电伴热带热设计计算表(静态)

电伴热带热设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

,一、设计基础参数,,,,,,,,

1,管道名称,Pipe_name,设计值,工艺物料管道,-,工艺物料管道,管道名称,工艺要求,输送工艺物料

2,管道公称直径,DN,设计值,DN=80,mm,80,管道公称直径,GB/T8163-2018,管道规格

3,管道外径,D_o,查表值,D_o=89,mm,89,管道外径,GB/T8163-2018,无缝钢管

4,管道壁厚,δ,查表值,δ=3.5,mm,3.5,管道壁厚,GB/T8163-2018,无缝钢管

5,管道内径,D_i,计算值,D_i=D_o-2×δ,mm,82,管道内径,GB/T8163-2018,无缝钢管

6,管道长度,L,设计值,L=60,m,60,管道长度,管道布置,伴热长度

7,管道材质,Mat,选用值,20#,-,20#,管道材质,GB/T8163-2018,碳素钢管

8,管道导热系数,λ_pipe,查表值,λ_pipe=45,W/(m·K),45,管道导热系数,GB/T8163-2018,钢材导热系数

9,工艺物料名称,Material,选用值,工艺水,-,工艺水,工艺物料名称,工艺要求,输送介质

10,工艺物料温度,T_material,设计值,T_material=60,°C,60,工艺物料温度,工艺要求,物料温度

11,环境温度,T_ambient,设计值,T_ambient=-15,°C,-15,环境温度,GB50736-2012,冬季室外温度

12,保温层厚度,δ_ins,设计值,δ_ins=40,mm,40,保温层厚度,GB/T4272-2008,保温设计

13,保温材料导热系数,λ_ins,查表值,λ_ins=0.04,W/(m·K),0.04,保温材料导热系数,GB/T4272-2008,岩棉

14,保温层外表面温度,T_s,设计值,T_s=40,°C,40,保温层外表面温度,GB/T4272-2008,允许外表面温度

,二、热损失计算,,,,,,,,

15,保温层外径,D_o_ins,计算值,D_o_ins=D_o+2×δ_ins,mm,169,保温层外径,GB/T4272-2008,保温外径

16,保温层内表面温度,T_i_ins,设计值,T_i_ins=T_material,°C,60,保温层内表面温度,传热学,管道外壁温度

17,保温层平均温度,T_avg_ins,计算值,T_avg_ins=(T_i_ins+T_s)/2,°C,50,保温层平均温度,传热学,平均温度

18,保温层对数平均直径,D_ln,计算值,D_ln=(D_o_ins-D_o)/ln(D_o_ins/D_o),mm,122.5,保温层对数平均直径,传热学,对数平均

19,保温层热阻,R_ins,计算值,R_ins=δ_ins/(λ_ins×D_ln/1000),m·K/W,8.16,保温层热阻,传热学,保温热阻

20,外表面换热系数,h_s,设计值,h_s=25,W/(m²·K),25,外表面换热系数,GB/T4272-2008,自然对流

21,外表面换热热阻,R_conv,计算值,R_conv=1/(h_s×π×D_o_ins/1000),m·K/W,0.076,外表面换热热阻,传热学,对流热阻

22,总热阻,R_total,计算值,R_total=R_ins+R_conv,m·K/W,8.24,总热阻,传热学,总热阻

23,单位长度热损失,q_loss,计算值,q_loss=(T_material-T_ambient)/R_total,W/m,9.10,单位长度热损失,传热学,热损失

24,总热损失,Q_loss,计算值,Q_loss=q_loss×L,W,546,总热损失,传热学,总热损失

,三、电伴热带选型计算,,,,,,,,

25,电伴热带类型,Tracing_type,选用值,自限温,-,自限温,电伴热带类型,GB50217-2018,自限温伴热带

26,电伴热带额定功率,P_rated,选用值,P_rated=25,W/m,25,电伴热带额定功率,GB50217-2018,标准功率

27,电伴热带工作电压,U,设计值,U=220,V,220,电伴热带工作电压,GB50217-2018,工作电压

28,电伴热带工作温度,T_max,选用值,T_max=105,°C,105,电伴热带工作温度,GB50217-2018,最高工作温度

29,电伴热带启动功率,P_start,计算值,P_start=1.5×P_rated,W/m,37.5,电伴热带启动功率,GB50217-2018,启动功率

30,电伴热带安装方式,Install_type,选用值,螺旋缠绕,-,螺旋缠绕,电伴热带安装方式,GB50217-2018,安装方式

31,螺旋缠绕间距,S_spiral,设计值,S_spiral=100,mm,100,螺旋缠绕间距,GB50217-2018,缠绕间距

32,螺旋缠绕长度,L_spiral,计算值,L_spiral=L×π×D_o/S_spiral,m,166.5,螺旋缠绕长度,GB50217-2018,缠绕长度

