● 1.電伴熱設(shè)計(jì)說明
1.1 電伴熱適用范圍：適用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)眾多場合,金屬管道及設(shè)備工藝裝置的保溫和防凍。
1.2 由于電伴熱工程目前暫無國家(或行業(yè))規(guī)范(程)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可遵循，所以安裝和調(diào)試應(yīng)在供貨方的指導(dǎo)下或嚴(yán)格遵循本手冊及有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、圖集和有關(guān)安全規(guī)范進(jìn)行。
1.3 電伴熱的設(shè)計(jì)和安裝要求：
由于電伴熱的電熱帶是安裝在絕熱層和管道(或設(shè)備)外壁之間，利用電熱來補(bǔ)充輸貯過程中所散失的熱量，以維持在一定的溫度范圍內(nèi)，達(dá)到保溫和防凍的目的。所以電伴熱仍需有絕熱層、防潮層和保護(hù)層。絕熱層的材質(zhì)、厚度和結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)先按保溫和防結(jié)露要求的絕熱層厚度計(jì)算和選擇電熱帶功率，當(dāng)功率過大時(shí)，再增加絕熱層厚度。用于保溫為目的的絕熱設(shè)防潮層。只有在確保夏季管道、設(shè)備表面不結(jié)露的情況下才可不設(shè)防潮層。保護(hù)層的設(shè)置要求與非電伴熱保護(hù)層的設(shè)置要求相同。
1.4 電熱帶分自控溫和恒功率兩種。
（1）自控溫電熱帶是由導(dǎo)電聚合物和兩條平行金屬導(dǎo)線及絕緣層構(gòu)成。其特點(diǎn)是導(dǎo)電聚合物具有很高的電阻正溫度系數(shù)特性，且相互并聯(lián)；能隨被加熱體系的溫度變化自動調(diào)節(jié)輸出功率，自動限制加熱的溫度?？梢匀我饨囟袒蛟谝欢ǚ秶鷥?nèi)接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫度點(diǎn)及燒壞之慮。一般情況下，可不配溫度控制器，僅在溫度控制精度要求很高場合才配溫控器。溫控器的選擇和安裝要求與恒功率電熱帶相同。自控溫電熱帶分屏蔽型和加強(qiáng)型。
腐蝕區(qū)應(yīng)采用加強(qiáng)型。在保溫層內(nèi)金屬管道上放熱量曲線見電伴熱編制說明(一)；電熱帶規(guī)格及技術(shù)特性見科華產(chǎn)品樣本；電器保護(hù)開關(guān)的選用見電伴熱編制說明（二）。
（2）恒功率電熱帶是以金屬電阻絲或?qū)Ｓ锰祭w維束串聯(lián)或并聯(lián)與導(dǎo)電線芯及絕緣材料結(jié)合而制成，由于其輸出功率恒定，溫度積累必須采取通斷電控溫，因此使用時(shí)必須配置溫控器，不允許交叉、重疊及任意接長、剪斷使用，否則會出現(xiàn)過熱、過載、燃燒等惡性事故，因此恒功率電熱帶常用于非重要(非防爆)場合，功率需要較大、溫度較高的加熱場合。
● 2.電伴熱設(shè)計(jì)
2.1散熱量計(jì)算
散熱量計(jì)算有兩種方法：一是查表法；二是按公式直接計(jì)算法。
（1）查表法
首先根據(jù)需要伴熱的維持溫度(To)和環(huán)境最低氣溫（Ta）計(jì)算溫差：
△t=To-Ta………………………（8-1）
根據(jù)△t查金屬管道散熱量(QB)表5 或設(shè)備散熱量(QP)表1 根據(jù)查得的QB或QP按下式計(jì)算出實(shí)際的散熱量(QTB或QTP） 管道QTB=f×QB……………………………（8-2）
平壁設(shè)備QTP=f×QP………………………（8-3）
式中：To需要電伴熱維持溫度（℃）即金屬管道或設(shè)備的表面溫度。
Ta極端平均最低環(huán)境氣溫（℃），查全國各地氣象參數(shù)表，室內(nèi)有空調(diào)的按室內(nèi)空調(diào)最低溫度計(jì)算。
QTB管道實(shí)際需要伴熱量（W/m）
QTP平壁設(shè)備實(shí)際需要伴熱量（W/m2）
f絕熱材料修正系數(shù)（查表3）
（2）直接計(jì)算法
管道Q1＝1.3*2π×λ×（To-Ta）/In {D1/D2+2/aD2}
式中：To需要電伴熱維持溫度（℃）即金屬管道或設(shè)備的表面溫度。
Ta極端平均最低環(huán)境氣溫（℃），查全國各地氣象參數(shù)表，室內(nèi)有空調(diào)的按室內(nèi)空調(diào)最低溫度計(jì)算。
QTB管道實(shí)際需要伴熱量（W/m）
QTP平壁設(shè)備實(shí)際需要伴熱量（W/m2）
f絕熱材料修正系數(shù)（查表3）
2.2 確定電熱帶的功率及長度
根據(jù)散熱量及維持溫度選擇相應(yīng)系列的電熱帶，其最高維持溫度必須高于介質(zhì)維持溫度。單位長度散熱量小于或等于電熱帶額定功率時(shí)，電熱帶長度等于管道長度乘以1.1～1.2的未預(yù)見系數(shù)。單位長度熱損失大于電熱帶額定功率時(shí)（即比值大于1時(shí)），用以下方法修正：
