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溫試驗(yàn)箱(恒溫恒濕試驗(yàn)箱)的如何選型

更新日期:2008-10-14  |  點(diǎn)擊率:5738

                              溫試驗(yàn)箱的選擇方法

1、容積的選擇
  
將被試產(chǎn)品(元器件、組件、部件或整機(jī))置入氣候環(huán)境箱進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),為了保證被試產(chǎn)品周圍氣氛能滿足試驗(yàn)規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗(yàn)條件,氣候箱工作尺寸與被試產(chǎn)品外廓尺寸之間應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)規(guī)定:
  a
)被試產(chǎn)品的體積(W×D×H)不得超過試驗(yàn)箱有效工作空間的(2035)%(推薦選用20%)。對(duì)于在試驗(yàn)中發(fā)熱的產(chǎn)品推薦選用不大于10%。
  b
被試產(chǎn)品的迎風(fēng)斷面積與該斷面上試驗(yàn)箱工作室總面積之比不大于(3550)%(推薦選用35%)。
  c
被試產(chǎn)品外廓表面距試驗(yàn)箱壁的距離至少保持100150mm,(推薦選用150mm)。
上述三點(diǎn)規(guī)定實(shí)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(0.350.5)相當(dāng)于體積之比為1:(0.2070.354)。距箱壁100150mm相當(dāng)于體積之比為1:(0.3430.512)??偫ㄉ鲜鋈c(diǎn)規(guī)定,氣候環(huán)境試驗(yàn)箱的工作腔容積至少應(yīng)是被試產(chǎn)品外廓體積的35倍。
作出這種規(guī)定的理由是因?yàn)楸辉囼?yàn)件置入箱體后擠占了流暢的通道,通道變窄將導(dǎo)致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗(yàn)件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現(xiàn)不符,因?yàn)樵谟嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)涉及溫度環(huán)境試驗(yàn)都規(guī)定試驗(yàn)箱內(nèi)試驗(yàn)樣件周圍的空氣流速不應(yīng)超過1.7m/s,以防止試驗(yàn)樣件和周圍氣氛產(chǎn)生不符合實(shí)際的熱傳導(dǎo)。在空載時(shí)試驗(yàn)箱內(nèi)平均風(fēng)速為0.60.8m/s,不超過1m/s,滿足a)、b)兩點(diǎn)要求所規(guī)定的空間及面積比時(shí),流場(chǎng)的風(fēng)速可能增大(50100)%,平均zui高風(fēng)速為(11.7m/s。滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。如果在試驗(yàn)中不加限制地加大試驗(yàn)件的體積或迎風(fēng)斷面積,則實(shí)際試驗(yàn)時(shí)氣流風(fēng)速將增大到超出試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的zui高風(fēng)速,其試驗(yàn)結(jié)果的有效性將受到懷疑。
2 、氣候箱工作腔內(nèi)環(huán)境
    
參數(shù)〔如溫度、、鹽霧沉降率等〕的精度指標(biāo)都是在空載狀態(tài)下檢測(cè)的結(jié)果,一旦置入被試驗(yàn)件后,對(duì)試驗(yàn)箱工作腔內(nèi)環(huán)境參數(shù)的均勻性將產(chǎn)生影響,試驗(yàn)件占有的空間越大,這種影響也就越嚴(yán)重。實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,流場(chǎng)中迎風(fēng)面與背風(fēng)面的溫差可達(dá)到38,嚴(yán)重時(shí)可大到10以上。因此,必須盡量滿足a〕、b〕兩項(xiàng)要求,以保證被試產(chǎn)品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。根據(jù)熱傳導(dǎo)的原理,箱壁附近氣流的溫度通常與流場(chǎng)中心溫度相差23,在高低溫的上下*,還可能達(dá)到5。箱壁的溫度與箱壁附近流場(chǎng)的溫度又相差23(視箱壁的結(jié)構(gòu)和材料而定)試驗(yàn)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(100150mm)距離內(nèi)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(yàn)箱的范圍大體上為-73~+177,或-70~+180。國內(nèi)多數(shù)廠家一般為-80~+130,-60~+130,-40~+130,也有高溫到150。這些溫度范圍通??梢詽M足國內(nèi)絕大多數(shù)軍用、民用產(chǎn)品溫度試驗(yàn)的需要,除非確有特殊需要,如安裝位置靠近發(fā)動(dòng)機(jī)等熱源的產(chǎn)品外,不可盲目提高溫度上限。因?yàn)樯舷逌囟仍礁?,箱體內(nèi)外的溫差越大,箱體內(nèi)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(duì)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。
3、范圍的選擇
   
