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發電廠選擇mi加熱電纜用于儀表管防凍

露天電廠儀表管mi加熱電纜防凍技術近年來在國外得到了廣泛應用。其突出的優點是適于變送器分散布置,表管加熱均勻穩定,可消除附加測量誤差,保證檢測精度,而且能耗也較低。

mi加熱電纜防凍計算和分析

    在正常工作下,測量儀表管路中的介質是靜止的,保溫層散失的熱量完全依靠加熱電纜釋放的熱量來彌補。

在最惡劣的氣候條件下,若加熱電纜釋放的熱量等于儀表管在0度以上的某一設定溫度下的熱散失,就能保證儀表管在任何氣侯下不發生凍結。

    1.保溫層的計算

    加熱電纜及保溫層包覆的儀表管,其散熱過程是一個圓筒壁的傳熱過程,當內外壁溫差較長時間保持不變時,則是一個穩定的傳熱過程。

    根據圓筒壁的穩定傳熱原理,圓筒單位長度在單位時間內沿筒壁向外傳導的熱量按下式計算:

mi加熱電纜防凍計算公式

式中:ti i—內部流體溫度,0 Co

      tit—環境溫度,0 C,

      a:—內壁放熱系數多

      a:—外壁放熱系數;

        入—保溫材料的導熱系數,

      d1—導壓管內徑,m

      d2—保溫層外徑,mo

    當把儀表管保溫層內側看做是均勻溫度場時,則上式中項可不計。

    進一步計算分析表明,影響a:值的主要因素是風速和保溫層外徑尺寸:風速越高,放熱系數“:值越大,管徑越大,放熱系數.a:值越小。

    當保溫層材料與厚度設定之后,影響a2值的唯一可變因素就是風速w了。

例如對30毫米厚的水泥珍珠巖保溫層進行計算可看出:(1)風速分別為0、1、5米/秒時的熱散失,與最大風速時相比,相對誤差分別為19%,<10 %,<4%。材料導熱系數越小,同樣風速條件下熱散失誤差越小。

    在露天電廠,大多數時間風力都在1米/秒以上,也就是說,在多數情況下,露天布置的有一定保溫厚度的儀表管,按照最大風力計算的熱散失與實際熱散失相比誤差在10%以內。

 

若按最大風速計算,上式可簡化為:風速計算

    現以常用的小14毫米儀表管為例進行分析。設表管管徑為中14毫米,保溫層內徑d,-20毫米,保溫層內外溫差At =350C,按最大風速用上式計算,可畫出保溫層厚度、導熱系數與散熱損失的關系曲線圖,如圖1所示。
關系曲線圖

對圖1曲線進行分析可以得出:(1)當允許散熱損失較大時,不同導熱系數的保溫材料要求的厚度都在50毫米以內,但散熱損失大,不經濟。

    (2)當允許熱散失很小時,例如<3大卡/米,在工程應用合理的厚度范圍內多數保溫材料都不能滿足要求。

      (3)當散熱損失選用在5^"12大卡/米·時之間,不同絕熱材料要求的厚度相差很大。

例如用導熱系數較大的石棉繩(X =0.14)傲保溫材料,其厚度要>400毫米才能滿足散熱量少于10大卡/米·時的要求,而這個厚度在工程上是不合理的。

(某工程用石棉繩作mi加熱電纜保溫,因包覆厚度不夠導致失敗)。

    (4)在工程實際應用中,如保溫層過薄,則制作、強度都會受到限制,但過厚會

造成浪費,同時管道支架的強度、剛度都要加強。

所以一般選用的厚度為S = 20 X50毫米。

      (5)根據保溫材料厚度S== 20-50毫米的要求,從圖1可以看出,常用的保溫材料的允許散熱損失應限制在5.12大卡/米·時范圍內。

    保溫材料確定后,用保溫層散熱損失計算公式可畫出保溫層厚度、單位長度上熱散失和內外壁溫差三者的關系曲線。

要保持保溫層內外壁有一個穩定的溫差,保溫層內側應有一個穩定的熱源來不斷補充保溫材料散失的熱量,如果熱源發出的熱量不足以補償熱散失,則保溫層內側溫度降低,保溫層內外溫差減小,并達到新的平衡點。

相反,如發熱源發出的熱量高于保溫層的熱散失,則保溫層內側溫度升高,溫差加大,并達到一個新的平衡狀態,這是熱源發熱量與保溫層熱散失處于動態平衡的結果。

我們的試驗就是找出溫差值與發熱量之間的規律,以驗證公式計算的正確性。

   為了保證儀表管保溫層管壁內外有350C的溫差,則加熱電纜發出的熱量應大于散熱量(11.5大卡/米·時)就能滿足要求。

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