HeatTracingcalculations_SteamandElectrical_

8/17/2019 HeatTracingcalculations_SteamandElectrical_

1/11


2/11

2

Theory: The term “Heat Tracing” is inclusive for two methods used in the conservation oftemperature. The first method is known as electrical heat tracing, and the second isknown as steam tracing.

Electrical heat tracing may be described as an insulated electrical heatingcable, which is spiralled around the process fluid pipe, after which the pipeand tracing is insulated with the appropriate type and thickness of insulationlagging material. While this method of heat tracingmay be installed with

relative ease compared to steam tracing, it is moreexpensive, and poses several risks. The mostimportant of these, being the risk of electric spark,which may cause electric shock or ignite flammablesubstances resulting in explosions or fire. If electricalheat tracing is not carefully controlled, there is also the possibility that the

cable could overheat and damage the pipe or insulation. This also rendersthe tracing cable unusable and the cable needs to be replaced.

Steam tracing is described by attaching a smaller pipe containing saturatedsteam, also known as the “tracer”, parallel to the process fluid pipe. The twopipes are then also insulated together with the specified insulation and

jacketed if necessary. Steam tracing is more labor intensive to install thanelectrical heat tracing, but there are very few risks associated with it. Thetemperature of the tracer also cannot exceed the maximum saturationtemperature of the steam, as it operates at specific steam pressures.

Steam tracing may be done in one of two ways. Bare steam tracing is the

most popular choice as it is fairly easily installed and maintained and it isideally suited to lower temperature requirements. It is simply composed of ahalf inch or three quarters of an inch pipe attached to the process fluid pipe bystraps and both pipes are then insulated together. The other available optionis to make use of cemented steam tracing, during which heat conductivecement is placed around the steam tracer running parallel to the process fluidpipe, (shown in figure 1b), in an attempt to increase the contact area availablefor heat transfer, between the tracer and the process fluid pipe.

It is necessary to foster a better understanding of the heat loss distribution through aninsulated pipe containing steam tracing, before continuing the discussion. For this

purpose, detailed diagrams depicting the cross-sections of the two types of tracingmethods are given below, in figures 1a and b:

In order follow the theoryof the spreadsheet,download thenomenclature sheet inAdobe Acrobat readerformat.


3/11

3

ر و ئ :ته ر ک و ت ن ن ا م ده ه ش ت ف یHeat Tracingگ ش م و و ر ل د م ا د و ش و ی ر ر م ا ک ت ب ر ا ر ف ح ال ت ز ا ی ا ر ي گ و ل ی ج ا ر ب

د و .Steam TracingوElectrical Heat Tracing: ش

Electrical Heat Tracingل ا ي ه ی س ل و ر ل و چ د ي پ ر ا ت م ر و ص ه ب ق ک ي ا ی ع ک ي ر ت ک ل ی ا ت ر ا ر ل ح ب ا ک ک ز ي ای ل م ي ک ش ه ت د ه ش د ي چ ي ه وپ ل و ه ل د ک و ت مTracingش م ا خ ه ض ق ک ي ا ک ع ا ي نب و ی ش ق م ي ا د ع ر ا ی د ب ر.س د

ش و ه ر ل ک ا ن ح ي شElectrical Heat Tracingع و ه ر ت ب ب س ی ن ن ا س ه آ یSteam Tracingب ب م ص ل ن ب ا ق د ش ا ر,ب ا ی د ي ال ا ک ب س ي ه و ر د و ر ب ت ن ا ر ر گ ا ي س ی ب ل ش.و ا ی ب ی م ک ي ر ت ک ل ه ی ا ق ر ا ج ه ک س ي ن ر ي ن ا ي ر ت م ه هم کن ک م تم ي ا ه د و ن د ر ر گ ي گ ش ت د آ ا و ل م ا ع ت ش ا ا ی و ي گ ت ف ر ق گ ر ث ب ع ا ت ب س و"ا ی ش ز و ش س ت ا آ ر ي ا ج ف ن ه ا ر ب ج ن .م

ر گ هElectrical Heat Tracingا ن ب د ت ز ر ا س ل و خ ب ا ن ک د م ش ر د گ ز ح ش ا ي ل ب ا م ت ح د ا و ش ل ن ر ت ن ت ک ق ا د بد و ن و ی ش ه م د ا ف ت س ل ا ب ا ر ق ي ل غ ب ا ت ک ر و ن ص ي ر ا ه د د ک ر ا د د و ج ز و ي ق ن ي ا ا ع ه ي ل و شل ا د د ه ا و ض خ ي و ع ه ت ز ب ا .ي

