Выбор нагревательного кабеля и расчеты

Каталог товаров

Наши новости

13.03.2025 Новинка! Мат нагревательный Теплолюкс Tropix МНН XL

Один из самых долговечных и надёжных нагревательных устройств, срок службы которого составляет не менее 55 лет.

11.03.2025 Новинка! Греющий кабель FINEX — надёжное решение для обогрева в любых условиях

Новая линейка нагревательных кабелей FINEX разработанных для решения самых разных задач обогрева.

08.03.2025 С Международным женским днём — 8 Марта!

Блог

Инновационное решение для энергоэффективности и долговечности систем обогрева

Устройства плавного пуска саморегулирующихся кабелей

Греющий кабель для водопровода: надёжная защита от замерзания с интернет-магазином Саморег

Решение проблемы замерзания водопроводных труб - греющий кабель для водопровода от ледяных пробок, разрыва труб, отсутствия воды и дорогостоящего ремонта.

Кондиционирование воздуха: выбор, преимущества и недостатки кондиционеров разных категорий

Кондиционирование: всё, что нужно знать о бытовых кондиционерах, мультисплит-системах и полупромышленных сплит-системах

Главная страница
•
Блог
•
Выбор нагревательного кабеля и расчеты

Для того, чтобы правильно выбрать тип и марку нагревательного кабеля, необходимо провести теплотехнический расчет. Расчет проводится для каждого типа оборудования индивидуально.

Для выполнения теплотехнического расчета можно воспользоваться комплексом программ расчета тепловых потерь трубопроводов и резервуаров и подбора нагревательного кабеля и комплектующих TraceXPro.

Также сделать предварительный подбор необходимого нагревательного кабеля можно самостоятельно, выполнив следующие шаги:

Определить тепловые потери обогреваемого объекта.
Выбрать марку нагревательного кабеля.
Подобрать мощность нагревательного кабеля.
Рассчитать длину нагревательного кабеля.

Шаг 1: Таблица расчета тепловых потерь

В таблице 1 приведены типовые расчетные теплопотери трубопроводов в зависимости от их диаметра,
разности температур трубопровода и окружающей среды, а также от толщины теплоизоляции.

Выберите диаметр трубопровода.
Выберите толщину теплоизоляции и разность температур.
На пересечении соответствующего столбца и строки определите тепловые потери.

Расчет в таблице произведен для следующих условий: с применением теплоизоляции, коэффициент теплопроводности которой равен 0,05 Вт/(м•°С). При изменении условий необходимо ввести следующую корректировку:

В результате проведения такого расчета получаем тепловые потери трубопровода при поддержании требуемой температуры для дальнейшего выбора марки нагревательного кабеля.

Пример:

стальной трубопровод Dн 159 мм на открытом воздухе
теплоизоляция – минеральная вата 50 мм
температура поддержания +10 °С
минимальная температура окружающего воздуха -40 °С

Получаем: разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха ΔТ=10-(-40)=50 °С
По таблице 1 находим: теплопотери трубопровода Qтабл=31,36 Вт/м

Суммарные теплопотери трубопровода:

Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е=31,36×1×1×1×1,1=34,5 Вт/м

Таблица 1

Типовые расчеты теплопотерь с поверхности трубопровода

Параметры	Расчетные теплопотери, Qv, Вт/м (при коэффициенте теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/(м∙°С))
Диаметр трубопровода, мм		25	32	57	76	89	108	114	159	219	273	325	377	426	530	630	720	820	920	1020
	ΔТ,°С
Толщина теплоизоляции 20 мм	20	6,24	7,33	11,1	13,91	15,82	18,61	19,48	26,05	34,77	42,62	50,16	57,71	64,81	79,9	94,4	107,44	121,94	136,42	150,92
	30	9,36	10,99	16,65	20,87	23,73	27,91	29,22	39,07	52,16	63,92	75,24	86,56	97,22	119,85	141,59	161,17	182,9	204,64	226,38
	40	12,48	14,66	22,2	27,82	31,64	37,21	38,97	52,09	69,55	85,23	100,32	115,41	129,63	159,79	188,79	214,89	243,87	272,85	301,84
	50	15,6	18,32	27,74	34,78	39,55	46,51	48,71	65,11	86,93	106,54	125,4	144,26	162,03	199,74	235,99	268,61	304,84	341,06	377,3
	60	18,72	21,98	33,29	41,73	47,47	55,82	58,45	78,14	104,32	127,85	150,48	173,12	194,44	239,69	283,19	322,33	365,81	409,27	452,76
	80	24,96	29,31	44,39	55,64	63,29	74,42	77,93	104,18	139,09	170,46	200,64	230,82	259,26	319,59	377,59	429,78	487,74	545,7	603,67
	100	31,2	36,64	55,49	69,55	79,11	93,03	97,41	130,23	173,87	213,08	250,8	288,53	324,07	399,48	471,98	537,22	609,68	682,12	754,59
Толщина теплоизоляции 30 мм	20	4,97	5,75	8,4	10,36	11,68	13,61	14,21	18,73	24,72	30,1	35,27	40,44	45,31	55,64	65,57	74,5	84,42	94,34	104,26
	30	7,46	8,63	12,6	15,54	17,53	20,41	21,32	28,09	37,08	45,15	52,91	60,66	67,97	83,46	98,35	111,75	126,63	141,5	156,38
	40	9,95	11,5	16,81	20,72	23,37	27,21	28,42	37,46	49,44	60,2	70,55	80,88	90,62	111,28	131,13	148,99	168,83	188,67	208,51
	50	12,44	14,38	21,01	25,9	29,21	34,02	35,53	46,82	61,81	75,25	88,18	101,1	113,28	139,1	163,91	186,24	211,04	235,84	260,64
	60	14,92	17,25	25,21	31,08	35,05	40,82	42,63	56,19	74,17	90,3	105,82	121,33	135,93	166,91	196,7	223,49	253,25	283,01	312,77
	80	19,9	23	33,61	41,44	46,73	54,43	56,85	74,92	98,89	120,4	141,09	161,77	181,24	222,55	262,26	297,99	337,67	377,34	417,02
	100	24,87	28,76	42,01	51,8	58,42	68,03	71,06	93,65	123,61	150,5	176,36	202,21	226,55	278,19	327,83	372,49	422,09	471,68	521,28
Толщина теплоизоляции 40 мм	20	4,28	4,9	6,97	8,48	9,5	10,98	11,45	14,9	19,48	23,58	27,52	31,45	35,16	43,01	50,56	57,35	64,9	72,44	79,98
	30	6,42	7,35	10,46	12,73	14,26	16,47	17,17	22,36	29,22	35,37	41,27	47,18	52,73	64,52	75,84	86,03	97,34	108,66	119,97
	40	8,57	9,8	13,94	16,97	19,01	21,96	22,89	29,81	38,96	47,15	55,03	62,9	70,31	86,02	101,12	114,71	129,79	144,88	159,96
	50	10,71	12,25	17,43	21,21	23,76	27,45	28,61	37,26	48,69	58,94	68,79	78,63	87,89	107,53	126,4	143,38	162,24	181,09	199,95
	60	12,85	14,69	20,91	25,45	28,51	32,95	34,34	44,71	58,43	70,73	82,55	94,35	105,47	129,04	151,68	172,06	194,69	217,31	239,94
	80	17,13	19,59	27,88	33,94	38,02	43,93	45,78	59,61	77,91	94,31	110,06	125,8	140,62	172,05	202,25	229,41	259,59	289,75	319,92
	100	21,41	24,49	34,85	42,42	47,52	54,91	57,23	74,52	97,39	117,88	137,58	157,25	175,78	215,06	252,81	286,77	324,48	362,19	399,9
Толщина теплоизоляции 50 мм	20	3,84	4,36	6,07	7,32	8,15	9,36	9,73	12,54	16,25	19,57	22,75	25,93	28,92	35,27	41,36	46,84	52,93	59,01	65,09
