ГОСТ Р МЭК 60079-30-2-2009 Взрывоопасные среды. Электронагреватель резистивный распределенный. Часть 30-2. Руководство по проектированию, установке и техническому обслуживанию

     6.6.2 Производительность резистивного распределенного электронагревателя и условия равновесия

В зависимости от назначения и типа распределенного электронагревателя может потребоваться оценка электронагревательной системы в условиях теплового равновесия. Типичными примерами являются электронагревательные системы без регулирующих устройств, системы с датчиками контроля температуры окружающей среды и системы, предназначенные для использования во взрывоопасных газовых средах (см. раздел 7). На рисунке 3 приведены примеры кривых выходной мощности для электронагревателей постоянной мощности и для электронагревателей с положительным температурным коэффициентом (ПТК) с разными характеристиками наклона кривой. Линия потери тепла отображает условия при самой низкой температуре окружающей среды. Данная линия показывает, что электронагреватель постоянной мощности будет поддерживать самую высокую температуру объекта (80 °C), но поскольку этот электронагреватель также имеет самую высокую выходную мощность (32 Вт/м), он характеризуется и самой высокой рабочей температурой. Электронагреватель типа ПТК с самой крутой кривой поддерживает самую низкую температуру объекта (50 °C), но также имеет самую низкую выходную мощность (23 Вт/м) и поэтому самую низкую рабочую температуру.

   
- электронагреватель постоянной мощности; - ПТК-2; - ПТК-1; - потеря тепла

     
Рисунок 3 - Условия равновесия для поддержания температуры в трубопроводе

На рисунке 4 приведен тот же пример, но относительно оценки верхних пределов. В этом случае линия потери тепла сдвигается в сторону самой высокой возможной температуры окружающей среды и точки пересечения показывают поддерживаемую температуру и относительные выходные мощности.

- электронагреватель постоянной мощности; - ПТК-2; - ПТК-1; - потеря тепла     

Рисунок 4 - Условия равновесия для оценки верхнего предела

Например, электронагреватель ПТК-1 в данном случае имеет более высокую поддерживаемую температуру, чем раньше (78 °С), но уровень выходной мощности снизился (18 Вт/м), о чем свидетельствует уменьшение наклона кривой выходной мощности. Тот же подход можно применить при оценке верхнего предела рабочих условий для стабилизированной конструкции.

Уровни выходной мощности разных электронагревателей изготовитель, как правило, указывает в документации на систему/или в программе расчета. В большинстве случаев кривые выходной мощности для сетевых электронагревателей типа ПТК определяют на основе эмпирических данных, полученных с помощью аппаратуры, используемой в испытании 5.1.10 по МЭК 60079-30-1.

Выходную мощность распределенных электронагревателей , Вт/м, последовательного типа, как правило, определяют по их электрическим параметрам по формуле

,                                                        (7)

где - выходная мощность распределенного электронагревателя, Вт/м;

- напряжение системы, В;

- удельное сопротивление каждого проводника, Ом/м;

- длина каждого проводника, м.

Сопротивление проводника зависит от температуры проводника в соответствии с формулой

,                                                 (8)

где - сопротивление проводника при 20 °С, Ом/м;

- коэффициент для типа материала проводника, 1/°С;

- разница температур проводника в рабочем состоянии и при 20 °С, °С.

Для эффективной работы система резистивного нагрева должна иметь следующие характеристики:

a) выходная мощность электронагревателя(ей) должна быть больше, чем потеря тепла системой, включая соответствующий коэффициент безопасности. Это может быть достигнуто при установке одного сетевого электронагревателя с соответствующей выходной мощностью с укладкой его в несколько рядов или по спирали, если необходимо поддерживать выходную мощность на как можно более низком уровне;