Подогрев трубы: Обогрев труб греющим кабелем — монтаж, расчет, примеры

Содержание

Система управления подогревом трубопровода

Промышленность

Образование

Наука

Типовые примеры

Отзывы

Пользователи

Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

обогрев трубы

Обогрев трубопроводов призван защищать трубы с водой, газом, нефтью или химикатами от промерзания в зимний период. Система обогрева труб обеспечивает:

сохранение температуры транспортируемой жидкости;
продление срока службы трубопровода;
сохранение агрегатных состояний транспортируемых жидкостей;

Никакая теплоизоляция не может дать гарантии защиты трубопровода от замерзания или кристаллизации вещества. В результате трубы с водой лопаются, нефть густеет и закупоривает трубопровод. Подогрев трубопровода – самая надежная защита. Тепловыделяющим элементом в системе, производящей обогрев труб, является греющий кабель. Управление системой обогрева трубопроводов осуществляется в автоматическом режиме: обогрев включается либо выключается в заранее заданном диапазоне температур.

Тип задачи:
Плоско-параллельная задача нестационарной теплопередачи.

Геометрия
Система управления подогревом трубопроводаТепло, отдаваемое жидкости, учитывается граничным условием конвекции на внутренней поверхности трубопроводаВодаГреющийкабельГреющийкабельИзоляцияГрунтВоздухТрубаTпов=-10°CTглуб=0°C

Дано
Температура поверхности земли: T_пов = -10°С;
Температура глубинных слоев земли: T_глуб= 0°С;
Температура включения подогрева: T_вкл = +10°С;
Температура отключения подогрева: T_откл = +15°С;
Мощность каждого кабеля: q = 40 Вт/м.

Задание
Смоделировать работу системы управления подогревом трубопровода.

Решение

Эффекты связанные с изменением температуры по длине трубы не учитываются. Предполагается, что температура в каждом сечении трубы одинаковая.

Это позволяет решать задачу в плоской постановке, рассматривая только одно сечение трубы.
Мощность кабеля в ELCUT задается в Вт/м³ = погонная мощность (Вт/м) / сечение кабеля (м²).
Изменение температуры во времени моделируется в нестационарной тепловой задаче. ELCUT позволяет связывать нестационарные задачи, используя результат решения одной задачи, как начальные условия для последующей задачи. Таким образом можно сделать серию связанных задач, каждая задача будет моделировать небольшой интервал времени.
Процесс создания задач автоматизирован с помощью Microsoft Excel используя программный интерфейс ELCUT. Временной интервал одной задачи принят равным dt = 1200 c. По результатам решения задачи принимается решение о включении/выключении нагревающего кабеля в последующей задаче. Для упрощения модели предполагается, что датчик температуры вмонтирован в греющий кабель и контролируется именно температура кабеля.

Результаты
Распределение температуры в трубе

График изменения температуры кабеля во времени.

Скачать файлы задачи

Подогрев трубы водопровода от замерзания электрическим кабелем

Опытные строители знают, что самый эффективный способ защиты водопровода и канализационных труб от замерзания зимой – монтаж согласно установленным нормам. Достаточно заглубленные и утепленные инженерные сети не создают проблем в зимнее время. Но зачастую по объективным причинам (каменистая почва, специфика конструкции колодца и прочее) трубопровод находится близко к поверхности земли. Кроме него уязвимыми для мороза местами остаются неотапливаемые подвалы, бетонные перекрытия цоколя, врезка в общую сеть. Ледяные пробки, возникающие на этих участках, полностью исключают возможность использования трубопровода. Чтобы радикально решить проблему, необходимо установить на трубы водопровода и канализации подогрев от замерзания. Для этой цели подойдет один из видов электрического кабеля.

Содержание

1 Как работает подогрев водопровода
- 1.1 Достоинства греющего кабеля
2 Кабель резистивного действия
3 Особенности саморегулирующегося устройства
4 Как выбрать подходящий кабель
5 Монтаж системы обогрева
6 Особенности монтажа внутри труб
7 Внешнее утепление

Как работает подогрев водопровода

Утепление водопровода происходит благодаря преобразованию электрической энергии в тепловую. Провод, намотанный на трубопровод или помещенный внутри него, из-за высокого сопротивления разогревается при прохождении электрического тока. Его температура пропорциональна силе сопротивления. Внешняя изоляция кабеля отличается бесшовным исполнением, высокой устойчивостью к механическим повреждениям, воздействию химических веществ и высокой температуры.