Steam Tracingد و ش ا ی ب ه م د ع ش ا ب ش ر ا ا خ ه ی ب د ن ر ا د ر ر ب ه د ر ک ت ک چ و ه ک ل و ک ل ز ي د ا و ی ش ل م ي ک ش تن ي ن چ م و Tracerه ی ش ب م ص ر ن ظ د ن ر و ل م ا ي ه ی س ل و ا ل ی ب ز ا و ت م ر و ص د و ب و ی ش ه م د ي م ا ز ن ي ر.ن س ه پ س

د ن و ی ش ق م ي ا ه ع ل و و ل شد و ز ر ز ا ا ي ت ن ر و ر ص ا د ي وJacketingو ی ش ه م د ا ف ت س تSteam Tracing.ا ب س نه دElectrical Tracingب ر ی گ ه م ي ص و ر ت ت ش ي ن ب ا ر گ ر ا ه ک ط ب و ب ر ی م ن م ي ل ا ئ ا س ر م ظ ز ن ی,ا ا ه ک س ي د ر ن ر چ ه

د ر ا ا د د ر و ص خ ا ی.خ ا م ن د م ر ض ز Tracerد ر ا ت ش ي د ب ن ا و ی ت م وmaxن ع ش ا ب ش ر ا ا خ ی ب ا م .د

Steam Tracingو ی ش م م ا ج ن ش ا و و ر ه د :ب

Bare Steam Tracing -1 Cemented Steam Tracing -2)ن ا م ي )س

Bare Steam Tracingص ه ن ه ب ج و ا ت ا,ب ر ي م ع ی و ت ز ا د ن ه ا ا سر یآآ ا ر د و ب ش ا ی ب ه م ن ي ز ن گ ي ر ت ج ي ا رد ش ا ی ب ب م س ا ن ز م ا ي د ن ر و ن م ي ي ا ی پ ا ه ا م ه ی.د ل و ک ل ش ي و ن ر ي ر ا ا/"د ل"ي ا ي ه ی س ل و ه ل ی ب ي ا ه ه م س ا ت ب

ی ل م ص ت ی م ل ص نا و ی ش ق م ي ا م ع ا ه ه ب ل و و ل ر د د و ه و .ش

ز ه ا د ا ف ت س ر ا گ ي ش د و ن(Cemented Steam Tracingر ا م ي ی)س ا ن ا س ع ر و ز ن ن ا ا م ي ن س ر آ ه د د ک ش ا ی ب مه و ت ف ر ر گ ا ر ن ق ی آ و ل ر ا ي ط س ت خ ا ز ا و ه م ی ب ت ر ا ر ل Steam Tracerح ک ر ش ه د د ک ر ي ی گ ر م ر ب ا د Bر

ت س ه ا د ه ش د ا ن د ا ش ی .ن ت ر و ه ص ی ب ح ا ر ن ط ي نا ي ا ب ی ر ت ر ا ر ل ح ا ق ت ن ع ا ط ق ح م ط ن س ي ر ت ش ي ه ب ت ک و Tracerسد ن ی ک م م ه ا ر ر ف ظ د ن ر و ل م ا ي ه ی س ل و س.ل م ا ز م ال ي ز ا د ر پ ث ب ح ه ی ب م ا د ه ا ه ب ک ن ي ا ز ل ا ب ا ق ج ن ي ر ا ید ر ت ه ک ب ر د

ل م ا ه ش ر ک ا ق د ي ا ه ی ع ل و ک ل ق ي ي ر ز ط ی ا ت ر ا ر ف ح ال ت ع ا ي ز و ز ت م ا ي ش ا ه ب ت ش ا شStream Tracingد ا ی ب .م

ظ ن ن م ي ی ا ا ر شب و و ر ا د ه ب ل و و ل ت د ا ي ئ ز ل ج ک ر ش هTracingو د ا ن د ا ش ی ن ع ط ق ش م ر ت ب ر و ص د ب ه ش ت ف ه گ کت س ه ا د .ش

Because the area around the process fluid pipe and tracer cannot beaccurately described simply by assuming perfect cylindrical geometry,provision had to be made for a realistic impression of the true geometry.Detailed derivations of formulas are included in Appendix 1 .