33,电伴热带实际功率密度,P_actual,计算值,P_actual=P_rated×L/L_spiral,W/m,9.01,电伴热带实际功率密度,GB50217-2018,实际功率

34,功率密度校核,Check_P,判断值,P_actual≥q_loss,-,满足,功率密度校核,GB50217-2018,功率满足

,四、电伴热带长度计算,,,,,,,,

35,电伴热带安全系数,K_safety,设计值,K_safety=1.2,-,1.2,电伴热带安全系数,GB50217-2018,安全系数

36,设计伴热功率,P_design,计算值,P_design=K_safety×q_loss,W/m,10.92,设计伴热功率,GB50217-2018,设计功率

37,设计电伴热带长度,L_design,计算值,L_design=L_spiral×K_safety,m,199.8,设计电伴热带长度,GB50217-2018,设计长度

38,实际电伴热带长度,L_actual,计算值,L_actual=ceil(L_design),m,200,实际电伴热带长度,GB50217-2018,实际长度

39,电伴热带数量,n_tracing,计算值,n_tracing=L_actual/100,盘,2,电伴热带数量,GB50217-2018,标准盘长

40,电伴热带总长度,L_total,计算值,L_total=n_tracing×100,m,200,电伴热带总长度,GB50217-2018,总长度

,五、电气参数计算,,,,,,,,

41,电伴热带电阻,R_tracing,计算值,R_tracing=U²/(P_rated×1000),Ω/km,1936,电伴热带电阻,GB50217-2018,电阻值

42,电伴热带实际电阻,R_actual,计算值,R_actual=R_tracing×L_total/1000,Ω,3.87,电伴热带实际电阻,GB50217-2018,实际电阻

43,电伴热带工作电流,I_working,计算值,I_working=P_rated×L_actual/U,A,22.7,电伴热带工作电流,GB50217-2018,工作电流

44,电伴热带启动电流,I_start,计算值,I_start=P_start×L_actual/U,A,34.1,电伴热带启动电流,GB50217-2018,启动电流

45,断路器额定电流,I_breaker,计算值,I_breaker=1.25×I_start,A,42.6,断路器额定电流,GB50217-2018,断路器容量

46,实际断路器规格,Breaker_size,选用值,50A,A,50,实际断路器规格,GB50217-2018,断路器规格

47,断路器校核,Check_breaker,判断值,I_breaker≤50,-,满足,断路器校核,GB50217-2018,断路器满足

,六、电缆选型计算,,,,,,,,

48,供电电缆类型,Cable_type,选用值,YJV,-,YJV,供电电缆类型,GB50217-2018,交联聚乙烯电缆

49,供电电缆截面,A_cable,计算值,A_cable=I_start/5,mm²,6.8,供电电缆截面,GB50217-2018,载流量5A/mm²

50,实际电缆截面,A_actual,选用值,10,mm²,10,实际电缆截面,GB50217-2018,标准截面

51,电缆载流量,I_cable,查表值,I_cable=55,A,55,电缆载流量,GB50217-2018,YJV10mm²

52,电缆载流量校核,Check_cable,判断值,I_cable≥I_start,-,满足,电缆载流量校核,GB50217-2018,载流量满足

53,电缆长度,L_cable,计算值,L_cable=2×(L+10),m,140,电缆长度,GB50217-2018,电缆长度

54,电缆电阻,R_cable,计算值,R_cable=0.0184×L_cable/A_actual,Ω,0.26,电缆电阻,GB50217-2018,铜电缆电阻

55,电缆电压降,ΔU_cable,计算值,ΔU_cable=I_working×R_cable,V,6.0,电缆电压降,GB50217-2018,电压降

56,电压降校核,Check_voltage,判断值,ΔU_cable≤10,-,满足,电压降校核,GB50217-2018,电压降≤5%

,七、温度控制器选型,,,,,,,,

57,温度控制器类型,Controller_type,选用值,温控器,-,温控器,温度控制器类型,GB50217-2018,温度控制

58,温度控制器设定温度,T_set,设计值,T_set=T_material+5,°C,65,温度控制器设定温度,GB50217-2018,设定温度

59,温度控制器精度,ΔT,选用值,ΔT=±2,°C,±2,温度控制器精度,GB50217-2018,控制精度

60,温度传感器类型,Sensor_type,选用值,PT100,-,PT100,温度传感器类型,GB50217-2018,铂电阻

61,温度传感器数量,n_sensor,设计值,n_sensor=2,个,2,温度传感器数量,GB50217-2018,传感器数量

62,温度控制器额定电流,I_controller,选用值,I_controller=63,A,63,温度控制器额定电流,GB50217-2018,控制器容量

63,温度控制器校核,Check_controller,判断值,I_controller≥I_start,-,满足,温度控制器校核,GB50217-2018,控制器满足