	30	5,76	6,53	9,11	10,97	12,23	14,03	14,6	18,82	24,38	29,35	34,13	38,9	43,38	52,9	62,04	70,26	79,39	88,51	97,64
	40	7,68	8,71	12,15	14,63	16,3	18,71	19,47	25,09	32,5	39,14	45,5	51,86	57,85	70,53	82,72	93,68	105,85	118,02	130,19
	50	9,6	10,89	15,18	18,29	20,38	23,39	24,34	31,36	40,63	48,92	56,88	64,83	72,31	88,16	103,4	117,1	132,31	147,52	162,74
	60	11,52	13,07	18,22	21,95	24,45	28,07	29,2	37,63	48,75	58,7	68,26	77,79	86,77	105,8	124,08	140,52	158,78	177,03	195,28
	80	15,36	17,42	24,29	29,27	32,6	37,43	38,94	50,18	65	78,27	91,01	103,72	115,69	141,06	165,43	187,36	211,7	236,04	260,38
	100	19,2	21,78	30,37	36,58	40,75	46,78	48,67	62,72	81,26	97,84	113,76	129,65	144,61	176,33	206,79	234,2	264,63	295,05	325,47
Толщина теплоизоляции 60 мм	20	3,53	3,98	5,45	6,51	7,22	8,25	8,57	10,94	14,06	16,85	19,53	22,19	24,71	30,03	35,14	39,73	44,83	49,93	55,03
	30	5,29	5,96	8,18	9,77	10,84	12,37	12,85	16,41	21,09	25,28	29,29	33,29	37,06	45,04	52,7	59,6	67,25	74,9	82,55
	40	7,06	7,95	10,91	13,03	14,45	16,49	17,13	21,88	28,12	33,7	39,05	44,39	49,41	60,05	70,27	79,46	89,67	99,87	110,07
	50	8,82	9,94	13,63	16,29	18,06	20,62	21,42	27,35	35,15	42,13	48,81	55,49	61,76	75,07	87,84	99,33	112,08	124,83	137,58
	60	10,58	11,93	16,36	19,54	21,67	24,74	25,7	32,82	42,19	50,55	58,58	66,58	74,12	90,08	105,41	119,19	134,5	149,8	165,1
	80	14,11	15,9	21,82	26,06	28,9	32,99	34,27	43,76	56,25	67,4	78,1	88,78	98,82	120,1	140,54	158,92	179,33	199,73	220,13
	100	17,64	19,88	27,27	32,57	36,12	41,23	42,83	54,7	70,31	84,25	97,63	110,97	123,53	150,13	175,68	198,65	224,17	249,67	275,16
Толщина теплоизоляции 80 мм	20	3,11	3,47	4,65	5,48	6,03	6,82	7,07	8,89	11,27	13,4	15,43	17,45	19,36	23,39	27,25	30,73	34,58	38,44	42,29
	30	4,67	5,21	6,97	8,21	9,04	10,23	10,6	13,33	16,91	20,09	23,14	26,18	29,03	35,08	40,88	46,09	51,88	57,66	63,44
	40	6,22	6,95	9,29	10,95	12,06	13,64	14,13	17,78	22,55	26,79	30,86	34,91	38,71	46,77	54,5	61,45	69,17	76,88	84,59
	50	7,78	8,68	11,62	13,69	15,07	17,05	17,67	22,22	28,18	33,49	38,57	43,63	48,39	58,46	68,13	76,82	86,46	96,1	105,74
	60	9,33	10,42	13,94	16,43	18,08	20,46	21,2	26,67	33,82	40,19	46,28	52,36	58,07	70,16	81,76	92,18	103,75	115,32	126,88
	80	12,44	13,89	18,58	21,91	24,11	27,28	28,26	35,56	45,1	53,59	61,71	69,81	77,42	93,54	109,01	122,91	138,34	153,76	169,18
	100	15,55	17,36	23,23	27,38	30,14	34,1	35,33	44,45	56,37	66,98	77,14	87,26	96,78	116,93	136,26	153,64	172,92	192,2	211,47
Толщина теплоизоляции 100 мм	20	2,84	3,15	4,14	4,83	5,28	5,93	6,14	7,63	9,57	11,29	12,93	14,56	16,1	19,35	22,46	25,26	28,36	31,46	34,56
	30	4,26	4,72	6,2	7,24	7,92	8,9	9,2	11,44	14,35	16,93	19,39	21,85	24,15	29,02	33,69	37,89	42,54	47,19	51,84
	40	5,68	6,3	8,27	9,65	10,57	11,87	12,27	15,25	19,13	22,57	25,86	29,13	32,2	38,69	44,92	50,51	56,72	62,92	69,12
	50	7,1	7,87	10,34	12,07	13,21	14,83	15,34	19,07	23,92	28,21	32,32	36,41	40,25	48,37	56,15	63,14	70,9	78,65	86,4
	60	8,52	9,45	12,41	14,48	15,85	17,8	18,41	22,88	28,7	33,86	38,79	43,69	48,3	58,04	67,38	75,77	85,08	94,38	103,68
	80	11,36	12,59	16,54	19,31	21,13	23,73	24,55	30,51	38,26	45,14	51,72	58,26	64,4	77,39	89,84	101,03	113,44	125,85	138,24
	100	14,2	15,74	20,68	24,13	26,41	29,67	30,68	38,14	47,83	56,43	64,64	72,82	80,5	96,73	112,3	126,28	141,8	157,31	172,8