Для изготовления нагревающих систем используются два вида кабеля:

резистивный;
саморегулирующийся.

Они различаются конструкцией и стоимостью, имеют свои достоинства и недостатки, которые следует учесть, выбирая устройство против обледенения. Провод включается при температуре 5º C, а выключается при 15º C, он экономно расходует электроэнергию. Контроль функционирования резистивного кабеля осуществляет специальный датчик, а саморегулирующегося – полимерная матрица.

Достоинства греющего кабеля

Использовать утепление электрическим проводом для предотвращения замерзания водопроводных и канализационных труб можно без ограничения мест эксплуатации. Альтернативное утепление устанавливается под землей, в помещении, на открытом воздухе. Среди достоинств изделия:

надежность работы и поддержание заданной температуры;
система укомплектована всем необходимым для простого и быстрого монтажа своими руками;
экономный расход электроэнергии;
высокая мощность устройства обеспечивает надежное утепление, даже при сильных морозах труба с электрическим обогревом не замерзает;
безопасность – провод надежно защищен изоляцией ПВХ и не представляет опасности для здоровья, его можно помещать внутрь трубопровода с питьевой водой.
доступная стоимость – цена на греющие изделия достаточно демократична.

Главный недостаток системы – утепление зависит от электричества, при его отключении вода внутри труб перестанет греться.

Кабель резистивного действия

Резистивная модель производится из металлического сплава с высоким сопротивлением. Она может иметь одну или две жилы. Первый вариант используется редко, для обеспечения его работы необходимо свести два противоположных конца провода у розетки, но при монтаже своими руками на водопровод это сделать нереально.

Двужильный вариант не имеет сложностей при установке, с одного конца предусмотрена контактная муфта, замыкающая цепь.

Производители отпускают резистивный провод бухтами различного метража. Он имеет одинаковое сопротивление по всей длине, это свойство исключает перегрев, рабочая температура 60-80º C. Мощность устройства составляет 20 Вт/м, этого достаточно для предотвращения замерзания воды в канализационных трубах большого диаметра.

Внутреннее устройство греющего кабеля включает:

две жилы металлических проводников электричества;
теплостойкая ПВХ изоляция;
слой фторопласта;
экран из медной сетки для заземления;
внешняя оболочка из термостойкого полимера.

В комплекте с греющим проводом идет регулятор температуры. Прибор измеряет температуру воды и отключает нагрев при достижении установленного показателя. Если использовать систему без регулятора, то придется оплачивать расход электроэнергии в теплые дни. Стоимость резистивного провода доступна для всех потребителей.

Особенности саморегулирующегося устройства

Саморегулирующийся кабель – оптимальный вариант, гарантирующий утепление инженерных сетей. Он не требует установки дополнительных контрольных приборов, потребляет мало электроэнергии, прост в монтаже и обслуживании. Конструкция изделия определяет его свойства, в нее входят:

полимерная матрица, увеличивающая или уменьшающая подачу тепла в зависимости от температуры окружающей среды;
медные жилы, проводящие электрический ток;
внутренняя изоляция;
экран из медной фольги для отражения тепла;
внешняя изоляция, предохраняющая конструкцию от влаги.

Полупроводниковая матрица характеризуется способностью интенсивно пропускать ток при низкой температуре. В процессе нагревания это свойство снижается. Температура нагрева на отдельных участках провода может различаться, ее максимальные показатели приходятся на места воздействия холода. Снижение потребления электричества при повышении температуры – основное достоинство этого устройства.

Провод можно нарезать на фрагменты нужной длины, начиная от 20 см. Его мощность составляет 5-50 Вт/м. Для применения внутри водопровода достаточно изделия 10 Вт/м, намотка снаружи на открытом воздухе потребует увеличении показателя до 25 Вт/м. Саморегулирующийся кабель не перегорит при соприкосновении витков. Его единственный недостаток – высокая стоимость.

