如何選擇高低溫濕熱試驗箱？-豪恩

2023/3/22

　

一、選擇高低溫濕熱試驗箱容積的辦法
將被試產(chǎn)品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環(huán)境箱進行實驗時，為了確保被試產(chǎn)品周圍氣氛能滿意實驗規(guī)范所規(guī)則的環(huán)境實驗條件，氣候箱作業(yè)尺度與被試產(chǎn)品外廓尺度之間應(yīng)遵循以下幾點規(guī)則：
1、被試產(chǎn)品的頂風(fēng)斷面積與該斷面上試驗箱作業(yè)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)不得超越試驗箱有用作業(yè)空間的(20～35)%(推薦選用20%)。關(guān)于在實驗中發(fā)熱的產(chǎn)品推薦選用不大于10%。
3、被試產(chǎn)品外廓外表距試驗箱壁的間隔至少保持100～150mm，(推薦選用150mm)。
上述三點規(guī)則實際上是相互依存和統(tǒng)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(dāng)于體積之比為1：(0.207～0.354)。距箱壁100～150mm相當(dāng)于體積之比為1：(0.343～0.512)�？偫ㄉ鲜鋈�點規(guī)則，氣候環(huán)境試驗箱的作業(yè)腔容積至少應(yīng)是被試產(chǎn)品外廓體積的3～5倍。作出這種規(guī)則的理由有以下幾點：被實驗件置入箱體后擠占了流暢的通道，通道變窄將導(dǎo)致氣流流速的添加。加速氣流與被實驗件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現(xiàn)不符，由于在有關(guān)規(guī)范中對觸及溫度環(huán)境實驗都規(guī)則試驗箱內(nèi)實驗樣件周圍的空氣流速不應(yīng)超越1.7m/s，以防止實驗樣件和周圍氣氛發(fā)生不符合實際的熱傳導(dǎo)。在空載時試驗箱內(nèi)均勻風(fēng)速為0.6～0.8m/s，不超越1m/s，滿意a)、b)兩點要求所規(guī)則的空間及面積比時，流場的風(fēng)速可能增大(50～100)%，均勻最高風(fēng)速為(1～1.7)m/s。滿意規(guī)范規(guī)則的要求。假如在實驗中不加約束地加大實驗件的體積或頂風(fēng)斷面積，則實際實驗時氣流風(fēng)速將增大到超出實驗規(guī)范所規(guī)則的最高風(fēng)速，其實驗結(jié)果的有用性將遭到置疑。
二、高低溫濕熱試驗箱操控辦法的選擇
溫度、濕度試驗箱有穩(wěn)定試驗箱、交變試驗箱兩種狀況。一般的高低溫試驗箱一般指的是穩(wěn)定高低溫試驗箱，其操控辦法為：設(shè)定一個方針溫度，試驗箱具有主動恒溫到方針溫度點的才能。穩(wěn)定溫濕度試驗箱的操控操控辦法也相似，設(shè)定一個方針溫度、濕度點，試驗箱具有主動恒溫到方針溫度、濕度點的才能。高、低溫交變試驗箱具有設(shè)定一條或者多條高低溫改變、循環(huán)的程序，試驗箱有才能依據(jù)預(yù)置的曲線完成實驗進程，而且能夠在最大升溫、降溫速率才能的規(guī)模內(nèi)，準(zhǔn)確操控升溫、降溫的速率，即能夠依據(jù)設(shè)定的曲線的斜率操控升溫、降溫速率。相同，高低溫交變濕熱試驗箱也具有預(yù)置溫度、濕度曲線，而且依據(jù)預(yù)置進行操控的才能。當(dāng)然，交變試驗箱都具有穩(wěn)定試驗箱的功用，但交變試驗箱的制作成本較高，由于交變試驗箱需裝備有曲線主動記錄設(shè)備、程序操控儀，還須處理試驗箱在作業(yè)室內(nèi)溫度較高的狀況下開啟制冷機等問題，因而，交變試驗箱的價格比穩(wěn)定試驗箱的價格一般要高20%以上。因而，我們應(yīng)當(dāng)實事求是的以實驗辦法的需求為起點，選用穩(wěn)定試驗箱或者是交變試驗箱。
