电伴热带设计选型和安装

电伴热带工作原理

1、概述

自控温电伴热带（或称自限温电热带）。它是一种电热功率随系统温度自调的带状限温伴热器。即电缆本身具有自动限温，并随着被加热体系的温度变化能自动调整发热功率的功能，以保证工作体系始终稳定在设定的最佳操作温区正常运行。

1.1 工作优点

—加热时能够自动限定电缆的工作温度；

—能随被加热体系的温度变化自动调整输出功率而无需外加设备；

—电缆可以任意裁短或在一定范围内接长使用，而上述性能不变。

—允许交叉重叠缠绕敷设而无过热及烧毁之忧。

1.2 工作优点

自控温电伴热带在用于防冻和保温时，具有如下优点：

—伴热管线温度均匀，不会过热，安全可靠；

—节约电能，稳态时，功率较小；

—间歇操作时，升温启动快速；

—安装及运行费用低；

—安装使用维护简便；

—便于自动化管理。

2、PTC工作原理

2.1 PTC效应及PTC材料

PTC效应即正温度系数效应，是特指材料电阻率随着温度升高而增大，并在一定温度区间电阻率急剧增大的特性。具有PTC效应的材料称为PTC材料，本电缆的高分子PTC材料是半晶离聚物与炭黑的共混物。

2.2 工作原理

自控温电伴热带的电热元件，是在两根平行金属母线之间均匀的挤包一层PTC材料制成的芯带。PTC材料经熔融挤出、冷却定型之后，分散其中的炭微粒形成无数纤细的导电炭网络。当它们跨接在两根平行母线上时，就构成芯带的PTC并联回路。电缆一端的两根母线与电源接通时，电流从一根母线横向流过PTC 材料层到达另一根母线形成并联回路。PTC层就是连续并联在母线之间的电阻发热体，将电能转化成热能，对操作系统进行伴热保温。当芯带温度升到相应的高阻区时，电阻大到几乎阻断电流的程度，芯带的温度将达到高限不再升高（即自动限温）。与此同时，芯带通过护套向温度较低的被加热体系传热，达到稳态时单位时间传递的热量等于电缆的电功率。电缆的输出功率主要受控于传热过程以及被加热体系的温度。

2.3工作性能

2.3.1功率自调性能

自控温电伴热带的电热功率是随温度升高而自动减少，或随温度降低自动增大，同时电阻达到极大时，电热功率就趋于极小，温度便升到了高限，这就是电缆的自限温特性。限温伴热是指电缆能在温度高限以下某温区进行伴热的过程。

2.3.2 PTC记忆性能

自控温电伴热带的电阻随着温度升高而增大，在降温时若电阻能沿着原升温路线返回原来的起点，便是具有PTC记忆性能。具有记忆性能的电缆才能长期反复使用。

2.3.3温度均匀性能

自控温电伴热带的芯带是由大量的纤细导电网络形成的PTC并联单元组成。当伴热管道任何区段出现料温及能耗波动时，所在部位的各个PTC元都能直接感温并独立做出响应。即时朝着消除波动的方向自动调整各自的输出功率，温度低了功率调大，温度高了功率调小，并按温度波动的幅度大小，给出功率调幅的大

小，以维持整个系统各区段的运行温度均匀稳定。这是一种微区跟踪，全线同步，全自动的伴热保温过程。

3、主要参数定义

3.1 标称功率

标称功率是指在额定工作电压下，在一定保温层内以电缆伴热的管道温度为10℃时，每米温控伴热电缆输出的稳态电功率。3.2 温控指数

温控指数是指温度每升高1℃时，电缆输出功率的下降值，或温度每降低1℃时，电缆输出功率的增加值（一般给出最低值）。

3.3 最高维持温度

在用一定型号的电缆伴热某一体系时，能使体系维持到的最高温度称为该种型号的电缆的最高维持温度。维持温度是一个相对参数，它与保温体系的热损失大小有关，与伴热电缆的最高表面温度有关。在使用中如设计得当，可以使体系温度维持在从最高表面温度到环境温度之间的任何温度。

3.4 最高曝露温度

曝露温度是指外部热源施加在电缆上的温度。曝露温度高于一定温度后，将开始损坏电缆的电热性能。这个温度是温控伴热电缆所能承受的最高温度，称为最高曝露温度。

3.5 最高表面温度

指在良好的隔热条件下，在额定电压下工作的伴热电缆表面所能达到的最高电热温度。这一参数对有易燃物料和易爆气氛的场合是重要的。

3.6 最大使用长度

在单一电源的额定工作电压下，伴热电缆有允许使用的电大长度限制，这个长度为最大使用长度。最大使用长度与额定电压、功率、规格及环境温度有关。如果使用需要超过最大使用长度，应当另接电源。

电伴热设计说明

电伴热适用范围:适用于工业与民用建筑等行业众多场合,金属管道及设备工艺装置的保温和防冻。

由于电伴热工程目前暂无国家(或行业)规范(程)和产品标准可遵循，所以安装和调试应在供货方的指导下或严格遵循本手册及有关国家标准、图集和有关安全规范进行。

电伴热的设计和安装要求：

由于电伴热的电热带是安装在绝热层和管道(或设备)外壁之间，利用电热来补充输贮过程中所散失的热量，以维持在一定的温度范围内，达到保温和防冻的目的。所以电伴热仍需有绝热层、防潮层和保护层。绝热层的材质、厚度和结构的选择应先按保温和防结露要求的绝热层厚度计算和选择电热带功率，当功率过大时，再增加绝热层厚度。用于保温为目的的绝热设防潮层。只有在确保夏季管道、设备表面不结露的情况下才可不设防潮层。保

护层的设置要求与非电伴热保护层的设置要求相同。

电热带分自控温和恒功率两种。

（1）自控温电热带是由导电聚合物和两条平行金属导线及绝缘层构成。其特点是导电聚合物具有很高的电阻正温度系数特性，且相互并联；能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，自动限制加热的温度。可以任意截短或在一定范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温度点及烧坏之虑。一般情况下，可不配温度控制器，仅在温度控制精度要求很高场合才配温控器。温控器的选择和安装要求与恒功率电热带相同。自控温电热带分屏蔽型和加强型。腐蚀区应采用加强型。在保温层内金属管道上放热量曲线见电伴热编制说明(一)；电热带规格及技术特性见科阳产品样本；电器保护开关的选用见电伴热编制说明（二）。（2）恒功率电热带是以金属电阻丝或专用碳纤维束串联或并联与导电线芯及绝缘材料结合而制成，由于其输出功率恒定，温度积累必须采取通断电控温，因此使用时必须配置温控器，不允许交叉、重叠及任意接长、剪断使用，否则会出现过热、过载、燃烧等恶性事故，因此恒功率电热带常用于非重要(非防爆)场合，功率需要较大、温度较高的加热场合。

电伴热设计方案

散热量计算

散热量计算有两种方法：一是查表法；二是按公式直接计算法。（1）查表法