Как выбрать подходящий кабель

Системы подогрева воды внутри водопровода и канализационных труб различаются по показателям мощности. Чтобы избежать обледенения бытовых инженерных сетей, достаточно установить своими руками греющий провод мощностью до 50 Вт/м. Для внешнего размещения кабеля лучше использовать модель ленточной формы, она обеспечит более плотное прилегание к трубам, увеличит площадь соприкосновения. При выборе устройства, гарантирующего полноценное утепление, учитывают несколько факторов:

сечение водопроводных и канализационных труб;
материал трубопровода;
возможные теплопотери.

Монтаж системы обогрева

Прежде чем приступить к монтажу нагревательного кабеля своими руками, необходимо проверить целостность изоляции. Нельзя использовать провод с внешними признаками повреждения. Правила и последовательность соединения системы описаны в инструкции производителя. Чтобы утепление стабильно работало, необходимо выполнить его в соответствии со всеми требованиями безопасности. Для предотвращения аварийных ситуаций нагревательный кабель подключают через УЗО. Запорная арматура нуждается в особом утеплении, в этих местах лучше намотать несколько витков провода.

Особенности монтажа внутри труб

Если конструктивные особенности не позволяют выполнить монтаж нагревающего устройства своими руками снаружи канализационных труб или водопровода, то он размещается внутри. Установка допускается на участке, не имеющем запорных вентилей. Используется провод с круглым сечением, имеющий в комплектации сальниковый узел для размещения в трубе. Вход кабеля осуществляется через тройник.

Длина системы должна соответствовать длине трубы. Место, где установлен обогрев, обозначают предупреждающей надписью. Для установки в водопровод с питьевой водой используют провод с фторсодержащим полимерным покрытием, разрешенным к контакту с пищевыми продуктами.

Внутренний монтаж своими руками имеет несколько минусов:

уменьшается диаметр трубы;
врезка тройника нарушает целостность стенок;
возникают сложности при монтаже на изогнутых участках.

Внешнее утепление

Планируя разместить нагревательный кабель с наружной стороны трубопровода, необходимо заранее позаботиться о приобретении материалов для последующей теплоизоляции. Это могут быть полуцилиндры из базальтовой ваты, каучука, вспененного полиэтилена и другие материалы.

Наружный монтаж системы своими руками выполняется одним из существующих способов:

одной полосой вдоль трубы;
параллельными рядами;
волнистой линией;
спиральными витками.

Первый и второй варианты менее эффективны, их используют, если диаметр трубы не соответствует допустимому радиусу витков. Спиральное расположение требует наибольшего расхода провода, но отличается высокой эффективностью. Чаще всего схема подбирается исходя из способа прокладки трубы с подогревом. При установке резистивного провода следует избегать контакта отдельных витков, это приводит к перегреву и поломке. Между спиралями закрепляют температурные датчики, которые позволят своевременно включать и выключать обогрев.

Монтаж системы выполняется с помощью алюминиевого скотча. Металлизированная лента обеспечивает надежность фиксации и равномерное распределение тепла. Если выполняется утепление пластиковых труб, то предварительно вся поверхность обматывается фольгированным скотчем. Это позволит избежать перегрева отдельных участков.

Поверх намотанного и закрепленного провода снова сплошным слоем наносится самоклеящаяся алюминиевая лента. Она прочнее зафиксирует кабель и станет дополнительным слоем изоляции. Последний этап монтажа – установка теплоизоляционных цилиндров. Следует удостовериться, что материал совершенно сухой, присутствие влаги снижает эффективность изоляции. Утеплитель надевается очень аккуратно, чтобы не повредить намотанный кабель. Места стыков и соединений проклеиваются водостойкой лентой. После окончания монтажных работ проводится проверка работоспособности системы. Если мощность нагревательного кабеля выбрана правильно, а установка выполнена по инструкции, исключается замерзание воды внутри трубопроводов.