三、高低溫濕熱試驗箱濕度規(guī)模的選擇
國表里環(huán)境試驗箱給出的濕度目標(biāo)大都是20～98%RH或30～98%RH，假如濕熱試驗箱沒有除濕體系，則濕度規(guī)模為60～98%，這一類試驗箱只能做高濕實驗，但它的價格低得多。值得注意的是在濕度目標(biāo)后面應(yīng)該注明相應(yīng)的溫度規(guī)模，或給出最低露點溫度。由于相對濕度是與溫度直接相關(guān)的，關(guān)于相同的肯定含濕量，溫度越高，相對濕度就越小，如肯定含濕量為5g/Kg(指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽)，當(dāng)溫度為29℃時，相對濕度為20%RH，溫度為6℃時，相對濕度為90%RH，當(dāng)溫度降至4℃以下，相對濕度超越100%，在箱體內(nèi)會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。完成高溫、高濕只需求往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠，進行加濕。低溫低濕則相對難于操控，由于此時的肯定含濕量很低，有時比大氣中的肯定含濕量低許多，需求對箱體內(nèi)活動的空氣除濕，使空氣變得枯燥�，F(xiàn)在國表里絕大大都的溫濕度箱都選用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預(yù)調(diào)室內(nèi)加一組制寒光管。當(dāng)濕空氣經(jīng)過冷管時，其相對濕度會到達(dá)100%RH，因空氣飽和在光管上結(jié)露，使空氣變得更枯燥。這種除濕辦法理論上可到達(dá)零度以下的露點溫度，但是當(dāng)冷點外表溫度抵達(dá)0℃時，光管外表結(jié)露的水滴會結(jié)冰，從而影響光管外表的熱交換，使除濕才能下降。又由于箱體不行能肯定密封，大氣中的濕空氣會進入到箱體內(nèi)，使露點溫度上升。另一方面，在光管間活動的濕空氣只是在和光管(冷點)觸摸的瞬間到達(dá)飽和狀態(tài)而析出水蒸汽，因而這種除濕辦法很難使箱體內(nèi)的露點溫度在到0℃以下。實際所到達(dá)的最低露點溫度為5～7℃。露點溫度5℃相當(dāng)于肯定含濕量為0.0055g/Kg，對應(yīng)相對濕度20%RH的溫度為30℃。假如要求溫度20℃進相對濕度到達(dá)20%RH，此時的露點溫度為－3℃，選用致冷辦法除濕是很困難的，有必要選用空氣枯燥體系才能完成。
四、高低溫濕熱試驗箱腔內(nèi)環(huán)境
參數(shù)〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度目標(biāo)都是在空載狀態(tài)下檢測的結(jié)果，一旦置入被實驗件后，對試驗箱作業(yè)腔內(nèi)環(huán)境參數(shù)的均勻性將發(fā)生影響，實驗件占有的空間越大，這種影響也就越嚴(yán)峻。實測實驗數(shù)據(jù)標(biāo)明，流場中頂風(fēng)面與背風(fēng)面的溫差可到達(dá)3～8℃，嚴(yán)峻時可大到10℃以上。因而，有必要盡量滿意a〕、b〕兩項要求，以確保被試產(chǎn)品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。依據(jù)熱傳導(dǎo)的原理，箱壁鄰近氣流的溫度一般與流場中心溫度相差2～3℃，在高低溫的上下限時，還可能到達(dá)5℃。箱壁的溫度與箱壁鄰近流場的溫度又相差2～3℃(視箱壁的結(jié)構(gòu)和材料而定)實驗溫度與外界大氣環(huán)境相差越大，上述溫差也越大，因而，距箱壁(100～150mm)間隔內(nèi)的空間是不行使用空間。溫度規(guī)模的選擇現(xiàn)在，國外溫度試驗箱的規(guī)模大體上為－73～＋177℃，或－70～＋180℃。