防爆电加热器种类很多，本文仅限于讨论用于仪表箱（柜）防冻以及维持温度的防爆电加热器。仪表箱用防爆电加热器主要用于防爆区域中仪表保温箱、分析采样系统的预处理箱、分析柜，分析小屋的防冻以及维持温度。常见的伴热方式有蒸汽伴热和电伴热，但电伴热是未来的发展趋势。

防爆电加热器的种类

按照热传递方式，仪表箱用防爆电加热器可分为传导加热器和对流加热器。

传导加热器

传导加热器的形状为金属块或金属板，直接安装在阀组上加热或通过金属安装板传热给阀组或仪表。传导加热器的能耗比带散热片的对流加热器少，通过金属进行热传递比通过空气进行热传递效率高很多。为便于热传递，传导加热器表面平坦，因此要求被加热仪器装置部分也有一个平坦表面，用于安装固定加热器，并增加接触面积。使用传导加热器时，对仪表箱的密封和保温没有要求，仪表箱内的温度仍然可能低于零度，但箱内需要防冻或维持温度的物体（阀组，仪器等）却能够接收传导加热器的热量，达到温度要求。

对流加热器

仪表箱内的空气作为从加热器到被加热仪器的热传递介质，对流加热器对整个空间进行加热。对流加热器的优点是任何形状的装置（规则的或不规则的）都能被加热；其缺点则是仪表箱必须充分密封、保温隔热，以使仪表箱的热损失降到最低，对流加热器带有散热翅片，以增加散热面积。

按照电阻和功率的变化，仪表箱用防爆电加热器可分为恒功率加热器和自限温加热器。

防爆区域温度等级的最高允许温度是T1：450℃，T2：300℃，T3：200℃，T4：135℃，T5：100℃，T6：85℃。防爆加热器的表面温度不能超出温度等级的限制，这可以通过以下两种方式实现。

恒功率加热器（固定电阻）

INTERTEC对流加热器 Microtherm, Multitherm 和Varitherm 中有一个具有固定电阻的发热元件。发热元件中内嵌一个热熔丝，当温度接近温度等级的最高允许温度时，热熔丝将熔断，电加热器烧毁。

自限温加热器（可变电阻）

自限温加热器的电阻随温度的升高而加大，电阻越大，功率越小，输出热能越低。

加热器在很高温度时发热很低，因此保证了加热器温度不会超出防爆区域温度等级的允许温度。自限温加热器通常用于需要较小热功率的情形，大约100W左右。

仪表箱，电加热器和维持温度的建模分析

模型中有3种温度和2个热传递过程。3种温度：电加热器表面温度，箱内要求的维持温度，外界环境温度。2个热传递过程：A. 仪表箱内部向外部环境传热，10℃向-25℃度传热；B. 加热器向仪表箱内部传热，T3时，150℃向10℃传热，T4时，90℃向10℃传热。

热传递功率：Q（功率）= S（表面积）×  K（导热系数） × ΔT（温度差）；热传递过程A：温度差ΔT = 箱内维持温度－环境温度；热传递过程B：温度差ΔT = 电加热器表面温度－箱内维持温度。热传递过程B的功率应大于A，才能保证仪表箱内维持温度。

仪表箱的热损失计算

仪表箱的热损失＝仪表箱内部向外部环境的热传递功率＝仪表箱表面积× 仪表箱导热系数×仪表箱内外温度差。

需要的已知条件：仪表箱的外形尺寸（高宽深）， 仪表箱保温层的厚度（如果没有保温层，则为零），仪表箱内需要的温度，外部环境的最低温度。

通过INTERTEC软件计算，结果如表1所示。

电加热器的应用选择

选择仪表箱用防爆电加热器之前，需要的已知条件：

防爆区域温度等级：T3，T4或T6。

仪表箱内要求的温度：防冻5℃；维持普通温度：10、20、30或40℃；维持高温：T3时 50~140℃， T4时50~80℃。

仪表箱的热损失（热传递功率）。

电加热器的选择

电加热器的功率应该大于等于仪表箱的热损失功率，例如：如果仪表箱的热损失功率是80W，那么电加热器的功率应该选100W。

1．防冻和维持普通温度

传导加热器局限于加热阀组等少数应用，对流式空间加热器应用广泛。自限温型对流式空间加热器功率较小，100W左右，主要应用于防冻保护。恒功率型对流式空间加热器应用最为广泛，可用于防冻，维持普通温度10~40℃，维持高温50℃以上。

为了防止当电加热器温度接近温度等级的最高允许温度时电加热器烧毁，恒功率型对流加热器必须与温控器同时使用。温控器控制仪表箱内的维持温度，当达到维持温度时，温控器切断电源，电加热器不再加热，避免电加热器的表面温度接近温度等级的最高允许温度；当温度下降到一定温度时，再由温控器接通电源继续升温，通过反复工作使箱内温度保持在一定范围之内。

使用对流加热器时，加热器周围要有充足空间以利于气流循环并且散热片不能被覆盖，否则电加热器产生的热量不能完全散出，留在电加热器本体，导致电加热器温度过高，达到温度等级的最高允许温度时，电加热器就会烧毁。

当电加热器的用途是防冻或维持普通温度10~40℃时，可以认为电加热器的热功率=电功率。

2．维持高温50℃以上

当电加热器的用途是维持50℃以上的高温时，情况发生了变化。

热传递基本公式：Q（功率）=S（表面积）× K（导热系数）×ΔT（温度差）。

电加热器的热输出功率取决于三个因素：S、K、ΔT。

其中K不可变，因为电加热器的材料是铝，导热系数固定。S可变，并且与加热器的热功率成正比，电加热器的散热翅片越高，表面积越大，则Q也越大，从电加热器的热功率输出曲线图表中可看出，在ΔT温度差相同的情况下，散热翅片越高热功率越大，H120 > H100 > H80 > H60。ΔT= 电加热器表面温度－箱内维持温度，与电加热器的热功率成正比  加热器表面温度和仪表箱内要求的维持温度越接近，温度差越小，加热器向仪表箱内传热的能力越低。例如：对于同一台防爆电加热器Varitherm（H120--散热翅片高度120mm）来说，S固定 ，K固定，只有ΔT温度差可变，如表2。

当防冻和维持普通温度时，防爆电加热器的散热能力（热功率）往往大于它的电功率，这时电能转化的热能完全散出，实际的热功率输出＝电功率。（实际的热功率输出不会 > 电功率，因为热能是由电能转化，不会凭空产生）。

当维持高温50℃以上时，防爆电加热器的散热能力（热功率）往往小于它的电功率，这时会导致电能转化的热能无法完全散出，剩余的热能积聚在加热器表面，造成加热器本体过热，按照防爆要求自毁。（防爆电加热器T3自毁温度设定185℃，T4自毁温度128℃）。

为此，INTERTEC 开发了专利产品：数字精确控温智能电加热器SMART  Heater，专门用于在防爆场合维持仪表箱的高温。SMART  Heater总共拥有3个温度探测器：一个温度探测器内嵌在电加热器的电芯中，用于控制电加热器的表面温度，防止电加热器过热自毁；一个温度探测器内嵌在数字温控盒中，用于测量温控盒的温度；一个温度探测器连接1m或3m长的导线，用于测量仪表箱内任意位置的温度。SMART  Heater 可以通过USB 接口与电脑连接，通过SMART  Heater专用软件在电脑上控制并修改仪表箱维持温度的设置。如果一台Smart Heater电加热器的热功率输出小于仪表箱的热损失，则要使用Smart 系列的Master-Slave Heater，从一拖一到一拖三增加副加热器，来增加热供应，以维持高温。