Обігрів труб, кранів, резервуарів

Нагрівальний кабель застосовується для захисту від промерзання побутових і промислових водопроводів, резервуарів і кранів що знаходяться за межами опалювального приміщення, в холодному підвалі чи закопані вище глибини промерзання ґрунту.

Для обігріву труб можна використовувати резистивний або саморегулюючий нагрівальний кабель. Резистивний нагрівальний кабель має постійну потужність. Саморегулюючий кабель при зниженні температури виділяє більше енергії, а по її збільшенні - знижує свою потужність.

ОБІГРІВ ТРУБ

Для визначення теплових втрат 1 метра труби, скористаємося формулою:

q = ((2π • λ • Δt) / (ln (D/d)) • 1,3 (Вт/м)

де:

π - число ПІ (3,14 ...)
λ - теплопровідність теплоізоляції, Вт/м •°С
Δt - різниця між температурами всередині і зовні, °С
ln - натуральний логарифм
D - діаметр труби з ізоляцією, мм
d - діаметр труби без ізоляції, мм
1,3 - коефіцієнт запасу (+ 30%)

ПРИКЛАД:

Необхідно підтримати температуру 20 °С, в трубопроводі діаметром 160 мм, довжиною 10 м. Розрахункова температура навколишнього середовища - мінус 20°С. Товщина ізоляційного матеріалу - 25 мм. Теплопровідність теплоізоляції - 0,031 Вт/м • °С.

РОЗ’ВЯЗАННЯ:

q =1,3*(2*3,14*0,031*40)/ln(210/160)=37,2 (Вт/м)

ВІДПОВІДЬ: 

Для підтримки температури 20 °С всередені труби довжиною 10 метрів в заданих умовах, потрібно 372 Вт.

Згідно додатку А ДБН В.2.6-31:2021, кількість температурних зон в Украінї - дві. А розрахункова температура зовнішнього повітря взимку для першої зони мінус 22 ° та мінус 19 °С - для другої.

Для захисту від замерзання достатньо підтримувати температуру + 3 °С всередині труби.  Оскільки Δt для першої та другої зони відрізняються лише на 12 %, для підрахунку тепловтрат приймаємо одне значення Δt для всієї країни: 25 °С.

ПОТУЖНІСТЬ НАГРІВАЛЬНОГО КАБЕЛЮ ДЛЯ ЗАХИСТУ ВІД ЗАМЕРЗАННЯ

Маємо: "дюймова" сталева труба (умовним діаметром 25 мм, зовнішнім - 33,5 мм), для захисту від замерзання використовуємо вспенену теплоізоляцію затовшки 25 мм. Що робити? На перехресті стовбця 25 та рядка 25 маємо комирку зі значенням  8 Вт/м.

Тобто, для того, щоб вода не замерзла у дюймовій трубі у самий холодний тиждень року, потрібно подавати до одного метру "дюймової" труби нагріівальну потужність 8 Вт, а зверху щільно укрити її теплоізоляцією 25 мм товщиною.

* - розміри сталевих труб приведені за діючим стандартом ДСТУ 3262-75

колір комірки позначає лінійну потужність нагрівального кабелю, який зазвичай використовується для обігріву:

Якщо обігрівати потрібно пластикову трубу, то рекомендації будут іншими. Перед встановленням нагрівального кабелю на пластиковій трубі, на її поверхню клеїться алюмінієва стрічка, а максимальна потужність резистивного кабелю - 10 Вт/м.

МОНТАЖ НАГРІВАЛЬНОГО КАБЕЛЮ ДЛЯ ОБІГРІВУ ТРУБ

• Перевірте трубопровід на предмет пошкоджень або витоку.
• Очистіть поверхню трубопроводу від бруду.
• Нагрівальний кабель повинен щільно прилягати до труби по всій довжині.
• При укладанні не пошкодьте оболонку кабелю об зварні шви або сполучні фланці.
• Екран нагрівального кабелю повинен бути заземлений відповідно до діючих правил.
• Труби після монтажу повинні бути теплоізольовані.
• Біля труби, що обігрівається необхідно встановити табличку з написом «НЕБЕЗПЕЧНО 230 ВОЛЬТ, нагрівальний кабель».

