Методика подбора и расчета греющего кабеля для обогрева труб

Методика подбора и расчета греющего кабеля для обогрева труб следующая. Поскольку существует несколько разновидностей кабеля: для установки внутри и снаружи трубы, саморегулируемые и резистивные, с разной мощностью - сначала нужно выбрать какой кабель вы хотите использовать в соответствии с тем, что за трубу и какой именно ее участок вы хотите обогревать. Потом, если это необходимо, нужно рассчитать теплопотери на погонный метр трубы. Расчет можно произвести по формуле или выбрать значение теплопотери по таблице. Только после этого можно узнать длину греющего кабеля.

Разновидности кабелей для обогрева

Греющий кабель в быту можно ипользовать для обогроева водопроводных и фановых труб. Обогревать их можно как изнутри, так и снаружи.

Греющий кабель внутри трубы с питьевой водой используется, когда нет возможности обогреть трубу снаружи, например: когда труба уже закопана.

Греющие кабели для обогрева внутри трубы бывают только саморегулируемые. Обратите внимание, что в этом случае длина кабеля внутри трубы равна длине обогреваемого участка трубы, и расчитывать их длину по формуле или таблице не нужно.

Греющие кабели снаружи трубы мощнее бывают как саморегулируемые так и резистивные. Однако для защиты от замерзания полиэтиленовых и пластиковых труб установленная мощность не должна  превышать 24 Вт/м. Иначе возможно, что температура кабеля превысит максимально допустимые значения для материала трубы, что приведет к ее  повреждению.

При обогреве водопроводных труб греющим кабелем снаружи мощность кабеля обязательно расчитывается по формуле или таблице, приведенным ниже.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых не в интенсивном режиме,  исходя из нашего опыта достаточно использовать кабель SRL16-2 CR или SRL16-2 мощностью 16 Вт/м в расчете 1 метр кабеля на 1 метр трубы. Использовать в этой ситуации его можно как снаружи трубы, так и внутри нее. Поскольку фановые трубы практически не находятся под давлением, то кабель можно ввести без использования сальника.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых в интенсивном режиме, мощность кабеля обязательно расчитывается по формуле или таблице, приведенным ниже.

Факторы, учитываемые при расчете теплопотерь трубы

Для того, чтобы система обогрева труб выполняла требуемую задачу по защите труб от замерзания, ее мощности должно быть достаточно для компенсации теплопотерь нагреваемой воды в этой трубе.

Основные факторы, которые учитываются при расчете теплопотерь это:

• Минимальная температура окружающей среды
• Место установки трубы
• Диаметр трубы
• Тип трубы и её протяженность, на которой требуется установить подогрев
• Толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции

Чем больше труба или чем тоньше теплоизоляция, тем больше необходима  удельная мощность кабеля (Вт/м). При определении толщины теплоизоляции можно использовать рекомендуемые нормы относительно минимальной толщины изоляции. Тепловые потери можно рассчитать по формуле или взять из таблицы.

Таблица рекомендуемых норм относительно минимальной толщины изоляции

Подбор кабеля при помощи расчета  теплопотерь трубы по формуле.

Формула для расчета теплопотерь трубы следующая:

Qтр – теплопотери трубы, Вт
λ - коэффициент теплопроводности тепло изоляции, обычно равен 0,05 Bт / m * °C
Lтр - длина трубы, м
t вн. - температура жидкости внутри трубы, °C. (обычно для воды принимается значение +5 °C)
t нар. – минимальная температура окружающей среды, °C (для Красноярска принимается -35 °C)
D - наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, м
d - наружный диаметр трубы, м
1,3 - коэффициент запаса

Требуемая длина кабеля рассчитывается по формуле:

Lк = Qтр / Р уд.  каб.

Lк – длина кабеля, метров
Р уд. каб. - удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: SRL30-2 CR - 30 Вт/м

Пример расчета: На рисунке выше диаметр трубы 40 мм, толщина теплоизоляции 20 мм, труба водопроводная (требуемая температура воды +5 °С), Красноярск (минимальная температура окр. среды -35 °С). Предположим, длина трубы 10 м.

Итак, получаем разность температур 40 градусов.

Qтр = 2*3,14*0,05*10*(+5-(-35))*1,3/ln(80/40)=233 Вт

Значение ln(80/40) нашли по таблице, представленной выше.

ln(80/40)=ln(2)=0,7

Получилось 233 Вт/м.  В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель SRL24-2 CR или SRL24-2 мощностью 24 Вт/м, установленный вдоль трубы. Длина его будет равна длине трубы 10 м. См. Установка греющего кабеля снаружи трубы. Вариант 1.

Подбор кабеля при помощи таблицы теплопотерь трубы.

Также греющий кабель для обогрева трубы можно подобрать по таблице. Для этого необходимо знать диаметр трубы, разницу между температурой воды в трубе и минимальной температурой воздуха на улице (для Красноярска +5 °C – (-35 °C) = 40 °C) и толщину теплоизоляции. И тогда в таблице вы найдете значение теплопотерь на 1 м.погонный трубы.(Q удельн.)

Таблица теплопотерь трубы.

 

Расчетные теплопотери, Q, Вт/м (при коэфф, теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/м°С)

Длину кабеля можно определить по формуле:

L кабеля = 1,3 * L тр * Q удельн / P удельн

L тр. - длина водопровода
Q удельн. - смотри значение в таблице теплопотерь трубы
Р удельн. - удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: SRL16-2 CR - 16 Вт/м

Обратите внимание, длина кабеля внутри трубы с питьевой водой равна длине обогреваемого участка трубы, и расчитывать их длину по формуле или таблице не нужно.

Пример расчета:

Диаметр трубы 89 мм, толщина теплоизоляции 50 мм, требуемая температура воды +5 градусов, минимальная температура окр. среды -35 °С. Длина трубы 20 м.

Итак получаем разность температур 40 °С. Используя наши данные, находим в таблице ниже расчетную теплопотерю на метр трубы. В данном случае это будет 16.7 Вт/м.  В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель SRL16-2 CR или SRL16-2.
Требуемая длина кабеля составит Lкабеля=1,3*20*16,7/16=27,1 м.