Трубы ППУ с греющим кабелем

Предварительно изолированные трубы в пенополиуретановой (ППУ) теплоизоляции могут использоваться для транспортировки различных веществ. Некоторые из них для обеспечения нормальных условий перекачки требуют должны находиться в определенном температурном диапазоне.

Вот лишь примеров. Известно, что вода переходит в твердое агрегатное состояние (т.е. замерзает) при температуре 0 градусов С. Очевидно, что транспортировка льда по трубопроводу невозможна (или, если речь идет о водо-ледяной смеси, сильно затруднена). Кроме того, лед занимает несколько больший объем, что может привести к физическом повреждению труб. Для того, чтобы избежать негативных последствий замерзания, необходимо поддерживать плюсовую температуру воды.

При понижении температуры увеличивается вязкость нефтепродуктов, что крайне затрудняет процесс их транспортировки по трубопроводам. Нагрев позволяет не только облегчить их перекачку, но и избежать преждевременного износа дорогостоящего оборудования – прежде всего, насосов.

Особенно остро проблема обогрева трубопроводов в России стоит зимой (в средней полосе). Кроме того, обогрев труб необходим практически в течение всего года в регионах с суровым климатом (например, на Крайнем Севере).

Решением проблемы служат предварительно изолированные трубы в теплоизоляции ППУ с греющим кабелем. Принцип их действия основан на т.н. поверхностном эффекте (скин-эффекте).

Суть этого физического явления заключается в том, что переменный ток, проходит через проводник не по всему его сечению, лишь по относительно тонкому поверхностному слою, что приводит к его интенсивному нагреву. При этом выраженность проявления скин-эффекта увеличивается по мере увеличения частоты тока. Конструктивно трубопровод с системой обогрева устроен следующим образом. На трубе закреплены нагревательные элементы (кабели); их может быть от одного до трех в зависимости от диаметра трубопровода и необходимого количества теплоты.

Каждый такой элемент представляет собой трубу из углеродистой стали, диаметр которой варьируется в диапазоне от 20 до 50 миллиметров при толщине стенки около 2 миллиметров. Внутри располагается изолированный немагнитный проводник сечением в 30-50 кв. мм. Обычно он изготавливается из меди или алюминия. В нем (немагнитном проводнике) скин-эффект не возникает: ток течет по всему сечению. Именно поэтому он почти не греется.

На конце плеча трубопровода проводник соединяется с трубой, образуя замкнутый контур; между ними подается переменный ток. Параметры подаваемого на греющий кабель тока определяются по особым формулам, и могут меняться в зависимости от необходимого тепловыделения, а также длины обогреваемого участка трубопровода.

Следует отметить, что потенциал наружной поверхности греющего кабеля (трубы) остаётся нулевым: наружная труба хорошо заземляется, и работает как экранирующий элемент. Это обстоятельство делает систему обогрева, построенную на скин-эффекте, совершенно безопасной – как в аспекте пожарной, так и электробезопасности.