ELEKTRIČNO USMERENO GREJANJE

Zagrevanje cevovoda koji transportuju materijale ili fluide, izvodi se da bi se ti materijali ili fluidi zagrejali i održavali na nekoj potrebnoj procesnoj temperaturi ili da bi se omogućio njihov transport promenom viskoziteta.

Neki materijali koji se koriste u proizvodnim procesima (voskovi, smole, bitumen, konditorske smese…) su na normalnoj temperaturi okoline u čvrstom agregatnom stanju, a radi pretakanja u rezervoare, transport kroz cevi ili procesnu obradu potrebno je da se zagrevanjem prevedu u tečno stanje. Takođe, jedan broj materijala i proizvoda su na niskim temperaturama gusti (mazut, sirova nafta…), a zagrejani se efikasno tansportuju kroz cevovod.

Vodovodne cevi i oprema za crpljenje, transport i korišćenje vode često se oštećuju zbog smrzavanja vode, a pratećim zagrevanjem i održavanjem temperature vode iznad tačke smrzavanja taj problem se bezbedno otklanja.

U proizvodnim procesima mnogi fluidi koji se prenose crevima sa pratećom opremom zahtevaju česte promene radne temperature ili sprečavanje zbog promene temperature, prelaze u drugo agregatno stanje. Pratećim zagrevanjem i kontrolom temperature u uskim i za taj fluid kritičnim granicama uspešno se održavaju zahtevani proizvodni režimi.

Obrada i rukovanje mnogim vrstama proizvoda u praksi veoma se teško može obavljati zagrevanjem parom kao nosiocem toplote. Procesnu temperaturu često je potrebno održavati vrlo preciozno prema zadatim vrednostima, a u nekim slučajevima temperatura koju je potrebno održavati isuviše je niska da bi se za njeno održavanje koristila para (ispod 100°C).

POTREBNI PODACI ZA PRORAČUN PRATEĆEG ZAGREVANJA

Da bi se ispravno odabrala odgovarajuća oprema (tip grejnog kable, termoregulatori,
prateći pribor,toplotna izolacija,…) za prateći grejni sistem, potrebno je unapred obezbediti sledeće podatke i uvažiti ih u proračunu:

1. Dimenzija cevi, dužina i debljina zida, oblik cevi itd.
– Koristi se da bi se utvrdio toplotni gubitak zapremine proizvoda u njoj, da bi se odredio unutrašnji prečnik toplotne izolacije i ukupna dužina grejne instalacije.

2. Vrsta materijala od kojeg je cev izrađena (čelik, aluminijum, bakar, plastika…)
– Koristi se da bi se utvrdilo dozvoljeno toplotno opterećenje u W po dužnom metru grejnog kabla, maksimalne temperature opterećenog grejnog kabla (npr. kod plastične cevi da ne dođe do deformacije usled previsoke temperature na cevi).

3. Vrsta i debljina toplotne izolacije koja se ugrađuje
– Koristi se da bi se proračunao toplotni gubitak po dužnom metru cevi

4. Broj i vrsta ventila na cevovodu
– Koriste se da bi se utvrdio način pologanja grejnog kabla i povećanje dužine grejnog kabla zbog oblika i vrste ventila.

5.Mesto gde je smešten cevovod, da li je otvoren ili zatvoren prostor, pod zemljom i da li je u ,,S” zoni.
– Koristi se da bi se odredila vrsta mehaničke zaštite toplotne izolacije,a za “S” zonu izvedba električnih spojnih mesta za tu primenu.6. Procesna temperatura koju treba odrzavati
– Koristi se u proračunu grejnog sistema.7. Minimalna temperatura okoline
– Koristi se u proračunu grejnog sistema.8. Raspoloživi električni napon mreže
– Koristi se da bi se odabrao odgovarajući napon grejača koji može da bude od 12 do 400 V, jednosmernog i naizmeničnog napona.9. Maksimalna temperatura na koju se proizvod može zagrevati.
– Koristi se u proračunu grejnog sistema.10. Specifičnu težinu, toplotu i tačku topljenja
– Koristi se u proračunu grejnog sistema.11. Podaci o kretanju materijala ili proizvoda
– Koristi se da se utvrdi koji delovi cevovoda mogu kombinovati za usmeravanje toplote pod kontrolom jednog termostata.PRORAČUN USMERENOG (PRATEĆEG) GREJNOG SISTEMA

Kada su poznati napred navedeni podaci može se pristupiti dimenzionisanju grejnog sistema.
Prvi korak je utvrđivanje potrebne količine toplote za usmereni grejni sistem. Ukupna potrebna količina toplote za prateće grejanje :

QUk= QI Qm 6W , gde je:

Qi  – toplotni gubitak kroz toplotnu izolaciju
Qm – potrebna toplota za zagrevanje medija koji se zagreva

Toplotni gubitak kroz toplotnu izolaciju za 1 m dužine cevi, uprošćeno se proračunava iz:

Qi = q * Δt [W/m] gde je :
q = toplotni gubitak u W / mK
Δt = razlika temperature na površini cevi i okolnog prostora u K
q = 2 * pi * λ / Ln Ds*Du
λ = koeficijent toplotne provodljivosti toplotne izolacije u W / mK
ds = spoljašnji prečnik izolacije
du = unutrašnji prečnik izolacije
(ujedno i spoljašnji prečnik cevi)

Potrebna toplota za zagrevanje medija dobije se iz:
Qm = m x C x Δt [W] gde je :

m = mesa medija (proizvoda, materijala)
c = specifična toplota medija u kJ / kgK
Δt = razlika temperatura na površini cevi i okolnog prostora u K
Kada se proračuna ukupna potrebna toplota Qu K u W, a uvažavajući parametre
iz napred pribavljenih podataka, određuje se vrsta električnog grejnog kabla prema tehničkim podacima o grejnim kablovima.

Dijagram za određivanje približnih gubitaka toplote kroz toplotnu izolaciju prikazan je na slici. Grejni kablovi polažu se čvrsto uz zagrevanu cev podužno ili obmotavanjem (zavisno od potrebne toplote).

Regulaciju procesne i radne temperature potrebno je izvoditi preko termoregulatora sa nalegajućim temperaturnim senzorom na cev ili putem daljinske merne sonde.

Pažnja:

Obavezno proveriti maksimalnu temperaturu odabranog grejnog kabla iz tabela.Maksimalna temperatura koju grejni kabal trajno izdržava mora biti veća od temperature koju razvija neki drugi toplotni izvor (npr. parni vod i sl.)