УКЛАДАННЯ КАБЕЛЮ НА ПРЯМОМУ ВІДРІЗКУ ТРУБИ

1. Довжина труби кратна довжині кабелю, що трапляється РІДКО

Коли кількість нагрівального кабелю на метр труби - парне число, зручно використовувати одножильний кабель, непарне - двожильний. Датчик кріпиться на відстані 2...3 см від нагрівального кабелю за допомогою алюмінієвої стрічки.

2. Довжина кабелю більше довжини труби - НЕЗРУЧНА спіральна намотка

Крок можна розрахувати, за формулою: де: lк та dк - довжина та діаметр кабелю; lтр та Dт - довжина та діаметр труби.

3. Довжина кабелю більше довжини труби - ЗРУЧНЕ намотування петлею

Спочатку треба розрахувати довжину кабелю, яка припадає на метр труби за попередньою формулою і потім закріпити по всій довжині труби на відстані 1...2 метри (залежно від Dт). Кабель що провисає намотати петлею - від себе, на себе з чередуванням напрямку, та закрепити його алюмінієвою стрічкою спочатку поперек, а потім - вздовж нагрівального кабелю, по всій довжині.

РОЗТАШУВАННЯ КАБЕЛЮ ДЛЯ ОБІГРІВУ ТРУБ ПІД ЗЕМЛЕЮ

Для того, щоб позбутися необхідності розміщувати трубопровід нижче за рівень промерзання ґрунту, попередньо встановлюється система захисту від замерзання. Вона складається з нагрівального кабелю, що встановлюють безпосередньо на поверхню труби за допомогою алюмінієвого стрічки, датчика температури, встановленого поруч з кабелем та терморегулятора.

Така труба повинна бути розташована під землею в шарі піску на глибині 50 см і захищена зверху бетонними плитами та теплоізоляцією. В деяких випадках не встановлюють бетонні плити чи теплоізоляцію, але це значно знижає надійність контструкції.

РОЗТАШУВАННЯ КАБЕЛЮ ДЛЯ ОБІГРІВУ КРАНІВ (ЗАСУВОК), ФЛАНЦІВ ТА ОПОР

Звичайна труба має фланці, опори, засувки та інші  конструктивні елементи, які заважають розташувати кабель по всій довжині, як показано на попередніх малюнках. Для таких випадків є 2 варіанта дій. Перший - застосувати саморегулюючий нагрівальний кабель, який може самоперетинатися. Другий - закріпити резистивний кабель таким чином, що забезпечить відсутність самоперетинання та якісний обігрів всієї поверхні елемента.

	Кабель фіксується на поверхні труби за допомогою алюмінієвої стрічки
	В місці, де з трубою контактує опора, треба вдвічі збільшити потужність обігріву труби на відстані 2 діаметри в обидві сторони від опори.

ОБІГРІВ РЕЗЕРВУАРІВ

Для визначення теплових втрат скористаємося формулою:

Q = S x K x Δt x 1,3 (Вт)

де,

S - загальна площа поверхні резервуару, м²
К =  λ/d  - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м² · °С)
λ - теплопровідність ізоляції, Вт/(м · °С)
d - товщина теплоізоляції, м
Δt - різниця між температурами всередині і зовні, °С
1,3 - коефіцієнт запасу (+ 30%).

ПРИКЛАД:

На резервуарі, діаметром 1,6 м і висотою 3 м, встановити нагрівальний кабель для підтримання температури 20 °С всередині. Розрахункова температура зовні - мінус 19 °С. Товщина теплоізоляції 50 мм. Теплопровідність ізоляції - 0,05 Вт/м • °С.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

S = (3,14 x 1,62) / 2 + 3,14 x 1,6 x 3 = 19,1 м²

K = 0,05/0,05 = 1 Вт/(м² · °С)

Q = 19,1 x 1 x 39 x 1,3 = 968 Вт

ВІДПОВІДЬ: 

Для підтримання температури 20 °С всередені резервуару взимку, потрібно встановити нагрівальний кабель загальною потужністю 968 Вт.

СХЕМА РОЗТАШУВАННЯ КАБЕЛЮ ДЛЯ ОБІГРІВУ РЕЗЕРВУАРУ

Нагрівальний кабель треба закріпити в нижній частині резервуару за допомогою монтажної стрічки. На схемі позначені: нагрівальний кабель монтажна стрічка кінцева муфта розподільна (з’єднувальна) коробка теплоізоляційний шар кабель живлення захисний кожух алюмінієва стрічка - зверху