無(wú)錫卓誠教你如何選擇高低溫濕熱試驗箱？
新聞出處:www.qdgrz.com
2023-10-27 17:11:01
一、選擇高低溫濕熱試驗箱容積的方法
將被試產(chǎn)品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環(huán)境箱進(jìn)行試驗時(shí)，為了保證被試產(chǎn)品周?chē)鷼夥漳軡M(mǎn)足試驗規范所規定的環(huán)境試驗條件，氣候箱工作尺寸與被試產(chǎn)品外廓尺寸之間應遵循以下幾點(diǎn)規定：
1、被試產(chǎn)品的迎風(fēng)斷面積與該斷面上試驗箱工作室總面積之比不大于(35～50)%(推薦選用35%)。
2、被試產(chǎn)品的體積(W×D×H)不得超過(guò)試驗箱有效工作空間的(20～35)%(推薦選用20%)。對于在試驗中發(fā)熱的產(chǎn)品推薦選用不大于10%。
3、被試產(chǎn)品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100～150mm，(推薦選用150mm)。
上述三點(diǎn)規定實(shí)際上是相互依存和統一的。以1立方米正方體箱子為例，面積比為1：(0.35～0.5)相當于體積之比為1：(0.207～0.354)。距箱壁100～150mm相當于體積之比為1：(0.343～0.512)?？偫ㄉ鲜鋈c(diǎn)規定，氣候環(huán)境試驗箱的工作腔容積至少應是被試產(chǎn)品外廓體積的3～5倍。作出這種規定的理由有以下幾點(diǎn)：被試驗件置入箱體后擠占了流暢的通道，通道變窄將導致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現不符，因為在有關(guān)標準中對涉及溫度環(huán)境試驗都規定試驗箱內試驗樣件周?chē)目諝饬魉俨粦^(guò)1.7m/s，以防止試驗樣件和周?chē)鷼夥债a(chǎn)生不符合實(shí)際的熱傳導。在空載時(shí)試驗箱內平均風(fēng)速為0.6～0.8m/s，不超過(guò)1m/s，滿(mǎn)足a)、b)兩點(diǎn)要求所規定的空間及面積比時(shí)，流場(chǎng)的風(fēng)速可能增大(50～100)%，平均最高風(fēng)速為(1～1.7)m/s。滿(mǎn)足標準規定的要求。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風(fēng)斷面積，則實(shí)際試驗時(shí)氣流風(fēng)速將增大到超出試驗標準所規定的最高風(fēng)速，其試驗結果的有效性將受到懷疑。
二、高低溫濕熱試驗箱控制方式的選擇
溫度、濕度試驗箱有恒定試驗箱、交變試驗箱兩種情況。普通的高低溫試驗箱一般指的是恒定高低溫試驗箱，其控制方式為：設定一個(gè)目標溫度，試驗箱具有自動(dòng)恒溫到目標溫度點(diǎn)的能力。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類(lèi)似，設定一個(gè)目標溫度、濕度點(diǎn)，試驗箱具有自動(dòng)恒溫到目標溫度、濕度點(diǎn)的能力。高、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環(huán)的程序，試驗箱有能力根據預置的曲線(xiàn)完成試驗過(guò)程，并且可以在最大升溫、降溫速率能力的范圍內，精確控制升溫、降溫的速率，即可以根據設定的曲線(xiàn)的斜率控制升溫、降溫速率。同樣，高低溫交變濕熱試驗箱也具有預置溫度、濕度曲線(xiàn)，并且根據預置進(jìn)行控制的能力。當然，交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能，但交變試驗箱的制造成本較高，因為交變試驗箱需配置有曲線(xiàn)自動(dòng)記錄裝置、程序控制儀，還須解決試驗箱在工作室內溫度較高的情況下開(kāi)啟制冷機等問(wèn)題，因此，交變試驗箱的價(jià)格比恒定試驗箱的價(jià)格一般要高20%以上。因此，我們應當實(shí)事求是的以試驗方法的需要為出發(fā)點(diǎn)，選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。
