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1 概述

  溫控伴熱電纜(簡稱電纜)又稱自調控電伴熱線或自限溫電熱帶。它是一種電熱功率隨系統溫度自調的帶狀限溫伴熱器。即電纜本身具有自動限溫,并隨著被加熱體系的溫度變化能自動調整發熱功率的功能,以保證工作體系始終穩定在設定的最佳操作溫區正常運行。

1.1 工作特點

— 加熱時能夠自動限定電纜的工作溫度;

— 能隨被加熱體系的溫度變化自動調整輸出功率而無需外加設備;

— 電纜可以任意裁短或在一定范圍內接長使用,而上述性能不變。

— 允許交叉重疊纏繞敷設而無過熱及燒毀之憂。

1.2 工作優點

溫控伴熱電纜在用于防凍和保溫時,具有如下優點:

— 伴熱管線溫度均勻,不會過熱,安全可靠;

— 節約電能;

— 間歇操作時,升溫啟動快速;

— 安裝及運行費用低;

— 安裝使用維護簡便;

— 便于自動化管理

— 無環境污染。

2 PTC工作原理

2.1 PTC效應及PTC材料

PTC效應即正溫度系數效應,是特指材料電阻率隨著溫度升高而增大,并在一定溫度區間電阻率急劇增大的特性。具有PTC效應的材料稱為PTC材料,本電纜的高分子PTC材料是半晶 高聚物與炭黑的共混物。

2.2 工作原理

溫控伴熱電纜的電熱元件,是在兩根平行金屬母線之間均勻的擠包一層PTC材料制成的芯帶。PTC材料經熔融擠出、冷卻定型之后,分散其中的炭微粒形成無數纖細的導電炭網絡。當它們跨接在兩根平行母線上時,就構成芯帶的PTC并聯回路。電纜一端的兩根母線與電源接通時,電流從一根母線橫向流過PTC材料層到達另一根母線形成并聯回路。PTC層就是連續并聯在母線之間的電阻發熱體,將電能轉化成熱能,對操作系統進行伴熱保溫。當芯帶溫度升到相應的高阻區時,電阻大到幾乎阻斷電流的程度,芯帶的溫度將達到高限不再升高(即自動限溫)。與此同時,芯帶通過護套向溫度較低的被加熱體系傳熱,達到穩態時單位時間傳遞的熱量等于電纜的電功率。電纜的輸出功率主要受控于傳熱過程以及被加熱體系的溫度。

2.3 電纜工作性能

2.3.1 功率自調性能

伴熱電纜的電熱功率是隨溫度升高而自動減少,或隨溫度降低而自動增大。

2.3.2 自限溫性能

伴熱電纜通電發熱時溫度升高、電阻增大,當電阻達到極大時,電熱功率就趨于極小,溫度便升到了高限,這就是電纜的自限溫特性。限溫伴熱是指電纜能在溫度高限以下某溫區進行伴熱的過程。

2.3.3 PTC記憶性能

伴熱電纜的電阻隨著溫度升高而增大,在降溫時若電阻能沿著原升溫路線返回原來的起點,便是具有PTC記憶性能。具有記憶性能的電纜才能長期反復使用。

2.3.4 溫度均勻性能

溫控伴熱電纜的芯帶是由大量的纖細導電網絡形成的PTC并聯單元組成。當伴熱管道任何區段出現料溫及能耗波動時,所在部位的各個PTC元都能直接感溫并獨立做出響應。即時朝著消除波動的方向自動調整各自的輸出功率,溫度低了功率調大,溫度高了功率調小,并按溫度波動的幅度大小,給出功率調幅的大小,以維持整個系統各區段的運行溫度均勻穩定。這是一種微區跟蹤,全線同步,全自動的伴熱保溫過程。

3 主要參數定義

3.1 標稱功率

標稱功率是指在額定工作電壓下、在一定保溫層內以電纜伴熱的管道溫度為10℃時,每米溫控伴熱電纜輸出的穩態電功率。

3.2 溫控指數

溫控指數是指溫度每升高1℃時,電纜輸出功率的下降值,或溫度每降低1℃時,電纜輸出功率的增加值(一般給出最低值)。

3.3 最高維持溫度

在用一定型號的電纜伴熱某一體系時,能使體系維持到的最高溫度稱為該種型號電纜的最高維持溫度。維持溫度是一個相對參數,它與保溫體系的熱損失大小有關,與伴熱電纜的最高表面溫度有關。在使用中如設計得當,可以使體系溫度維持在從最高維持溫度到環境溫度之間的任何溫度。 

3.4 最高曝露溫度

曝露溫度是指外部熱源施加在電纜上的溫度。曝露溫度高于一定溫度后,將開始損壞電纜的電熱性能。這個溫度是溫控伴熱電纜所能承受的最高溫度,稱為最高曝露溫度。

3.5 最高表面溫度

指在良好的隔熱條件下、在額定電壓下工作的伴熱電纜表面所能達到的最高電熱溫度。這一參數對有易燃物料和易爆氣氛的場合是重要的。

3.6 最大使用長度

在單一電源的額定工作電壓下,伴熱電纜有允許使用的最大長度限制,這個長度為最大使用長度。最大使用長度與額定電壓、功率、規格及環境溫度有關。如果使用需要超過最大使用長度,應當另接電源。

4 產品型號及結構

4.1 產品型號規格表示方法

產品型號、規格表示方法如下所示:

結構型式

額定電壓

產品代號

溫度等級

標稱功率

從左向右

1)標稱功率:例如“10”表示標稱功率為10Wm-1。

2) 溫度等級:D表示低溫;Z表示中溫。

3) 產品代號:WK表示溫控型電纜。

4)額定電壓:“1”表示110V;“2”表示220V;“3”表示380V。

5)結構型式:“J”表示基本型、“P”表示屏蔽型、“F”表示防護型。

示例:10DWK2-F

表示:防護型低溫溫控伴熱電纜(如圖1所示結構),標稱功率10Wm-1,額定電壓220V。

4.2 產品型號規格

產品型號規格見表1

表1 產品型號規格(220V)

項 目 基本型 屏蔽型 防護型 標稱功率W/m

低溫系列 DWK-J DWK-P DWK-F 10、25、35、45

中溫系列 ZWK-J ZWK-P ZWK-F 30、40、50、60

4.3 產品結構

(1) 導體(鍍錫銅線1.0、1.5、2.5mm2)

(2) PTC芯帶

(3) 改性聚烯烴絕緣層

(4) 鍍錫銅絲編織屏蔽層

(5) 改性聚烯烴或氟碳樹脂護套層

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