國內(nèi)外環(huán)境試驗(yàn)箱給出的指標(biāo)大都是2098RH3098RH,如果濕熱試驗(yàn)箱沒有除濕系統(tǒng),則范圍為6098%,這一類試驗(yàn)箱只能做高濕試驗(yàn),但它的價(jià)格低得多。值得注意的是在指標(biāo)后面應(yīng)該注明相應(yīng)的溫度范圍,或給出zui低露點(diǎn)溫度。因?yàn)橄鄬?duì)是與溫度直接相關(guān)的,對(duì)于同樣的含濕量,溫度越高,相對(duì)就越小,如含濕量為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(shí),相對(duì)為20RH,溫度為6時(shí),相對(duì)為90RH,當(dāng)溫度降至4以下,相對(duì)超過100%,在箱體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)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(duì)難于控制,因?yàn)榇藭r(shí)的含濕量很低,有時(shí)比大氣中的含濕量低很多,需要對(duì)箱體內(nèi)流動(dòng)的空氣除濕,使空氣變得干燥。目前國內(nèi)外絕大多數(shù)的溫箱都采用制冷除濕的原理,是在箱體的空氣預(yù)調(diào)室內(nèi)加一組制冷光管。當(dāng)濕空氣經(jīng)過冷管時(shí),其相對(duì)會(huì)達(dá)到100RH,因空氣飽和在光管上結(jié)露,使空氣變得更干燥。這種除濕方式理論上可達(dá)到零度以下的露點(diǎn)溫度,但是當(dāng)冷點(diǎn)表面溫度到達(dá)0時(shí),光管表面結(jié)露的水滴會(huì)結(jié)冰,從而影響光管表面的熱交換,使除濕能力下降。又因?yàn)橄潴w不可能密封,大氣中的濕空氣會(huì)滲入到箱體內(nèi),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(dá)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(nèi)的露點(diǎn)溫度在到0以下。實(shí)際所達(dá)到的zui低露點(diǎn)溫度為57。露點(diǎn)溫度5相當(dāng)于含濕量為0.0055g/Kg,對(duì)應(yīng)相對(duì)20RH的溫度為30。如果要求溫度20進(jìn)相對(duì)達(dá)到20RH,此時(shí)的露點(diǎn)溫度為-3,采用致冷方式除濕是很困難的,所高天公司在做低溫低濕環(huán)境測(cè)試時(shí)選用空氣干燥系統(tǒng)。
4、控制方式的選擇:(恒定溫和溫交變-即單點(diǎn)式和可程式)
   
溫度、試驗(yàn)箱有恒定試驗(yàn)箱、交變?cè)囼?yàn)箱兩種情況。普通的高低溫試驗(yàn)箱一般指的是恒定高低溫試驗(yàn)箱,其控制方式為:設(shè)定一個(gè)目標(biāo)溫度,試驗(yàn)箱具有自動(dòng)恒溫到目標(biāo)溫度點(diǎn)的能力。恒定溫試驗(yàn)箱的控制控制方式也類似,設(shè)定一個(gè)目標(biāo)溫度、點(diǎn),試驗(yàn)箱具有自動(dòng)恒溫到目標(biāo)溫度、點(diǎn)的能力。高、低溫交變?cè)囼?yàn)箱具有設(shè)定一條或者多條高低溫變化、循環(huán)的程序,試驗(yàn)箱有能力根據(jù)預(yù)置的曲線完成試驗(yàn)過程,并且可以在zui大升溫、降溫速率能力的范圍內(nèi),控制升溫、降溫的速率,即可以根據(jù)設(shè)定的曲線的斜率控制升溫、降溫速率。同樣,高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱也具有預(yù)置溫度、曲線,并且根據(jù)預(yù)置進(jìn)行控制的能力。
5、變溫速率的選擇
   