a、采用兩條或更多條的平行電熱帶敷設(shè)，電熱帶長度為管道長度×根數(shù)。
b、采用卷繞法敷設(shè)，根據(jù)散熱量與電熱帶功率的比值，查管道電熱帶纏繞安裝圖得到卷繞的螺距，并按此敷設(shè)。電熱帶長度為管道長度×比值。（安裝空間比較緊張的場合不宜采用此法）。
c、增加絕熱層材料的厚度或選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的絕熱材料。
d、管道零配件所需的電熱帶長度。
法蘭加上兩倍法蘭盤直徑的長度；金屬管架加上管架與管道接觸長度的2～3倍；預(yù)留電源接線長約1米；中間接線盒和尾端各預(yù)留1米；每個(gè)閥門加上每米管道需要的電熱帶長度×閥門系數(shù)（閥門系數(shù)見表2）。
計(jì)算出有關(guān)管道零配件所需電熱帶長度之和，再加上被伴熱管道的電熱帶長度，其總和即為整個(gè)系統(tǒng)所需電熱帶的總長度。
2.3電熱帶選型
在選擇電熱帶產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，如適用性、經(jīng)濟(jì)性、供電條件等，具體方法如下：
a、根據(jù)管道維持溫度及偶然性的最高操作溫度選定電熱帶的耐溫等級和發(fā)熱溫度等級。
b、根據(jù)管道單位長度的散熱量或設(shè)備單位面積上的散熱量來確定所需電熱帶的單位功率和長度。
c、根據(jù)不同使用環(huán)境來確定所需電熱帶產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式，一般場合下選用屏蔽型，有腐蝕性物質(zhì)的場合選用加強(qiáng)型。
2.4相關(guān)的電氣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)電熱帶配電系統(tǒng)時(shí)，電熱帶應(yīng)與過載、短路、漏電保護(hù)和溫度保護(hù)裝置配合，并應(yīng)符合我國有關(guān)電氣規(guī)范要求。
（1）單一電源電熱帶長度定義如下圖：
單一電源自控溫電熱帶最大使用長度與過流保護(hù)開關(guān)的容量關(guān)系可查電伴熱編制說明（二）。當(dāng)實(shí)際過流保護(hù)開關(guān)容量介于兩檔之間時(shí)，應(yīng)選用容量大的一檔。
（2）電路設(shè)置安全保護(hù)
每條電熱帶線路應(yīng)采用30mA對地漏電開關(guān)做電氣保護(hù)。特別是在防爆區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)或腐蝕區(qū)，和管道需要經(jīng)常維修和電熱帶易受到機(jī)械損壞的區(qū)域。
（3）KHBRX配電箱是用于科華電熱帶工程的標(biāo)準(zhǔn)配電箱，采用掛式或箱體結(jié)構(gòu)，電源電纜進(jìn)口在箱底部，防護(hù)等級IP54，內(nèi)裝有主斷路器。分路漏電保護(hù)斷路器，也可根據(jù)特別需要，配報(bào)警裝置及溫控器。（詳情見相關(guān)的電氣配電箱樣本）
2.5產(chǎn)品選型注意事項(xiàng)：
（1）無論是否防爆場合，都應(yīng)嚴(yán)格選用加強(qiáng)型產(chǎn)品或屏蔽型產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用條件的寬嚴(yán)要求，可以選擇雙層不阻燃（-P/J）、雙層阻燃（-Pz/Jz）、雙層不燃（-Pf/Jf）產(chǎn)品或無防腐要求選擇屏蔽型（-P、-Pz、-Pf）產(chǎn)品。
（2）根據(jù)（低、中、高溫）產(chǎn)品最高維持溫度下降15℃±5℃后仍≥需要設(shè)計(jì)的維持溫度的電熱要求，以及被電熱介質(zhì)的允許最高維持溫度。確定產(chǎn)品溫度（高、中、低）等級的選型。
（3）根據(jù)使用條件及產(chǎn)品的起始電流值的大小，確定控制器件參數(shù)。
※起始電流的說明：
特別指出的是起始電流的高低不是判定性能穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo)，因?yàn)樗鼰o法獨(dú)立進(jìn)行比較。起始值受影響的因素較多，故業(yè)內(nèi)專家引進(jìn)了起始值和穩(wěn)態(tài)值的“比值”才較為貼切的反映了產(chǎn)品的性能，但它是一項(xiàng)當(dāng)產(chǎn)品大量采用時(shí)對控制線路及開關(guān)容量的一項(xiàng)應(yīng)用參數(shù)，而起始電流值與該產(chǎn)品穩(wěn)態(tài)電流值的比值是一項(xiàng)影響輔助設(shè)施的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電熱帶這項(xiàng)指標(biāo)尚無國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值。