Обогрев резервуара и емкости нагревательным кабелем

При надземном расположении резервуары металлические и ёмкости из стали требуют защиты от замерзания среды.
Например, может возникнуть необходимость защиты труб водопровода пожарных резервуаров от замерзания воды или для поддержания свободного протока воды и предотвращения аварийных ситуаций зимой. Также, когда требуется обеспечить определенную минимальную температуру среды, чтобы избежать проблем, связанных с застоями отходов, коагуляцией или убытками от замерзания - обогрев является неотъемлемым процессом в системе добычи, транспортировки, хранения и выдачи таких замерзающих продуктов.

Защита от замерзания используется для различных бочек и контейнеров, баков башен Рожновского в сельском хозяйстве и промышленности.

Применение обогрева резервуаров нефтепродуктов обуславливается возможностью их загустения, что вызывает проблемы во время слива или залива вязких нефтепродуктов, перекачки и других манипуляций. Например, содержание дизельного топлива при низких температурах недопустимо, в противном случае на стенках емкости откладывается парафиновый налет, что крайне негативно влияет на возможность дальнейшей эксплуатации резервуаров. Поэтому обогрев является единственным способом получения необходимой вязкости нефтяного продукта!

Расчет обогрева резервуара, пожарной емкости, водонапорной башни

Даже если стальной резервуар, водонапорная башня хорошо изолированы, для поддержания заданной температуры материала необходимо компенсировать теплопотери. Это можно сделать, установив нагревательный провод в резервуар, требующий подогрева зимой.

Существует ряд условий, необходимых для расчета требуемой мощности обогрева водонапорной башни, резервуара нефтепродуктов или воды:

• обогреваемый резервуар должен быть изолирован по всей поверхности,

• Кабельный обогрев должен использоваться только для поддержания температуры, а не для ее увеличения (нагрева).

Расчет мощности системы обогрева осуществляется в соответствии с климатическими условиями эксплуатации, объемом жидкости, типом и толщиной используемой теплоизоляции и требуемой температурой самого продукта. 

Требуемые данные для расчета обогрева резервуаров, пожарных емкостей, водонапорных башен:

•  tвн [°С] - температура жидкости резервуара,
• tнар [°С] - температура наружного воздуха,
• Δt = tвн - tнар [°С] - разница температур жидкости и наружного воздуха,
• S[M2] - площадь поверхности,
• d[M] - толщина изоляции,
• λ [Вт/м °С] - теплопроводность изоляции,
• 1.3 - коэффициент запаса системы электрообогрева резервуара.

Формулы для расчета теплопотерь емкости

Теплопотери поверхности емкости: Q = SxKxΔtx1,3[BT]. Коэффициент теплопроводности изоляции толщиной d[м]: К = λ/d[Вт/м20С].

Пример расчета:

tBH = +20 °С,

tНАР = -20 °С,

Δt = 20 °С - (-20 °С) = 40 °С,

S = 10м2,

d = 0,1 м,

λ = 0,04 Вт/м°С.

К = λ/d = 0,04Вт/м°С/0,1 м = 0,4 Вт/м20С. 

Q=SxKxΔtx1,3 = 10M2xO,4 Вт/м20С х 40°С х 1,3 = 208 Вт.

Таким образом, по полученным данным выбираем греющий кабель для обогрева емкостей. Перед Вами стоит выбор: нагревательные провода мощностью 17-20 Вт/м минимальной длиной 15м, тепловые маты, горячий пар, которые могут использоваться для защиты резервуаров от замерзания. Для устройства систем электрообогрева резервуаров могут использоваться терморегуляторы, регулирующие величину обогрева. Система управления позволяет задавать периодиченость подачи тепла, а термодатчики контролировать температуру.

Возможно применение для обогрева труб водопровода наружного саморегулирующего греющего кабеля. Саморегулирующийся эффект заключается в автоматическом увеличении тепловой мощности нагревательного элемента при снижении температуры труб резервуара и наоборот.

Этот эффект основан на применении специальной полупроводниковой матрицы, меняющей свои проводящие свойства в зависимости от нагрева — с уменьшением температуры уменьшается сопротивление матрицы и следовательно увеличивается протекающий ток в системе электрообогрева резервуара, что приводит к увеличению выделяемой тепловой мощности. При возрастании температуры резервуара происходит обратный процесс. Причем каждый участок кабельного обогревателя изменяет свои свойства только от конкретной температуры в данном месте, вне зависимости от других участков. Таким образом, такой обогреватель не имеет возможности перегреться и перегореть даже, если он уложен с перехлестом при монтаже под теплоизоляцией.

Отметим, что при выборе саморегулирующегося греющего кабеля, за счет саморегуляции значительно увеличивается надежность системы подогрева резервуаров для воды и пожарных емкостей, достигается увеличение КПД и существенная экономия электроэнергии.

Установка нагревательного кабеля

На основании теплотехнического расчета, разрабатывается проект системы внешнего электрообогрева резервуара на базе греющего кабеля. Исходя из конструктивных особенностей резервуара и протяженности подводящих трубопроводов, а также, учитывая температурные условия внутри и снаружи резеруара, рассчитывается нужная для поддержания заданной температуры внутри резервуара длина греющего проводника и его технические характеристики. Вопросы монтажа кабельных электронагревательных секций решаются на месте установки резервуара. Существует несколько способов монтажа греющего кабеля на резервуры: спиралеоборазный (полностью обматывают вокруг обечайки), змейкой (нагревательный мат устанавливают только в определенных местах). В зависимости от формы (вертикальный резервуар или горизонтальный) и размеров корпуса применяется один из них.

Нагревательный кабель для электрообогрева труб резервуара следует равномерно укладывать на всей поверхности требующей обогрева. Если это невозможно, греющий мат должен устанавливаться на нижней части стального резервуара. Крепление кабелей осуществляется липкой алюминиевой лентой, клипсами, кронштейнами. Выбор в качестве системы обогрева резервуара нагревательного кабеля мощностью 17-20 Вт/м поможет для защиты его от замерзания зимой. Поддержание рабочей температуры не допускает кристаллизацию продукта и превращения его в лёд, не даёт остановиться необходимым техонологическим процессам работы в зимних условиях, сохраняет вязкость и агрегатное состояние вещества.

Стоимость монтажа обогрева резервуаров определяется моделью используемого оборудования. Это объясняется тем, что каждая система уникальна и имеет свои технические особенности и цены на рынке Украины.