,八、热平衡计算,,,,,,,,

64,电伴热带总功率,P_total,计算值,P_total=P_rated×L_actual,W,5000,电伴热带总功率,GB50217-2018,总功率

65,电伴热带热效率,η_tracing,设计值,η_tracing=0.9,-,0.9,电伴热带热效率,GB50217-2018,热效率

66,电伴热带有效功率,P_effective,计算值,P_effective=P_total×η_tracing,W,4500,电伴热带有效功率,GB50217-2018,有效功率

67,热平衡校核,Check_balance,判断值,P_effective≥Q_loss,-,满足,热平衡校核,GB50217-2018,热平衡满足

68,最大热负荷,Q_max,计算值,Q_max=Q_loss×1.5,W,819,最大热负荷,GB50217-2018,最大负荷

69,最大热负荷校核,Check_max,判断值,P_effective≥Q_max,-,满足,最大热负荷校核,GB50217-2018,最大负荷满足

,九、安全保护计算,,,,,,,,

70,接地电阻,R_earth,设计值,R_earth=4,Ω,4,接地电阻,GB50217-2018,接地要求

71,故障电流,I_fault,计算值,I_fault=U/R_earth,A,55,故障电流,GB50217-2018,故障电流

72,熔断器额定电流,I_fuse,计算值,I_fuse=1.5×I_working,A,34.1,熔断器额定电流,GB50217-2018,熔断器容量

73,实际熔断器规格,Fuse_size,选用值,40A,A,40,实际熔断器规格,GB50217-2018,熔断器规格

74,熔断器校核,Check_fuse,判断值,I_fuse≤40,-,满足,熔断器校核,GB50217-2018,熔断器满足

75,漏电保护器额定电流,I_leak,选用值,I_leak=30,mA,30,漏电保护器额定电流,GB50217-2018,漏电保护

76,漏电保护器校核,Check_leak,判断值,I_leak≤30,-,满足,漏电保护器校核,GB50217-2018,漏电保护满足

,十、安装布置计算,,,,,,,,

77,电伴热带固定间距,S_fix,设计值,S_fix=500,mm,500,电伴热带固定间距,GB50217-2018,固定间距

78,固定卡数量,n_fix,计算值,n_fix=L_spiral/S_fix×2,个,666,固定卡数量,GB50217-2018,固定卡数量

79,电伴热带附件数量,n_accessory,计算值,n_accessory=n_tracing×2,套,4,电伴热带附件数量,GB50217-2018,附件数量

80,接线盒数量,n_junction,计算值,n_junction=n_tracing+1,个,3,接线盒数量,GB50217-2018,接线盒数量

81,终端盒数量,n_terminal,计算值,n_terminal=n_tracing,个,2,终端盒数量,GB50217-2018,终端盒数量

82,温度传感器安装位置,Sensor_pos,设计值,管道中部,-,管道中部,温度传感器安装位置,GB50217-2018,传感器位置

83,电伴热带最小弯曲半径,R_min,选用值,R_min=50,mm,50,电伴热带最小弯曲半径,GB50217-2018,弯曲半径

84,弯曲半径校核,Check_radius,判断值,R_min≥25,-,满足,弯曲半径校核,GB50217-2018,弯曲半径满足

,十一、保温层优化计算,,,,,,,,

85,优化保温层厚度,δ_ins_opt,设计值,δ_ins_opt=60,mm,60,优化保温层厚度,优化设计,增加保温

86,优化后保温层外径,D_o_ins_opt,计算值,D_o_ins_opt=D_o+2×δ_ins_opt,mm,209,优化后保温层外径,GB/T4272-2008,保温外径

87,优化后保温层对数平均直径,D_ln_opt,计算值,D_ln_opt=(D_o_ins_opt-D_o)/ln(D_o_ins_opt/D_o),mm,141.5,优化后保温层对数平均直径,传热学,对数平均

88,优化后保温层热阻,R_ins_opt,计算值,R_ins_opt=δ_ins_opt/(λ_ins×D_ln_opt/1000),m·K/W,10.60,优化后保温层热阻,传热学,保温热阻

89,优化后外表面换热热阻,R_conv_opt,计算值,R_conv_opt=1/(h_s×π×D_o_ins_opt/1000),m·K/W,0.061,优化后外表面换热热阻,传热学,对流热阻

90,优化后总热阻,R_total_opt,计算值,R_total_opt=R_ins_opt+R_conv_opt,m·K/W,10.66,优化后总热阻,传热学,总热阻

91,优化后单位长度热损失,q_loss_opt,计算值,q_loss_opt=(T_material-T_ambient)/R_total_opt,W/m,7.04,优化后单位长度热损失,传热学,热损失

92,优化后总热损失,Q_loss_opt,计算值,Q_loss_opt=q_loss_opt×L,W,422,优化后总热损失,传热学,总热损失

93,优化后保温层外表面温度,T_s_opt,计算值,T_s_opt=