國內(nèi)外各廠家確定產(chǎn)品起動電流值為接通電源后某一時(shí)間值的電流值，時(shí)間越長，起動電流越小，同時(shí)起動電流又與該產(chǎn)品的發(fā)熱溫度、標(biāo)稱功率（w/m·10℃）,和使用環(huán)境溫度高低、工作電壓有關(guān)。電熱帶發(fā)熱溫度低，標(biāo)稱功率小，使用溫度高、工作電壓低，起動電流小。電熱帶發(fā)熱溫度高，標(biāo)稱功率大，使用溫度低、工作電壓高，起動電流大；以上定性規(guī)律，國際上根本無法以產(chǎn)品起動電流的大小來作為判別產(chǎn)品優(yōu)劣這一說法，而是視其起動電流值與穩(wěn)態(tài)工作電流值的比值來合理選用控制器件的（開關(guān)容量及熔斷器的容量大?。┮豁?xiàng)重要依據(jù)。一般以2-5倍為好，下限比值優(yōu)于上限比值。 （中溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶比較合適 ，并從產(chǎn)品樣本查出10（4）根據(jù)產(chǎn)品的最低環(huán)境使用溫度，導(dǎo)電線芯截面大小、標(biāo)稱功率大小和最大使用長度以及過載保護(hù)器的容量大小校核安全負(fù)載，確定產(chǎn)品的實(shí)際使用長度，一般情況參閱編制說明（二）中表4，但該表4同一型號產(chǎn)品的導(dǎo)線截面可能是不一樣的，因此在該表允許最大使用長度的情況下，同時(shí)也應(yīng)滿足產(chǎn)品合格證上標(biāo)明的最大使用長度范圍內(nèi)方可，如果編制說明（二）表4中產(chǎn)品的使用長度大于該產(chǎn)品合格證標(biāo)示的長度應(yīng)與制造商聯(lián)系、咨詢，不得未經(jīng)核算即擅自確定最大使用長度。
（5）對被伴熱管線介質(zhì)溫度短時(shí)間超過電熱帶最高承受溫度或間隙使用蒸汽清掃管線除垢的場合，應(yīng)嚴(yán)格遵循優(yōu)先選擇特種專利系列產(chǎn)品，權(quán)宜選擇Pf、Pb、Pf/Jf或Pb/Jf結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，并均皆應(yīng)按照特種情況設(shè)計(jì)規(guī)定隔熱隔離法安裝使用，否則為誤用。
（6）≤110V或≥380V產(chǎn)品的應(yīng)用，因本手冊無該類產(chǎn)品的工作曲線，因此設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)向制造商咨詢，在制造商指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用選型。
（7）根據(jù)管線長度，盡量減少節(jié)點(diǎn)，確定平敷、纏繞以及提供電源點(diǎn)的地理位置條件和長輸還是短輸，確定采用通用型、中長型還是超長型以及工作電壓的大小。
2.6實(shí)例
（1）室內(nèi)熱水管道伴熱
熱水維持溫度To=50℃，偶然性操作溫度65℃。室內(nèi)空調(diào)最低溫度16℃，管道通過普通區(qū)。電壓220V。管徑DN100，管長50m，管道上有3個(gè)閘閥，8對法蘭（包括閥門的6對）5個(gè)管架。保溫層材料為泡沫橡塑（λ=0.038W/m·℃，0℃時(shí)），厚30mm，確定電熱帶的長度、功率和選型。
第一步，計(jì)算溫差△t。
根據(jù)（8-1）式 △t=To-Ta，To=50℃，Ta=16℃。 △t=50-16=34℃
第二步，計(jì)算管道散熱量QB。
查表5(P14頁)，當(dāng)△t=30℃，QB=21.8W/m，△t=40℃，
QB=29.0W/m。采用內(nèi)差法求得：
QB=21.8+［（29-21.8）÷（40-30）］×（34-30）=24.68W/m。
第三步，計(jì)算實(shí)際散熱量QTB，根據(jù)（8-2）式：
QTB=f×QB，查表3，f=1.23
QTB=1.23×24.68=30.36W/m
第四步，計(jì)算電熱帶總長度L：
查電伴熱編制說明（一）和產(chǎn)品樣本可知 ，選用45ZXb2W-P-220型（中溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶比較適合，并叢產(chǎn)品樣本10℃時(shí)，每米輸出功率45W/m，50℃時(shí)輸出功率28.8W/m，小于散熱量QTB=30.36W/m，因此選擇45ZXb2W-P-220時(shí)，需要確定安裝系數(shù)30.36/28.8=1.06
電熱帶總長度計(jì)算如下：
管道部分L1=50×1.06=53m
法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)
閘閥部分:L3=3×1.06×1.3=3.9m（1.3系數(shù)，查表2）
管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m（0.15為管道與支架接觸長度）