4/11

4

Heat transfer across a surface occurs according to the following equation: (Coulson & Richardson, 1999:634-688)

ی و س س و ر ل پ ا ي ه ی س ل و ف ل ا ر ط ه ی ا ي ح ا ه ن ک ن ي ت ا ل ه ع ک ا Tracerب ت ي ر و ص ن ب ا و ی ت م ا ن رر ل د م ا ه ک ن ا و تت ف ر ر گ ظ ب,ن س ا ح ر م ن د ت آ ا ي ئ ز ه ج ک د ر ي ی گ م م ا ج ن ه ا ل و ف ل ا ر ط ت ا ح ا س ی م ع ق ا ه ی و س د ن ق ه ب ر ط ب

1 Appendixس ه ا د ه ش د ر و .آ

د و ی ش ه م ب س ا ح ر م ي ل ز و م ر ق ف ب ح ط ط ک س ف ي ا ر ط ت ا ر ا ر ل ح ا ق ت ن :ا

(2.1)

د ت ف ی ا ق م ا ف ت ا ا ه ن ر آ ت د ر ا ر ل ح ا ق ت ن ه ا ف ک ل ت خ ی م ح ا و ن ن د ر ص ک خ ش ی م ا ر ن ب ي ي ا ت پ ال د ا ع د,م نب ه ا د م :ت آ

(2.2)

ی ا ر نBare Tracingب و ی ش ج م ت ن ر م ي ی ز ا ه ل و م ر :ف

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)


5/11

5

(2.11)

(2.12)

ح ط ن س ي ر ت م ر ن گ د ر ص ک خ ش ی م ا ر د ب ع ه ی ب ل د ا ع بBare Tracingم ن ز م ت ا س ه ا د ه ش د ا ف ت س :ا

(Le Roux, D.F. (1997) “Thermal Insulation and Heat Tracing”, Guideline

presented by D.F. le Roux, Secunda)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

ی ا ر ن(Cemented Tracingب ا م ي ن)س ه ا د ق ش ت ش ر م ي ی ز ا ه ل و م ر :ف

(2.16

)

(2.17)


6/11

6

(2.18)

(2.19

)

(2.20)

(2.21)

(2.22)

(2.23)

(2.24)

(2.25)

م ر رف ر ب ي ل ز حو ط ن س ي ر ت م ر ن گ د ر ص ک خ ش سCemented Tracingی م ه ا د ه ش د ا ف ت س :ا


7/11

7

(2.26)

Where

(2.27)

vs. NPS. (Table 3)tfor a table of qAppendix 2Refer to

Experimental:The cross sections of the bare traced and cemented traced pipes are given in figures 3aand 3b, respectively. These figures illustrate how the geometric approach was used indescribing the heat loss through the system, taking into account that sphericalgeometry was not assumed.

: ب ر ج تش و و ر ر د ا د ه ه ل و ع ل ط ق ح م ط یCemented TracedوBare Tracedس ا ه ل ک ق ش ب بb وaط ي ت ر ت ب

د ن ه ا د ه ش د ا ه.د ن و گ ه چ د ک ن ه ی د ن م ا ش ا ن ه ل ک ن ش ي را م د ت س ي ر س ت د ر ا ر ف ح ال ت ی ا ا ر ر ب ظ د ن ر و ی م س د ن ح ه ط ست س ه ا د ش ه ن ت ف ر ر گ ظ ر ن ت د ا ب س ا ح ی م ا ر ی ب و ر ی ک س د ن ح ه ط ت س س ص ا خ ش ه م ر ک و ط ن ا م ه و ه د ه ش ت ف ر ر گ ظ .ن


8/11


9/11

9

ه ي ب ر ش ا ز ف م ا ر ر ن ص د خ ش ی م ا ه ر ي ق ت ی م گ م د و ه ن ه ا د ه ش د ر و ر آ ي ت ز م س ر ق ی د ح ا ر ی ط ا ر ل ب ق ت س ی م ا ه ر ي غ ت مد ن ش ا ی ب ی م ز ا . : س

Time, s Pipe Length, (0 to maximum length for steam

trap), m Steam Pressure, (240 to 1700kPa) Nominal process fluid pipe size, (0.5 to 48 inches) Amount of available tracers (0 to 5) Nominal pipe size of tracer pipe, (0.5 or 0.75 inches) Insulation thickness, (0 to process fluid pipe diameter), m Emissivity of insulation lagging (0 to 1) Ambient Temperature, (-10 to 50 C) Wind velocity, (0 to 72km/h)

The dependent variables for the simulation were as follows:

Annulus Temperature, (Process fluid temperature to SteamTemperature)

Saturated Steam Temperature, (126.1 to 204.3 C) Steam Consumption, (0 to 50kg/h) Process Fluid Temperature, (0 to 600 C) Pipe Outer Radius, (10.668 to 609.62mm) Pipe Wall Thickness, (1.3974 to 15.6869mm) Pipe Inner Radius, (6.401 to 1219.2mm) Pipe Wall Thermal Conductivity, (16 to 401W/mK) Steam Tracer Outside Radius, (6.35 to 9.53mm) Maximum Tracer Length, (30 to 60m) Thermal Conductivity of insulation (0.01241 to 0.1120 W/mK) Average Insulation Temperature, (Ambient temp. to Steam temp.) Surface Temperature, (N/A), K Surface Film Coefficient, (N/A), W/m 2K

