浅析自限温电伴热带的原理与应用

张良 ,李少辉 ,曹晓希 ,赵兴盛 ,张雨辰

丹佛斯（天津）有限公司 , 天津 300700

摘要：电伴热是指用电热来补偿被伴热体（容器、管道等）在工艺生产过程中的热量损失，以维持最合适的介质工艺温度，发热形式是沿长度方向或最大面积均匀放热、温度梯度小、温度稳定，适合长期使用，是传统的热水伴热、蒸汽伴热的取代品。本文主要围绕自限温电伴热带讲述。

关键词：自限温电伴热带；编织密度；选型

自限温电伴热带是工艺站场中常用的伴热保温设备，但由于其存在较大的启动电流，使之不能按常规设备考虑配电。本文主要介绍自限温伴热带一些重要参数和安装要求进行阐述。

1. 自限温伴热带：

1.1工作原理：

电伴热带由纳米导电碳粒和两根平行母线外加绝缘层构成，由于这种平行结构，所有自限温电伴热线均可以在现场被切割成任何长度，采用两通或三通接线盒连接。在每根伴热线内，母线之间的电路数随温度的影响而变化，当伴热带周围的温度变冷时，导电塑料产生微分子的收缩而使碳粒连接形成电路，电流经过这些电路，使伴热带发热。

当温度升高时，导电塑料产生微分子的膨胀，碳粒渐渐分开，引起电路中断，电阻上升，伴热带会自动减少功率输出。当温度变冷时，塑料又恢复到微分子收缩状态，碳粒相应连接起来，形成电路，伴热带发热功率又自动上升。

自限温伴热带具有其他伴热设备所没有的好处，它控制的温度不会过高亦不会过低，因为温度是自动调节的。

1. 2. 主要技术参数：

• 额定电压,V;

• 标称功率, W/m;

• 伴热带宽度和厚度,mm；

• 最高承受温度,˚C；

• 最小弯曲半径,mm;

1. 2. 产品结构示意图

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1.4主要构成部分：

导体：导体由多根绞合或编织的镀锡或镀镍铜线组成，目前Danfoss 生产的这款产品，导体使用的是镀锡铜丝，同时符合相应的标准要求；

芯带：由导体和发热材料挤压而成，断面形状成扁圆形，包覆导体的材料厚度不得小于0.2mm.

绝缘层：绝缘层材料一般使用改性聚烯烃交连工艺处理，目前市场上有两种不同的加工方法，一种是三层共挤的模式，另外一种是逐层加工；前者整体性能会更好一些，间隙更小，整体性更强；，绝缘层的厚度0.4-1.2mm之间，目前厚度为0.8mm，规格使用较多，挤压绝缘时参考GB/T 3048.9-2007 规定5KV火花试验不被击穿；

金属护套/屏蔽层:

金属护套/屏蔽层应使用镀锡铜丝或其他金属丝编织，编织层应均匀平整地覆盖于伴热带绝缘层外面，单根金属丝的直径在0.12-0.2mm,编织层覆盖率不小于70%。

外护套

外护套材质目前整体行业市场需求为低烟无卤材质，其主要成分为改性聚烯烃，外护套厚度要求在0.4-0.8mm,在挤包护套时工频火花试验 3KV,伴热带不被击穿。

1.5伴热带屏蔽层的编织密度计算：

屏蔽保护用镀锡斜纹铜编制套(TZXP)

表格1

1.5.1 套径为4mm及以下的TZXP型屏蔽保护用斜纹镀锡铜编织套编织密度不应小于70%；

1.5.2 套径为4mm及以上的TZXP型屏蔽保护用斜纹镀锡铜编织套编织密度不应小于80%；

1.5.3 编织套的编织密度计算，取长度为200mm的试样套到相应最大直径的圆棒上用游标卡尺测量有关数据，并按公式(1)计算：

P=(2P₀-P_O²)×100

式中：

P---编织密度,(%)

P₀—单向排列密度系数；

P₀ = and/h cosα

式中：

α—编织层股数（锭数）的一半；

n—每股单线根数；

d—单线直径，单位为毫米(mm)

h—编织节距，单位为毫米(mm)

α—编织角，单位为度（˚）

cosα=π(D+δ)/²

式中：

D—圆棒直径，单位为毫米(mm)

δ—编制套厚度（δ=2d）, 单位为毫米(mm)

h—编织节距，单位为毫米(mm)

1.6产品主要应用场景

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冬季天气寒冷，气温较低，室外一些管道内部流体会出现冻冰现象，为更好的解决该问题，避免维修的成本和管道替换费用，采用自限温电伴热带的进行热量补偿，很好的实现管内流体稳定的流动。

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热水管道自限温伴热带可使用室内家用或者商用的使用场景；

产品优势： 各个热水供热点即开即热；不需要回水管和回热水泵；保温效果好，热量损失小；

2 自限温电伴热带的选型（管道防冻自限温伴热带）

2.1 热损失计算

确定管热损失得最重要因素如下：

• • 管直径

  • 保温层厚度

  • 安装现场管内温度（要求维持温度）和管外温度（户外）差异

保护管总长度得热损失计算公式：

Q(W)=2*π*λ*l*(t_u-t₀)*1.3/

其中：

D(m): 管外直径，包括保温层；

d(m): 管直径，无保温层；˚

l(m):管总长度；

t_u （˚C)：要求维持的温度；

t₀（˚C)：外部温度；

λ(w/m ˚C):保温层导热系数；标准保温材料的λ数值设定为0.04w/mk.

1.3： 安全系数；

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2.2 型号选择；

示例； 管直径 D=Φ65mm;保温层厚度=20mm;保温材料导热系数λ=0.04;管内维持温度t_u = 10 ˚C;最低外部温度t₀ =-20 ˚C

热损失Q=16 W/m;

选型前确认自限温线缆的工作温度和功率曲线；

图表1

2.3 自限温线缆长度确定

自限温供热线缆可整盘获取，定长剪切，最大长度由下述参数决定：供热线缆类型，启动温度和保险丝尺寸。

若有阀,法兰和之类零件，必须增加自限温式供热电缆长度。

组合自限温供热电缆（所有零件）的最大长度不得超过此供热电缆数值。

供热电缆总长 L_总长=P1+P2+P3≤最大运行长度

示例：启动温度+10 ˚C，10A保险丝和DEVIpipeguard 18 L_最长 供热电缆=58m;

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图表2

2.4调节器的选择

通常情况下，一般是将控制器安装在管子上面的系统，若加热元器件超过温控器定义的最大限度，需要通过过继/开关来确保连接更多的加热器件，从而实现一个温控器可以调节多个加热元器件。

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如上图所示，需要更多的温控器，在以下情况下使用；

• 管道尺寸不一或者保温管厚度不同；

• 温度条件变化（管道从建筑物通到户外，然后再回到建筑物，或者安装在地下或地上；

• 混合管道，输送滞水或流水；

• 管道可输送任何对温度快速变化的液体

温控器的选择与其温度范围，安装地点和其它附加要求有关；

管道防冻系统传感器必须安装在最具有代表性的位置

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2.5 配件的选择

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参考文献：

[1]GB/T 19835-2015 自限温电伴热带

[2]JB/T 6313.2-2011电工铜编织线 第2部分：斜纹编织线；.