其它部分:L5=2×1=2m（一個(gè)接線盒，一個(gè)尾端）
總長度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =53+3.44+4.13+2.25+2=64.82m
查電伴熱編制說明（二）:Ta=10℃，Lmax=65m，20A開關(guān)；Lmax=96m，30A開關(guān)。
電熱帶實(shí)際總長度L=64.82m，選用30A開關(guān)，電熱帶可以任意切割。
總功率N=L×QTB=64.82×28.8=1867W(1.867KW)。
（2）室內(nèi)管道防凍
北京地下室不采暖車庫消防管道防凍，管道冬季維持水溫TO=5℃，其它條件同前例。
第一步，計(jì)算溫差，查表全國各地氣象參數(shù)知北京Ta=-17.1℃ △t =（To-Ta）=5-（-17.1）=22.1℃
第二步，計(jì)算管道散熱量QB查表，△t=20℃， QB=14.5W/m，△t=30℃，QB =21.8W/m。采用內(nèi)差法求得： QB=14.5+[(21.8-14.5)÷(30-20)]×(22.1-20)=16.03 W/m。
第三步，計(jì)算實(shí)際散熱量，查表f=1.23， QTB=f×QB=1.23×16.03=19.72 W/m。
第四步，計(jì)算電熱帶總長度：
查電熱帶編制說明（一）和產(chǎn)品樣本可知，選用15DXb1W-P-220型（低溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶比較合適，電壓220V，并從電熱帶產(chǎn)品樣本查出10℃時(shí)，每米輸出功率15W/m，5℃時(shí)輸出功率16.4W/m，小于散熱量QTB=19.72W/m，因此選擇15DXb1W-P-220時(shí)，需要確定安裝系數(shù)19.72/16.4=1.2。
電熱帶總長度計(jì)算如下：
管道部分:L1=50×1.2=60m
法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)
閘閥部分:L3=3×1.2×1.3=4.68m（1.3系數(shù)，查表2）
管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m（0.15為管道與支架接觸長度）
其它部分:L5=2×1=2m（一個(gè)接線盒，一個(gè)尾端）
總長度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =72.37m
查電熱帶編制說明（二）：
Ta=0℃，Lmax=96m，15A開關(guān)。
電熱帶實(shí)際總長度L=72.37m（＜96m），選用15A開關(guān)滿足要求。 總功率N=L×QTB=72.37×16.6=1201W(1.201KW)。
（3）水箱防凍
水箱的維持水溫To=5℃，偶然操作溫度60℃，當(dāng)?shù)刈畹铜h(huán)境溫度Ta=-17.1℃，水箱位于層頂不采暖房間，供電電壓為220V，水箱尺寸：長為1.6米，寬為1米，高為1.2米，水箱外部全用40mm的玻璃棉保溫，確定電熱帶的型號及用量。
第一步，計(jì)算水箱總散熱量QT（也可查表）
查表知玻璃棉導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.038 W/m·℃
放熱系數(shù)α=11.63 W/m2·℃
將以上數(shù)據(jù)代入上式得：
水箱總表面積
ST=（1.6×1.0+1.6×1.2+1.0×1.2）×2=9.44m2
QT=（QP×ST）=25.23×9.44=238.17W
第二步，電熱帶選型：
根據(jù)To=5℃，偶然性操作溫度60℃，選用15DXb1W-P-220型（低溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶。
第三步，電熱帶總長度：
a、水箱部分：
L1=QT÷每米電熱帶5℃時(shí)的發(fā)熱量=238.17÷16.4≌15（m）
b、其它部分：
L2=2×1=2（m）（一個(gè)接線盒、一個(gè)尾端）
總長度：L=L1+L2=15+2=17（m）
2.7 專用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選型
由于很多應(yīng)用場合具有較強(qiáng)的專業(yè)特性要求以及應(yīng)用量較大，無法進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)工作量較大，為了滿足專用特殊要求和簡化熱工設(shè)計(jì)，故可根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)直接參閱產(chǎn)品目錄選擇專用產(chǎn)品，但安全規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范并不能簡化。
● 推薦應(yīng)用場合
石油石化、化工、油田、電力、鋼鐵、冶煉、水泥、制藥、食品飲料、紙漿紙品、保健、建筑涂料等等行業(yè)。