國內(nèi)大都廠家一般為－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高溫到150℃。這些溫度規(guī)模一般能夠滿意國內(nèi)絕大大都軍用、民用產(chǎn)品溫度實驗的需求，除非確有特殊需求，如安裝方位靠近發(fā)動機等熱源的產(chǎn)品外，不行盲目提高溫度上限。由于上限溫度越高，箱體表里的溫差越大，箱體內(nèi)部流場的均勻性也越差�？墒褂玫淖鳂I(yè)室體積也就越小。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，使箱體的制作成本添加。
五、變溫速率的選擇
一般的高低溫試驗箱沒有降溫速度的目標(biāo)，從環(huán)境溫度降溫到標(biāo)稱的最低溫度的時刻一般為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，在此速率的規(guī)模內(nèi)速度可調(diào)。而快速溫度改變試驗箱的變溫速率較快，升溫、降溫速率能夠到達(dá)3℃/min～15℃/min，在某些溫度段升溫、降溫速率乃至能夠到達(dá)30℃/min以上。各種規(guī)格、速度的快速溫度改變試驗箱的溫度規(guī)模一般都是相同的，即－60～＋130℃，但查核降溫速度的變溫規(guī)模卻不盡相同，依據(jù)實驗不同的實驗要求，快速溫度改變試驗箱變溫規(guī)模有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。關(guān)于快速溫度改變試驗箱的變溫速率有兩種提法，一種是全程均勻升降溫速度，一種是線形升降溫速度(實際上是每5min均勻速度)。全程均勻速度是指在試驗箱的變溫規(guī)模內(nèi)，最高溫度與最低溫度之差值與時刻之比�，F(xiàn)在國外各環(huán)境實驗設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的變溫速率的技術(shù)參數(shù)都是指的全程均勻速率。線形升降溫速度指在恣意的每5min時刻段內(nèi)，能夠確保的變溫速率。而實際上關(guān)于快速溫度改變試驗箱來說，確保線形升降溫速度的難度最大、最關(guān)鍵的一段是，在降溫段最終的一個5min的時刻段內(nèi)，試驗箱能夠到達(dá)的降溫速率。從某種視點講，線形升降溫速度(每5min均勻速度)更科學(xué)。因而實驗設(shè)備最好具有全程均勻升降溫速度和線形升降溫速度(每5min均勻速度)這兩個參數(shù)。一般來說，線形升降溫速度(每5min均勻速度)是全程均勻升降溫速度的1/2。
六、濕度的精度操控
環(huán)境試驗箱中丈量濕度大都是選用干濕球法，環(huán)境實驗設(shè)備的制作規(guī)范GB10586要求，相對濕度誤差應(yīng)在±23%RH。為滿意濕度操控精度的要求，濕度試驗箱的溫度操控精度較高，溫度動搖一般小于±0.2℃。否則很難到達(dá)濕度操控精度的要求。
七、高低溫濕熱試驗箱溫度動搖度
溫度動搖是一個比較容易完成的參數(shù)，所有環(huán)境實驗設(shè)備廠家生產(chǎn)的大都的試驗箱實際的溫度動搖都能夠操控在±0.3℃的規(guī)模以內(nèi)。
八、溫度場均勻度
為了更正確地模仿產(chǎn)品在自然界所遭受的實際環(huán)境狀況，在環(huán)境實驗中有必要確保被試產(chǎn)品的周邊處在同一溫度環(huán)境條件下，為此，有必要對試驗箱內(nèi)的溫度梯度和溫度的動搖度加以約束。在國軍標(biāo)GJB150.1－86軍用設(shè)備環(huán)境實驗辦法總則中明確規(guī)則“實驗樣品鄰近丈量體系的溫度應(yīng)在實驗溫度的±2℃以內(nèi)，其溫度工不超越1℃/m或總的最大值為2.2℃(實驗樣品不作業(yè))”。
九、冷卻辦法選擇
高低溫濕熱試驗箱假如帶有制冷體系，制冷體系需求進行冷卻。試驗箱有風(fēng)冷、水冷兩種形式。