普通的高低溫試驗(yàn)箱沒有降溫速度的指標(biāo),從環(huán)境溫度降溫到標(biāo)稱的zui低溫度的時(shí)間一般為90120min。高低溫交變?cè)囼?yàn)箱、高低溫交變濕熱試驗(yàn)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(nèi)速度可調(diào)。而快速溫度變化試驗(yàn)箱的變溫速率較快,升溫、降溫速率可以達(dá)到3/min15/min,在某些溫度段升溫、降溫速率甚至可以達(dá)到30/min以上。各種規(guī)格、速度的快速溫度變化試驗(yàn)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(jù)試驗(yàn)不同的試驗(yàn)要求,快速溫度變化試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)箱的變溫范圍內(nèi),zui高溫度與zui低溫度之差值與時(shí)間之比。目前國外各環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的變溫速率的技術(shù)參數(shù)都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5min時(shí)間段內(nèi),能夠保證的變溫速率。而實(shí)際上對(duì)于快速溫度變化試驗(yàn)箱來說,保證線形升降溫速度的難度zui大、zui關(guān)鍵的一段是,在降溫段zui后的一個(gè)5min的時(shí)間段內(nèi),試驗(yàn)箱可以達(dá)到的降溫速率。從某種角度講,線形升降溫速度(每5min平均速度)更科學(xué)。因此試驗(yàn)設(shè)備具有全程平均升降溫速度和線形升降溫速度(每5min平均速度)這兩個(gè)參數(shù)。一般來說,線形升降溫速度(每5 min平均速度)是全程平均升降溫速度的1/2。
6、風(fēng)速
   
有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)時(shí)溫濕箱內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)小于1.7m/s,對(duì)于試驗(yàn)本身來說,風(fēng)速越小越好,風(fēng)速過大會(huì)加速試驗(yàn)件表面與箱體內(nèi)流動(dòng)氣流的熱交換,于試驗(yàn)的真實(shí)性不利。但為了保證試驗(yàn)箱工作室內(nèi)的均勻性,試驗(yàn)箱內(nèi)具有循環(huán)風(fēng)是必需的。但是快速溫度變化試驗(yàn)箱以及溫度、、振動(dòng)等多因素綜合環(huán)境試驗(yàn)箱,為追求變溫速率,必須加快箱體內(nèi)循環(huán)氣流的流速,風(fēng)速通常在23m/s。因此,對(duì)于不同的使用目的,風(fēng)速的限制是不一樣的。
7、溫度波動(dòng)度
   
溫度波動(dòng)是一個(gè)比較容易實(shí)現(xiàn)的參數(shù),所有環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備廠家生產(chǎn)的多數(shù)的試驗(yàn)箱實(shí)際的溫度波動(dòng)都可以控制在±0.3的范圍以內(nèi)。
8、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(yàn)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(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度梯度和溫度的波動(dòng)度加以限制。在國軍標(biāo)GJB150.186軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法總則中明確規(guī)定試驗(yàn)樣品附近測(cè)量系統(tǒng)的溫度應(yīng)在試驗(yàn)溫度的±2以內(nèi),其溫度工不超過1/m或總的zui大值為2.2(試驗(yàn)樣品不工作)
9、的精度控制
   
環(huán)境試驗(yàn)箱中測(cè)量多數(shù)是采用干濕球法,環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的制造標(biāo)準(zhǔn)GB10586要求,相對(duì)偏差應(yīng)在±23%RH。為滿足控制精度的要求,試驗(yàn)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(dá)到控制精度的要求。

10、冷卻方式選擇
    
試驗(yàn)箱如果帶有制冷系統(tǒng),制冷系統(tǒng)需要進(jìn)行冷卻。試驗(yàn)箱有風(fēng)冷、水冷兩種形式。

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