с другой стороны, поврежденные участки кабеля (обычно 3 фута пролетом) останутся холодными и, возможно, приведут к его замерзанию. указанный раздел. Кроме того, этот кабель можно обрезать до нужной длины в полевых условиях из-за его параллельной схемы, однако из-за того, что цепь проходит только до последней зоны на кабеле, при установке на месте обычно приходится устанавливать немного дальше конца кабеля. труба. При установке кабеля постоянной мощности или любого кабеля для обогрева важно не перекрывать кабель и не касаться его самого, поскольку он может перегреться и выгореть. Кабель постоянной мощности всегда подключается к термостату для контроля выходной мощности кабеля, что делает его очень надежным источником тепла.
Недостатком этого кабеля является то, что большинство кабелей постоянной мощности не имеют паяных соединений с проводами шины, а имеют типовой контакт и, следовательно, более склонны к возникновению холодных цепей из-за неплотных соединений, вызванных манипуляциями с кабелем и установкой.
Саморегулирующийся [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Саморегулирующиеся ленты обогрева - это кабель, сопротивление которого зависит от температуры: низкое сопротивление при температурах ниже заданного значения кабеля и высокое сопротивление при температурах выше заданного значения кабеля. Когда температура кабеля достигает заданного значения, сопротивление достигает высокой точки, что приводит к прекращению подачи тепла.
В этих кабелях используются два параллельных шинных провода, которые переносят электричество, но не выделяют значительного тепла. Они заключены в полупроводящий полимер. Этот полимер наполнен углеродом; поскольку полимерный элемент нагревается, он пропускает меньший ток, поэтому кабель по своей сути экономит электроэнергию и передает тепло и электроэнергию только там, где и когда требуется системе. Кабели производятся и затем облучаются, и, варьируя как содержание углерода, так и дозировку, можно производить различные ленты с различными выходными характеристиками. Преимущества этого кабеля - возможность отрезать его до нужной длины в полевых условиях. Он более прочный и надежный, чем кабель постоянной мощности; он не может перегреться, чтобы его можно было пересечь, но укладывать ленту таким образом - плохая практика.Саморегулирующиеся нагревательные кабели постоянной мощности имеют определенную максимальную температуру воздействия, а это означает, что при воздействии высоких температур лента может быть повреждена и не подлежит ремонту. Кроме того, саморегулирующиеся ленты подвержены более высоким пусковым токам при холодном пуске, как при пуске.асинхронный двигатель , поэтому требуется контактор более высокого номинала.
Электроснабжение и управление [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Электрокабели можно подключать к однофазным или (группами) к трехфазным источникам питания. Питание регулируется контактором или твердотельным контроллером. Для саморегулирующегося кабеля источник питания должен обеспечивать большой ток прогрева, если система включается из состояния холодного запуска. Контактор или контроллер могут включать термостат, если требуется точное поддержание температуры, или могут просто отключать систему защиты от замерзания в мягкую погоду.
В системах электрообогрева могут потребоваться устройства утечки на землю (замыкание на землю или УЗО ) для защиты персонала и оборудования. Конструкция системы должна минимизировать ток утечки, чтобы предотвратить ложное отключение; это может ограничить длину любого отдельного отопительного контура.
Система управления [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Декабрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Питание трехфазных систем осуществляется через контакторы, аналогичные пускателю трехфазного двигателя, работающему напрямую от сети, который управляется термостатом где-то в сети. Это гарантирует, что температура поддерживается постоянной, и линия не перегревается или недогревается.
Если линия замерзает из-за того, что нагрев был отключен, может потребоваться некоторое время, чтобы оттаять с помощью электронагревателя. Это оттаивание осуществляется в трехфазных системах с помощью «автотрансформатора», который дает более высокое напряжение и, следовательно, более высокий ток, а также немного нагревает электронагревательные элементы. Система наддува обычно работает по таймеру и через некоторое время возвращается в «нормальный» режим.
Ссылки [ править ]
- ^ Система Raychem XL-Trace: Руководство по установке и эксплуатации для защиты труб от замерзания и поддержания потока (PDF) . Pentair. Март 2013 . Дата обращения 3 августа 2014 .
- ^ a b c Пол Р. Смит, изд. Справочник по проектированию и управлению объектами: коммерческие, промышленные и институциональные здания , McGraw Hill, 2001 ISBN 0-07-059323-X, глава 5, страницы с 5-198 по 5-201
- ^ Джеймс Билбро и др., Электрообогрев - состояние техники , Документ 69 TP 20-IGA, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY AND GENERAL APPLICTIONS, JULY / AUGUST 1969, страницы 476-480
- ^ Тед Хэммак и Стивен Куклинка, Саморегулирующееся электрообогревание: новое решение старых проблем , транзакции IEEE по отраслевым приложениям, март / апрель 1977 г.
- ^ a b Чет Сандберг и др., Электрообогрев: международная гармонизация сейчас и в будущем , Журнал отраслевых стандартов IEEE, май / июнь 2002 г., стр. 50-56
- ^ Дерек Брукс и др., Снижение общей стоимости владения системами электрообогрева в Северной Альберте
- ^ "Упрощенный NPSH" (PDF) . Насосы Viking . Проверено 15 апреля 2012 года .
Дальнейшее чтение [ править ]
- [1]