Шаг 2: Выбор марки нагревательного кабеля

Марка нагревательного кабеля выбирается в соответствии с расчетными тепловыми потерями с учетом максимальной температуры применения нагревательного кабеля, его тепловыделения при поддерживаемой температуре, а также в соответствии с вероятностью воздействия на нагревательный кабель химически активных веществ.

Шаг 3: Подбор мощности нагревательного кабеля

Каждый саморегулирующийся нагревательный кабель характеризуется своей температурной характеристикой мощности тепловыделения от температуры обогреваемого объекта.
Зависимости номинального тепловыделения саморегулирующихся нагревательных кабелей при рабочем напряжении 230 В представлены в каталоге (см. стр. 22–48).
В случае небольшого превышения тепловых потерь трубопровода номинальной мощности нагревательного кабеля можно применить коэффициент навива, т. е. выполнить обогрев трубопровода с расходом нагревательного кабеля более чем 1 погонный метр кабеля на 1 погонный метр трубопровода (например, с коэффициентом навива 1,1…1,3, но не более 1,5 м/м).
Для соблюдения минимального радиуса изгиба навив нагревательного кабеля возможен для трубопроводов диаметром не менее 57 мм. Минимальный радиус изгиба указывается в технических характеристиках, приведенных в настоящем каталоге.

Шаг 4: Расчет длины нагревательного кабеля

Длина нагревательного кабеля определяется для каждого трубопровода индивидуально. Расчет длины нагревательного кабеля представляет собой сумму длин, необходимых для каждого компонента трубопроводной системы. При расчете длины нагревательной секции для обогрева участка трубопровода необходимо предусмотреть запас нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т. п.
Более подробную информацию по выбору нагревательного кабеля, построению систем промышленного электрообогрева и подбору комплектующих вы можете найти в наших методических материалах.
В «Руководстве по проектированию систем электрического обогрева на основе саморегулирующихся нагревательных кабелей» описываются общие методы проектирования промышленных систем электрообогрева и приводится последовательный алгоритм выполнения проекта, начиная с получения исходных данных и заканчивая его утверждением.
В методическом пособии «Общие принципы построения систем электрообогрева на основе резистивных нагревательных кабелей LLS» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева лонглайн на основе резистивных кабелей марки LLS.
В методическом пособии «Общие принципы построения индукционно-резистивных систем электрообогрева ИРСН-15000» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева ИРСН-15000 (скин-система).

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОСТЫВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Основное назначение систем «ССТэнергомонтаж» — поддержание необходимой температуры в обогреваемых трубопроводах путем компенсации тепловых потерь. Однако в случае необходимости проведения плановых или аварийных ремонтных работ электропитание может быть отключено.
При отключении электроэнергии система обогрева трубопровода перестает компенсировать тепловые потери в окружающую среду. Перерыв электроснабжения приведет, кроме того, к остановке насосов. Остановится перекачка жидкости. Трубопровод начнет постепенно остывать. Трубопроводы, заполненные жидкостью и покрытые тепловой изоляцией, обладают значительной тепловой инерцией, и она тем больше, чем больше диаметр трубопровода и чем выше допустимая степень охлаждения жидкости.
Для эксплуатационных и сервисных служб важно знать допустимую длительность отключения электропитания систем обогрева трубопроводов. В приведенных ниже таблицах показаны результаты расчетов времени остывания, которые выполнены для ряда стандартных трубопроводов, с проходным диаметром от 50 до 400 мм. Рассмотрены случаи, когда трубопроводы полностью заполнены нефтью или водой. Трубы покрыты тепловой изоляцией из минеральной ваты, для которой коэффициент теплопроводности принимался равным 0,05 Вт/м•°С. Значения исходных данных, использованных в расчетах, показаны в таблице 2.

Таблица 2

Исходные данные

Жидкость	Плотность, кг/м³	Теплоемкость, Дж/кг•°С	Т начальная, °С	Т конечная, °С	Диапазон температур воздуха, °С
Нефть	852	1900	50	20	-50...20
Вода	1000	4200	8	2	-50....0

В таблице 3 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов, заполненных нефтью средней плотности, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Помимо размеров труб указаны также толщина теплоизоляции и ее плотность. Температура нефти в момент отключения электроэнергии равна 50 °С. Предполагается, что минимальная температура, до которой может охладиться нефть – +20 °С. В таблице показаны зависимости времени остывания трубопроводов как от характеристик трубопровода и теплоизоляции, так и от температуры окружающего воздуха. Естественно, чем выше температура воздуха, тем медленнее остывает трубопровод.