三、高低溫濕熱試驗箱濕度范圍的選擇
國內外環(huán)境試驗箱給出的濕度指標大都是20～98%RH或30～98%RH，如果濕熱試驗箱沒(méi)有除濕系統，則濕度范圍為60～98%，這一類(lèi)試驗箱只能做高濕試驗，但它的價(jià)格低得多。值得注意的是在濕度指標后面應該注明相應的溫度范圍，或給出最低露點(diǎn)溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關(guān)的，對于同樣的絕對含濕量，溫度越高，相對濕度就越小，如絕對含濕量為5g/Kg(指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽)，當溫度為29℃時(shí)，相對濕度為20%RH，溫度為6℃時(shí)，相對濕度為90%RH，當溫度降至4℃以下，相對濕度超過(guò)100%，在箱體內會(huì )出現結露現象。實(shí)現高溫、高濕只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠，進(jìn)行加濕。低溫低濕則相對難于控制，因為此時(shí)的絕對含濕量很低，有時(shí)比大氣中的絕對含濕量低很多，需要對箱體內流動(dòng)的空氣除濕，使空氣變得干燥。目前國內外絕大多數的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預調室內加一組制冷光管。當濕空氣經(jīng)過(guò)冷管時(shí)，其相對濕度會(huì )達到100%RH，因空氣飽和在光管上結露，使空氣變得更干燥。這種除濕方式理論上可達到零度以下的露點(diǎn)溫度，但是當冷點(diǎn)表面溫度到達0℃時(shí)，光管表面結露的水滴會(huì )結冰，從而影響光管表面的熱交換，使除濕能力下降。又因為箱體不可能絕對密封，大氣中的濕空氣會(huì )滲入到箱體內，使露點(diǎn)溫度回升。另一方面，在光管間流動(dòng)的濕空氣只是在和光管(冷點(diǎn))接觸的瞬間達到飽和狀態(tài)而析出水蒸汽，因此這種除濕方法很難使箱體內的露點(diǎn)溫度在到0℃以下。實(shí)際所達到的最低露點(diǎn)溫度為5～7℃。露點(diǎn)溫度5℃相當于絕對含濕量為0.0055g/Kg，對應相對濕度20%RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進(jìn)相對濕度達到20%RH，此時(shí)的露點(diǎn)溫度為－3℃，采用致冷方式除濕是很困難的，必須選用空氣干燥系統才能實(shí)現。
四、高低溫濕熱試驗箱腔內環(huán)境
參數〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指標都是在空載狀態(tài)下檢測的結果，一旦置入被試驗件后，對試驗箱工作腔內環(huán)境參數的均勻性將產(chǎn)生影響，試驗件占有的空間越大，這種影響也就越嚴重。實(shí)測試驗數據表明，流場(chǎng)中迎風(fēng)面與背風(fēng)面的溫差可達到3～8℃，嚴重時(shí)可大到10℃以上。因此，必須盡量滿(mǎn)足a〕、b〕兩項要求，以保證被試產(chǎn)品周?chē)h(huán)境參數的均勻性。根據熱傳導的原理，箱壁附近氣流的溫度通常與流場(chǎng)中心溫度相差2～3℃，在高低溫的上下限時(shí)，還可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附近流場(chǎng)的溫度又相差2～3℃(視箱壁的結構和材料而定)試驗溫度與外界大氣環(huán)境相差越大，上述溫差也越大，因此，距箱壁(100～150mm)距離內的空間是不可利用空間。溫度范圍的選擇目前，國外溫度試驗箱的范圍大體上為－73～＋177℃，或－70～＋180℃。國內多數廠(chǎng)家一般為－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高溫到150℃。