Обмотка труб с подогревом | Трубное отопление

Обертки для труб с подогревом PowerBlanket обеспечивают защиту от замерзания для широкого спектра применений. Управление потоком имеет решающее значение для любого нефтяного месторождения, добычи полезных ископаемых или производственных операций. Запатентованная технология Powerblanket Rapid Ramp Technology отличается ускоренным начальным временем нагрева, что позволяет быстро поднять температуру жидкостей или газов до 90°F. Как только одеяло достигает 90°F, оно снижает энергопотребление до 550 Вт (4,58 А) для поддержания заданной температуры 90°F.

Нагреватели труб Powerblanket позволяют безопасно контролировать температуру дорогостоящих химикатов и других жидкостей. Экономьте время и деньги, защищая свои трубы от замерзания без риска перегрева. Затраты на простои из-за замерзания или поломки трубопроводов могут быть значительными. Установка трубных оберток с подогревом на длинных участках трубы сохранит пропускную способность и увеличит производительность даже в суровых зимних условиях.

*Обратите внимание, что трубчатые нагреватели изготавливаются на заказ в соответствии с требованиями к длине, изгибам и температуре вашего применения. Позвоните нам, чтобы узнать цену, или заполните Индивидуальную анкету PowerBlanket , чтобы указать детали и характеристики вашего приложения.

Артикул: PB-PH Категория: Обмотка труб с подогревом

Описание

Обогреваемые муфты для труб просты в установке, демонтаже и повторной установке, а их стоимость составляет лишь малую часть стоимости дорогостоящих систем электрообогрева. Нагревайте и изолируйте трубы, пучки трубок, шланги и трубопроводы с помощью гибких оберток Powerblanket для обогрева труб для обеспечения максимального времени безотказной работы и защиты от зависания дорогостоящего оборудования.

Защита от замерзания для труб, клапанов и цилиндров.
Обмотка труб с подогревом обеспечивает защиту от замерзания при температуре до -40°F/-40°C.
Предназначен для поддержания потока и прокачиваемости в трубах.
Размораживает и защищает трубы , шланги и пучки трубок от замерзания.
Отключите оборудование, не опасаясь замерзания трубопроводов.
Используется на нефтяных месторождениях, в горнодобывающей и производственной деятельности.
Сертификация ETL по стандартам безопасности UL и CSA.
Регулируемые лямки для плотной и надежной посадки.
Доступны различные диаметры и длины.

Литература/СМИ

Литература

Видео
Massman Construction

промышленности

Powerblanket Industries

0002 Нажмите на название отрасли, чтобы увидеть больше информации…

Индивидуальные решения

Powerblanket Индивидуальные решения для отопления
Powerblanket предлагает индивидуальные решения для обогрева и максимальную защиту от замерзания до -40°F для широкого спектра применений. Нагрев, изоляция, оттаивание и защита жидкостей от неблагоприятных внешних условий — наша специализация. Индивидуальные решения для обогрева доступны практически любого размера и диаметра, чтобы соответствовать большинству пользовательских применений в различных отраслях промышленности. Позвольте нашим инженерам разработать для вас идеальное решение для отопления! Посмотреть брошюру по индивидуальным решениям для отопления Powerblanket
Пользовательский контроль температуры от Powerblanket на Vimeo.	Готово к отправке – Покажите сейчас один из наших готовых нагревательных продуктов Powerblanket, отвечающий вашим потребностям в контроле температуры. Изготовлено на заказ — Если ваше приложение требует незначительных изменений в существующем продукте Powerblanket, таких как более длинный шнур питания или изменение размеров, мы можем изготовить его для вас. Полный индивидуальный заказ — Нажмите здесь и заполните нашу форму индивидуального опроса Powerblanket. Если ваше приложение и оборудование уникальны, позвольте квалифицированному инженеру Powerblanket разработать для вас полностью индивидуальную систему контроля температуры.

Часто задаваемые вопросы

Каков рейтинг холодного растрескивания ваших промышленных виниловых изделий Powerblanket XTREME?

-60°F Серый виниловый сплав (Extreme Product) -20°F Черный винил D-15 (стандартный продукт)

Какие варианты напряжения бывают у ваших одеял?

Готовые к отправке модели

стандартно поставляются на 120 В переменного тока, но мы предлагаем индивидуальные решения на 208, 240 и 480 В переменного тока. Все, что мы производим ниже 120 В переменного тока или выше 240 В переменного тока, а также все, что рассчитано на ток свыше 24 А, будет несовместимым с ETL.