Таблица 3

Время остывания трубопроводов с нефтью от +50 до +20 °С

D, мм	Dн, мм	Δиз, мм	ρиз, кг/м³	Температура воздуха, °С
D, мм	Dн, мм	Δиз, мм	ρиз, кг/м³	-50	-40	-30	-20,0	-10	0	10	15	20
50	58	30	80	1,1	1,2	1,4	1,6	2,0	2,6	3,8	5,2	8,8
80	89	40	80	2,1	2,4	2,8	3,3	4,1	5,3	7,8	10,5	17,8
100	114	50	90	3,5	4,0	4,6	5,5	6,7	8,8	12,9	17,3	29,5
150	168	50	90	5,4	6,1	7,0	8,3	10,2	13,3	19,6	26,3	44,8
200	219	60	100	8,4	9,5	11,0	13,0	16,0	20,9	30,6	41,1	70,0
250	273	60	100	10,6	12,1	13,9	16,5	20,3	26,5	38,9	52,1	88,9
300	324	80	100	16,5	18,7	21,6	25,6	31,5	41,1	60,3	80,8	138,0
400	430	100	100	27,4	31,1	36,8	42,5	52,3	68,2	100,0	134,0	229,0

Цветовая маркировка таблицы:

– менее 2 часов,	– от 2 до 3 часов,	– от 3 до 6 часов,

– от 6 до 12 часов,	– от 12 до 24 часов,	– более суток.

Таблица 4 иллюстрирует влияние толщины тепловой изоляции на время остывания. Расчет выполнен для трубопровода с нефтью диаметром 150 мм. Толщина изоляции менялась от 30 до 60 мм. Увеличение толщины теплоизоляции в 2 раза дает почти двукратное увеличение времени остывания. Этот прием может быть использован для продления срока остывания трубопровода.

Таблица 4
Время остывания трубопровода с нефтью при разной толщине теплоизоляции

D, мм	Dн, мм	Δиз, мм	ρиз, кг/м³	Температура воздуха, °С
D, мм	Dн, мм	Δиз, мм	ρиз, кг/м³	-50	-40	-30	-20	-10	0	10	15	20
150	168	30	90	3,4	3,8	4,4	5,3	6,5	8,4	12,4	16,6	28,3
150	168	40	90	4,4	5,0	5,8	6,8	8,4	10,9	16,0	21,5	36,7
150	168	50	90	5,4	6,1	7,0	8,3	10,2	13,3	19,6	26,3	44,8
150	168	60	90	6,3	7,2	8,3	9,8	12,0	15,7	23,0	30,9	52,7

Цветовая маркировка таблицы:

– от 3 до 6 часов,

– от 6 до 12 часов,

– от 12 до 24 часов,

– более суток.

В таблице 5 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов с водой. Температура воды в обогреваемом трубопроводе в холодное время обычно поддерживается на уровне 5–8 °С, а остывание ниже 2 °С нежелательно. Таблица 5 построена аналогично таблице 3. Хотя теплосодержание 1 кг воды
в 2,6 раза больше, чем у 1 кг нефти, меньший допустимый диапазон снижения температуры приводит к уменьшению допустимого времени остывания.

Таблица 5
Время остывания трубопроводов с водой от +8 до +2 °С

17,122,8

D, мм	Dн, мм	Δиз, мм	ρиз, кг/м³	Температура воздуха, °С
D, мм	Dн, мм	Δиз, мм	ρиз, кг/м³	-50	-40	-30	-20	-10	-5	0
50	58	30	80	0,55	0,67	0,86	1,2	2,0	3,0	6,5
80	89	40	80	1,23	1,50	1,93	2,7	4,5	6,8	14,5
100	114	50	90	1,92	2,35	3,0	4,2	7,0	10,6	22,7
150	168	50	90	3,1	3,8	4,9	6,8	11,4	17,1	36,6
200	219	60	100	5,1	6,2	8,0	11,2i	18,6	28,1	60,0
250	273	60	100	6,6	8,0	10,3	14,4	24,1	36,3	77,5
300	324	80	100	10,4	12,7	16,3	22,8	38,0	57,4	122,6
400	430	100	100	17,5	21,4	27,4	38,4	64,0	95,5	206,0

Цветовая маркировка таблицы:

– менее 2 часов,	– от 2 до 3 часов,	– от 3 до 6 часов,

– от 6 до 12 часов,	– от 12 до 24 часов,	– более суток.