د ل ب ئ ا س ن م ي ر ت م ه ز م ی ا ک دي و ی ش ه م ل و ط ل د خ ر ا ن و ر آ ه د س و ر ل پ ا ي ه س د ک ش ا ی ب ی م ي ا م ل د ق ا د ن ح د ر و ت آ سا ر م گ ي ت د ا ع ال ط ی ا ل ف بو ر ص ن م ا ز ي ه و م ر ا و ي ی د ا م د د ن نن ش ا ی ب م م ه ز م ي ر ن هInterface.ا د ی ش ح ا ر ط

ل ک ر ش ی د ز ا ه س ي ب ی ش ا ر رcب ت و د س ه ا د ه ش د ا ن د ا ش سMicrosoft Excelن ه ا د ه ش ت ش و .ن


10/11

10

ر ت د ا ب س ا ح ت و م ا ي ئ ز ی چ ح ا ر نAppendix 1 ط ه ا د ه ش د ر و ر.آ ی و د د ا د ر ا ر ر ق ي ه ی غ و ي ک ش ی ي ی ط ح ا ر ط

ه ب ر چ ی ه ر ي گ ر ا ک ت ب ه رج ت ش سي ه ا د م ش ا ج ن ا ا ه ض ر د.ف ا ع ر م ت ش ي نب ه ا د م ت آ س د ی ب ه ا ي ا ت پ ر و ص ا ب ر,ه ه ده د م ت آ س د ه ب د ی ش ف ر ع ع م ب ا ن ز م ا ا ه ه ل د ا ع ز م ی ا ض ع ل ب ا ن ح ي نع ز.ا ی ا ر ي گ و ل ی ج ا ر م ب ز ت ال ال د ا ع ی م م ا م ت

د ن ه ا د ه ش د ر و ر آ ه د د ا ت س ر و ص ه و ب د ا ط د س م ب ا ه ب ه ا.ا د ا ف ت س ا ا ن و ب ا م ز م ت ه ر و ص ت ب ال د ا ع س م پ لس ر ح ا ر ک تد ن ه ا د د.ش ش ا ی ب ی م ج و ر م خ ا د ی و ک د و ر م و ا د ه ک ک ن ي د ا ر و ر م م د ا ه ب ز ا ی ا ر ي گ و ل ی ج ا ر ه ب ی ب د و ر ت و م س هق ي ب

ه ه ب ح ف ت ص س ا ت ر م ر س ی د ب گ آ ن ه ر ا ب ی ه ج و ر ه و خ ح ف پ ص ت چ م ر س د د ر گ ز ن ه ر ال ب ا ل ب و د ر ج ز د ا سد ر و ی خ م م ش .چ

ن ي د ه ب د ک ش ا ی ب و م ز ش ا ی ب و ن ت م ر و ص ر ب ت ش ي ی ب د و ر ت و م س یق ت م ح ا ا ر ا ر ه ه د ا ن د د ر د ک ر ا ر و ا ب ک ي ت ر تد ن ر.ک ی ا ا ه ک ي ن ک ز ت ن ا ي ن چ م سه ه ا د ه ش د ا ف ت س ت ا م س ن ق ي ر ا ت د ا ب س ا ح ر م م د ز ر ال ي د ا ق ه م ه ب د ن ه ی.ع د ا ر ب

ا ت ت س ي ف ا ه ک د ن ن ه ک د ا ف ت س ص ا خ ل ش ا ث ن.Sch NoوNPS م ب ک ا خ ت ن ا ا ر ر ظ د ن ر و ل م ا ي ه ی س ل و هل م ا ن ر ا ب تی ج ر ا ر خ ط ک ق ي ت ا م و ت ت ا ر و ص ط,ب یق ا ر د ب ر ا د ن ا ت س ق ا ي ق ر د ي د ا ق ه م ی ک ل و د ز ج ا ا ه ر ل و ت ل م ا خ ی و ض ل خ ا دد ر و ت آ س د د ب ر ا ا د ه ر ل و ی ل ا ه ز ي ا .س

