电伴热带设计方案需要根据具体应用场景（如管道防冻、屋顶融雪、工艺保温等）、环境条件、热损失计算以及安全要求进行综合设计。以下为通用设计框架及关键步骤：
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### **一、设计基础参数**
1. **应用场景**
- 管道/设备防冻、维持工艺温度、屋顶融雪、罐体保温等。
2. **环境条件**
- ***低环境温度（℃）、管道材质、直径、长度、保温层材料及厚度。
3. **被伴热介质要求**
- 维持温度（如防冻需≥5℃，工艺保温需≥50℃等）。
4. **电源条件**
- 电压（220V/380V）、防爆要求（Ex d/IIC T4等）、安装位置（室内/室外/腐蚀性环境）。
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### **二、热损失计算**
热损失（Q）是电伴热设计的关键，需通过公式计算：
[ Q = frac{2pi lambda (T_m - T_a)}{D ln(D/d) + 2lambda / h} ]
- ( T_m )：维持温度（℃）
- ( T_a )：***低环境温度（℃）
- ( lambda )：保温材料导热系数（W/m·K）
- ( D )：保温层外径（m）
- ( d )：管道外径（m）
- ( h )：表面散热系数（通常取8-12 W/m²·K）
**简化估算**：若保温良好，可按经验值选择伴热带功率（如10-30W/m）。
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### **三、电伴热带选型**
1. **类型选择**
- **自限温电伴热带**：自动调节输出功率，适合低温防冻（-50℃~65℃）。
- **恒功率电伴热带**：功率稳定，适合高温维持（***高可达150℃）。
- **MI矿物绝缘电缆**：耐高温（可达600℃），适用于危险区域。
- **防爆型**：化工、石油等危险区域需符合Ex认证。
2. **护套材质**
- 氟塑料（耐腐蚀）、不锈钢（机械防护）、PVC（普通环境）。
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### **四、功率与长度设计**
1. **总功率需求**
[ P_{total} = Q imes L imes S ]
- ( Q )：单位长度热损失（W/m）
- ( L )：管道长度（m）
- ( S )：安全系数（1.2~1.5，考虑电压波动或老化）
2. **单根电伴热带长度限制**
- 自限温型：通常≤100m（避免启动电流过大）；恒功率型可更长（需分段供电）。
3. **回路设计**
- 并联多个回路，确保单回路电流≤电伴热带额定值。
- 阀门、法兰等散热部位需额外缠绕。
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### **五、温控系统**
1. **自限温电伴热带**：无需温控器（内置PTC特性）。
2. **恒功率电伴热带**：须***配温控器（机械式或数字式），设置启停温度。
3. **监测要求**：高危区域需温度传感器+报警系统。
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### **六、安装设计**
1. **敷设方式**
- 平行贴敷（单/双回路）或螺旋缠绕（高散热区域）。
- 缠绕间距计算：[ S = frac{pi D}{N} ]（N为每米管道缠绕圈数）。
2. **配件清单**
- 电源接线盒、尾端密封盒、铝箔胶带（增强传热）、防爆扎带、温控器。
3. **电气保护**
- 漏电保护开关（30mA）、过载保护、接地系统。
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### **七、安全与规范**
1. **防爆认证**：危险区域需符合ATEX/IECEx/GB3836标准。
2. **电气安全**：绝缘电阻≥20MΩ（500VDC测试）。
3. **环境防护**：室外安装需IP65以上防护等级。
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### **八、示例方案（管道防冻）**
- **参数**：DN100钢管，长度50m，保温层50mm岩棉，环境-20℃，维持5℃。
- **热损失**：计算得Q=15W/m。
- **选型**：自限温电伴热带（20W/m，220V，防爆型）。
- **安装**：单回路平行敷设，配机械温控器（启3℃/停8℃）。
- **配件**：2个电源盒、1个温控器、50个不锈钢扎带。
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### **九、注意事项**
1. 避免交叉重叠（自限温型除外）。
2. 严禁超温运行（如蒸汽吹扫时需断电）。
3. 每年检测绝缘电阻及温控系统。
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