Могу ли я добавить изоляцию, чтобы одеяло нагревало мой продукт?

Это может привести к перегреву. НИКОГДА не добавляйте дополнительную изоляцию ни к одному из наших продуктов отопления. Это приведет к аннулированию гарантии и МОЖЕТ БЫТЬ ОПАСНЫМ.

Откуда будет отправлен товар?

Все изделия Powerblanket® поставляются на условиях FOB Солт-Лейк-Сити, Юта, 84119.

Что вы имеете в виду, когда говорите о тепловой нагрузке применительно к Powerblankets?

Тепловая нагрузка – это количество энергии, необходимое для поддержания желаемой температуры пространства или объекта. Когда окружающая среда холоднее, чем желаемая температура помещения или объекта, тепловая нагрузка представляет собой тепловую нагрузку и представляет собой количество энергии, которое необходимо добавить к пространству или объекту для достижения желаемой температуры. При прочих равных условиях тепловая нагрузка будет увеличиваться при снижении температуры окружающего воздуха, увеличении скорости ветра или при контакте помещения или объекта с большой тепловой массой, например холодным бетонным полом.

Насколько горячими становятся ваши одеяла?

Барабан/ковш с быстрым изменением скорости (RR) 100°F (± 10°F) / 38°C (±5°C)
Бочка/ведро PRO рассчитана на 145°F (± 5°F) / 63°C (±3°C)
Нагреватели пенопластовых коробов 110°F (±10°F) / 43°C (±5°C)
Нагреватели для сумок 145°F (± 5°F) / 63°C (±3°C)
Нагреватели для сумок DEF 70°F (± 10°F) / 21°C (±5°C)
Обогреватели газовых баллонов (пропан) 90°F (± 10°F) / 32°C (±5°C)
Multi-Duty (отверждение бетона) от приблизительно 100°F до 150°F
Extra Hot (оттаивание грунта) 150°F (± 10°F) / 65°C (±3°C)

Одеяло недостаточно нагревается; что может быть причиной этого?

Это может быть вызвано несколькими причинами: окружающей температурой, скоростью ветра, местоположением продукта и возможными дополнительными переменными.

Можно ли использовать одеяло для удаления наледи зимой?

Да. Рекомендуемая линейка продуктов для этого — наши одеяла Ground Thawing

Могу ли я положить одеяло на бетон или асфальт, чтобы нагреть землю под тротуаром, чтобы оттаять земля и инженерные трубы?

Не всегда, это зависит от толщины слоя бетона или асфальта, но это не рекомендуемое решение.

Какое ваше самое популярное одеяло?

Двумя нашими бестселлерами являются BH55-PRO , который нагревает/защищает бочку на 55 галлонов, и Th375 , который нагревает/защищает контейнер IBC на 275 галлонов.

Как греются ваши одеяла?

В изделиях Powerblanket используется запатентованная технология распределения тепла, которая произвела революцию в эффективном распространении тепла. Powerblanket использует эту технологию исключительно во всех своих продуктах. Продукты Powerblanket питаются от электричества и нагреваются с помощью встроенных предустановленных термостатов внутри изолированных одеял.

Посмотреть Powerblankets Технология основного нагрева

Можно ли ходить по одеялам?

Нет, это повредит нагревательные элементы.

Вы делаете «специальные» / «индивидуальные» одеяла?

Да, значительную часть нашего бизнеса составляет разработка пледов для индивидуального применения.

Пожалуйста, заполните форму Индивидуальной анкеты Powerblanket , чтобы запросить индивидуальную продукцию.

Что может вызвать перегрев обогревателей Powerblanket?

Перекрывание нагревательного элемента изделия Powerblanket может привести к его перегреву. Если у вас нет равномерной тепловой нагрузки, это приведет к перегреву.

Одобрены и сертифицированы ли ваши нагревательные одеяла UL и CSA?

Все решения Powerblanket® с подогревом сертифицированы ETL по стандартам безопасности UL и CSA, за исключением наших продуктов DC, Powerblanket 400 и обогревателей Heat.