ق ي ا د ع ا و س م ن ع و ج و ت ن س ي ف ا ط ک ق ه ف د ن ن ه ک د ا ف ت س ص ا خ ن ش ي ن چ م ا,ه خ ر ب ا ش ی,ف ا ر ه ب م ا ن ر ه ب ط ک ي ح ی م ا م د ی ا ر ف ب ل ت خ ر م ي د ا ق ه و م د ر ر ب ا ک ق ب ي ا ط ع س و ت ی م ا م ه ی د ب س ا ح ز kم گ ي ا ا ج ا ر یه ي ا ن ا س ت ر ي ل ب ا ا ق د ت ن ی ک رص خ ش ی م ت ر ا ر صح خ ش ی م ا م ر د ش(د ا ی ب ا م م ز د ی ا ع ب ا ی ت ي ا ن ا س ت ر ي ل ب ا ه ق ک ن ي ه ا ه ب ج و ا ت ر)ب و ت آ س د ا ب .ر

ی د ع ب ر ا ش ت ن ت ا ي ل ب ا ن ق ي ن چ م ه ه م ا ن ر ي)Lagging Emissivity(ب ح ی م ا م ا د ه ب ا ر م ا ه ت,ر ع ر ح و س ط ی س ا مه د ر ر ب ا ک د ب ا وب ر ي ی ب ح ط ب س ي ر ق ض ي ق ر د ا د ق ا م شت ا ق ب ي ق ر د ا ي س ت ب س م ا ز ه ال ک د ر و ت آ س د ا ب ه.ی ر م ا ن ر ب

ا خ د ت ش ا ی ب ی م ح ط ی س ا م ر د ث ک ا د ه ی ح ب س ا ح ه م ر ب د ا ن ق ي ن چ م ه ه ج و ا ت د ب د ر گ ل ن ن س ر ه پ ج و ت ی م ر هط ک ن ي ه از د ا ي ا ب ی ن ح ط ی س ا م د د ر ا د ن ا ت س ق ا ب ن ط ز ک و ا ج د ت ا ر گ ي ت ن ا ه س ج ر ن.د د ي ه د م د ث ص ع ا ن ب ي ز ا ر ا ت ش ي ی ب ا ه ا م د

م ر ت ث ر ا ن د ا ر گ ر ا هک ل و ط ل ا خ س ب اا و .د شخ


11/11

11

ه ب س ا ح ه م ل و ز ل ی ا ص خ ش ل م و ی ط ا ر م ب ت س ي ز س ی ا ت ر ا ر ت ح ا ف ل ن ت د ر ص ک خ ش ا م ز ب ي ر ن ا خ ف ب ر ص ن م ا ز ي مد ي د ر ت .گ ر و ص ر ب ا خ ت ب ر ا ر ف ح ال ت ع ا ب ا ی ت ر ي ذ پ ا ر ن ي ي لغ ا گ ع چ ب ا ه ت ج ي ت ر ن د و د ش ا ر,ی ب ا د ق ه م ک ي م ا گ ن ه

د و ر ن ب ي ز ب ت ا ر ا ر ز ح ی ا ص خ ش ل.م و ر ط ث ک ا د ا ح ن ب ي ر Tracerو ا ا ه د ط ب ا ه.ر ز ا ر ت ا خ ع)Fresh(ب ا ب ش و اد د ر ی گ ز م ا م ب ت س ي ه س س ب پ ر.س ا خ ه ب ل ک ت ر ي ث و ت م ا ي ل م ن ع ي م ض ی ت ا ر خ)Steam Trap(ب ر آ رد ث ک ا د ح

د د ر ب گ ص د ن ي ا ه ب ل و ر ل ث و ل م و نط ع ک م د ج و ر خ ه د ت ف ر ل گ ک ه ش ا ک ی ر ش ل ا گ ی چ م ا م ا ت ه.ت د ي ل ا گ ع چ ي ا ن م ي ار ا خ ه ی ب ي ه ی ت ا ر د ب د ج ت م س ن ا ک م وم ر ر ا ک .ب

ی ا ر م ب ز ت ال ا ب س ا ح ک م ي ت ا م و ت ت ا ر و ص ه ب م ا ن ر ا ب د ت ر ه ک د ا ف ت س ن ا ا و ی ت ف م ل ت خ ر م ي د ا ق ا م ی ب ا ی ه ز ا ه س ي ب ز ش اي ل ر ک ب ر ا ا ک د ت ر ا ز د ا ي ط ن ق ا ف ه ن ي م ا ا م د و ت ه م د ا ج ن ا ا ی ر ي ا ه ب ن ا و ه ج ن ب د ي س یshortcutدر گ د ا ه س ا ب د ت ن ز ا ب ر

د ن و م ش ا ج ن ت ا ا ب س ا ح .م

Date post:	06-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	ghostamir
View:	214 times
Download:	0 times

HeatTracingcalculations_SteamandElectrical_

Documents