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1 概述

  温控伴热电缆(简称电缆)又称自调控电伴热线或自限温电热带。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 工作特点

— 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

温控伴热电缆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;

— 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

— 无环境污染。

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 高聚物与炭黑的共混物。

2.2 工作原理

温控伴热电缆的电热元件,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 电缆工作性能

2.3.1 功率自调性能

伴热电缆的电热功率是随温度升高而自动减少,或随温度降低而自动增大。

2.3.2 自限温性能

伴热电缆通电发热时温度升高、电阻增大,当电阻达到极大时,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。

2.3.3 PTC记忆性能

伴热电缆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。

2.3.4 温度均匀性能

温控伴热电缆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维持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最大长度限制,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。

4 产品型号及结构

4.1 产品型号规格表示方法

产品型号、规格表示方法如下所示:

结构型式

额定电压

产品代号

温度等级

标称功率

从左向右

1)标称功率:例如“10”表示标称功率为10Wm-1。

2) 温度等级:D表示低温;Z表示中温。

3) 产品代号:WK表示温控型电缆。

4)额定电压:“1”表示110V;“2”表示220V;“3”表示380V。

5)结构型式:“J”表示基本型、“P”表示屏蔽型、“F”表示防护型。

示例:10DWK2-F

表示:防护型低温温控伴热电缆(如图1所示结构),标称功率10Wm-1,额定电压220V。

4.2 产品型号规格

产品型号规格见表1

表1 产品型号规格(220V)

项 目 基本型 屏蔽型 防护型 标称功率W/m

低温系列 DWK-J DWK-P DWK-F 10、25、35、45

中温系列 ZWK-J ZWK-P ZWK-F 30、40、50、60

4.3 产品结构

(1) 导体(镀锡铜线1.0、1.5、2.5mm2)

(2) PTC芯带

(3) 改性聚烯烃绝缘层

(4) 镀锡铜丝编织屏蔽层

(5) 改性聚烯烃或氟碳树脂护套层

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