Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Система управления подогревом трубопровода

обогрев трубы

Обогрев трубопроводов призван защищать трубы с водой, газом, нефтью или химикатами от промерзания в зимний период. Система обогрева труб обеспечивает:

• сохранение температуры транспортируемой жидкости;
• продление срока службы трубопровода;
• сохранение агрегатных состояний транспортируемых жидкостей;

Никакая теплоизоляция не может дать гарантии защиты трубопровода от замерзания или кристаллизации вещества. В результате трубы с водой лопаются, нефть густеет и закупоривает трубопровод. Подогрев трубопровода – самая надежная защита. Тепловыделяющим элементом в системе, производящей обогрев труб, является греющий кабель. Управление системой обогрева трубопроводов осуществляется в автоматическом режиме: обогрев включается либо выключается в заранее заданном диапазоне температур.

Тип задачи
Плоско-параллельная задача нестационарной теплопередачи.

Геометрия

Дано
Температура поверхности земли: T_пов = -10°С;
Температура глубинных слоев земли: T_глуб= 0°С;
Температура включения подогрева: T_вкл = +10°С;
Температура отключения подогрева: T_откл = +15°С;
Мощность каждого кабеля: q = 40 Вт/м.

Задание
Смоделировать работу системы управления подогревом трубопровода.

Решение
Эффекты связанные с изменением температуры по длине трубы не учитываются. Предполагается, что температура в каждом сечении трубы одинаковая. Это позволяет решать задачу в плоской постановке, рассматривая только одно сечение трубы.
Мощность кабеля в ELCUT задается в Вт/м³ = погонная мощность (Вт/м) / сечение кабеля (м²).
Изменение температуры во времени моделируется в нестационарной тепловой задаче. ELCUT позволяет связывать нестационарные задачи, используя результат решения одной задачи, как начальные условия для последующей задачи. Таким образом можно сделать серию связанных задач, каждая задача будет моделировать небольшой интервал времени.
Процесс создания задач автоматизирован с помощью Microsoft Excel используя программный интерфейс ELCUT. Временной интервал одной задачи принят равным dt = 1200 c. По результатам решения задачи принимается решение о включении/выключении нагревающего кабеля в последующей задаче. Для упрощения модели предполагается, что датчик температуры вмонтирован в греющий кабель и контролируется именно температура кабеля.

Результаты
Распределение температуры в трубе

График изменения температуры кабеля во времени.

• Скачать файлы задачи