這些溫度范圍通?？梢詽M(mǎn)足國內絕大多數軍用、民用產(chǎn)品溫度試驗的需要，除非確有特殊需要，如安裝位置靠近發(fā)動(dòng)機等熱源的產(chǎn)品外，不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越高，箱體內外的溫差越大，箱體內部流場(chǎng)的均勻性也越差?？衫玫墓ぷ魇殷w積也就越小。另一方面，上限溫度值越高，對箱壁夾層中保溫材料(如玻璃棉等)的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高，使箱體的制作成本增加。
五、變溫速率的選擇
普通的高低溫試驗箱沒(méi)有降溫速度的指標，從環(huán)境溫度降溫到標稱(chēng)的最低溫度的時(shí)間一般為90～120min。高低溫交變試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱都有變溫速度的要求，其變溫速率一般要求1℃/min，在此速率的范圍內速度可調。而快速溫度變化試驗箱的變溫速率較快，升溫、降溫速率可以達到3℃/min～15℃/min，在某些溫度段升溫、降溫速率甚至可以達到30℃/min以上。各種規格、速度的快速溫度變化試驗箱的溫度范圍一般都是相同的，即－60～＋130℃，但考核降溫速度的變溫范圍卻不盡相同，根據試驗不同的試驗要求，快速溫度變化試驗箱變溫范圍有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。關(guān)于快速溫度變化試驗箱的變溫速率有兩種提法，一種是全程平均升降溫速度，一種是線(xiàn)形升降溫速度(實(shí)際上是每5min平均速度)。全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內，最高溫度與最低溫度之差值與時(shí)間之比。目前國外各環(huán)境試驗設備生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的變溫速率的技術(shù)參數都是指的全程平均速率。線(xiàn)形升降溫速度指在任意的每5min時(shí)間段內，能夠保證的變溫速率。而實(shí)際上對于快速溫度變化試驗箱來(lái)說(shuō)，保證線(xiàn)形升降溫速度的難度最大、最關(guān)鍵的一段是，在降溫段最后的一個(gè)5min的時(shí)間段內，試驗箱可以達到的降溫速率。從某種角度講，線(xiàn)形升降溫速度(每5min平均速度)更科學(xué)。因此試驗設備最好具有全程平均升降溫速度和線(xiàn)形升降溫速度(每5min平均速度)這兩個(gè)參數。一般來(lái)說(shuō)，線(xiàn)形升降溫速度(每5min平均速度)是全程平均升降溫速度的1/2。
六、濕度的精度控制
環(huán)境試驗箱中測量濕度多數是采用干濕球法，環(huán)境試驗設備的制造標準GB10586要求，相對濕度偏差應在±23%RH。為滿(mǎn)足濕度控制精度的要求，濕度試驗箱的溫度控制精度較高，溫度波動(dòng)一般小于±0.2℃。否則很難達到濕度控制精度的要求。
七、高低溫濕熱試驗箱溫度波動(dòng)度
溫度波動(dòng)是一個(gè)比較容易實(shí)現的參數，所有環(huán)境試驗設備廠(chǎng)家生產(chǎn)的多數的試驗箱實(shí)際的溫度波動(dòng)都可以控制在±0.3℃的范圍以?xún)取?
八、溫度場(chǎng)均勻度
為了更正確地模擬產(chǎn)品在自然界所遭受的實(shí)際環(huán)境狀況，在環(huán)境試驗中必須保證被試產(chǎn)品的周邊處在同一溫度環(huán)境條件下，為此，必須對試驗箱內的溫度梯度和溫度的波動(dòng)度加以限制。在國軍標GJB150.1－86軍用設備環(huán)境試驗方法總則中明確規定“試驗樣品附近測量系統的溫度應在試驗溫度的±2℃以?xún)?，其溫度工不超過(guò)1℃/m或總的最大值為2.2℃(試驗樣品不工作)”。
九、冷卻方式選擇
高低溫濕熱試驗箱如果帶有制冷系統，制冷系統需要進(jìn)行冷卻。試驗箱有風(fēng)冷、水冷兩種形式。
