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溫濕度試驗箱選擇

來源:上海和呈儀器制造有限公司   2011年05月16日 11:00  

 

溫濕度試驗箱選擇
1、容積的選擇
將被試產(chǎn)品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環(huán)境箱進行試驗時,為了保證被試產(chǎn)品周圍氣氛能滿足試驗規(guī)范所規(guī)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規(guī)定:
a
被試產(chǎn)品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的(2035)%(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%。
b
被試產(chǎn)品的迎風斷面積與該斷面上試驗箱工作室總面積之比不大于(3550)%(推薦選用35%)。
c
被試產(chǎn)品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100150mm,(推薦選用150mm)。
上述三點規(guī)定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:(0.350.5)相當于體積之比為1:(0.2070.354)。距箱壁100150mm相當于體積之比為1:(0.3430.512)。
總括上述三點規(guī)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35倍。作出這種規(guī)定的理由有以下幾點:
1
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(xiàn)不符,因為在有關標準中對涉及溫度環(huán)境試驗都規(guī)定試驗箱內(nèi)試驗樣件周圍的空氣流速不應超過1.7m/s,以防止試驗樣件和周圍氣氛產(chǎn)生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內(nèi)平均風速為0.60.8m/s,不超過1m/s,滿足a)、b)兩點要求所規(guī)定的空間及面積比時,流場的風速可能增大(50100)%,平均zui高風速為(11.7m/s。滿足標準規(guī)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斷面積,則實際試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規(guī)定的zui高風速,其試驗結(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、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(jié)果,一旦置入被試驗件后,對試驗箱工作腔內(nèi)環(huán)境參數(shù)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。實測試驗數(shù)據(jù)表明,流場中迎風面與背風面的溫差可達到38,嚴重時可大到10以上。因此,必須盡量滿足a〕、b〕兩項要求,以保證被試產(chǎn)品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。
3
根據(jù)熱傳導的原理,箱壁附近氣流的溫度通常與流場中心溫度相差23,在高低溫的上下*,還可能達到5。箱壁的溫度與箱壁附近流場的溫度又相差23(視箱壁的結(jié)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(100150mm)距離內(nèi)的空間是不可利用空間。

2
、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(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)品溫度試驗的需要,除非確有特殊需要,如安裝位置靠近發(fā)動機等熱源的產(chǎn)品外,不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越高,箱體內(nèi)外的溫差越大,箱體內(nèi)部流場的均勻性也越差。可利用的工作室體積也就越小。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,使箱體的制作成本增加。

3
、濕度范圍的選擇
國內(nèi)外環(huán)境試驗箱給出的濕度指標大都是2098RH3098RH,如果濕熱試驗箱沒有除濕系統(tǒng),則濕度范圍為6098%,這一類試驗箱只能做高濕試驗,但它的價格低得多。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zui低露點溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關的,對于同樣的含濕量,溫度越高,相對濕度就越小,如含濕量為5g/Kg(指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽),當溫度為29時,相對濕度為20RH,溫度為6時,相對濕度為90RH,當溫度降至4以下,相對濕度超過100%,在箱體內(nèi)會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。
實現(xiàn)高溫、高濕只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠,進行加濕。低溫低濕則相對難于控制,因為此時的含濕量很低,有時比大氣中的含濕量低很多,需要對箱體內(nèi)流動的空氣除濕,使空氣變得干燥。目前國內(nèi)外絕大多數(shù)的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理,是在箱體的空氣預調(diào)室內(nèi)加一組制冷光管。當濕空氣經(jīng)過冷管時,其相對濕度會達到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到零度以下的露點溫度,但是當冷點表面溫度到達0時,光管表面結(jié)露的水滴會結(jié)冰,從而影響光管表面的熱交換,使除濕能力下降。又因為箱體不可能密封,大氣中的濕空氣會滲入到箱體內(nèi),使露點溫度回升。另一方面,在光管間流動的濕空氣只是在和光管(冷點)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(nèi)的露點溫度在到0以下。實際所達到的zui低露點溫度為57。露點溫度5相當于含濕量為0.0055g/Kg,對應相對濕度20RH的溫度為30。如果要求溫度20進相對濕度達到20RH,此時的露點溫度為-3,采用致冷方式除濕是很困難的,必須選用空氣干燥系統(tǒng)才能實現(xiàn)。

4
、控制方式的選擇
溫度、濕度試驗箱恒定試驗箱、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:設定一個目標溫度,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度點的能力。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類似,設定一個目標溫度、濕度點,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力。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(jù)預置的曲線完成試驗過程,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箱也具有預置溫度、濕度曲線,并且根據(jù)預置進行控制的能力。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自動記錄裝置、程序控制儀,還須解決試驗箱在工作室內(nèi)溫度較高的情況下開啟制冷機等問題,因此,交變試驗箱的價格比恒定試驗箱的價格一般要高20%以上。因此,我們應當實事求是的以試驗方法的需要為出發(fā)點,選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。

5
、變溫速率的選擇
普通的高低溫試驗箱沒有降溫速度的指標,從環(huán)境溫度降溫到標稱的zui低溫度的時間一般為90120min。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(nèi)速度可調(diào)。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/min15/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(guī)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(jù)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,一種是線形升降溫速度(實際上是每5 min平均速度)。全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內(nèi),zui高溫度與zui低溫度之差值與時間之比。目前國外各環(huán)境試驗設備生產(chǎn)廠家提供的變溫速率的技術參數(shù)都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5 min時間段內(nèi),能夠保證的變溫速率。而實際上對于快速溫度變化試驗箱來說,保證線形升降溫速度的難度zui大、zui關鍵的一段是,在降溫段zui后的一個5 min的時間段內(nèi),試驗箱可以達到的降溫速率。從某種角度講,線形升降溫速度(每5 min平均速度)更科學。因此試驗設備具有全程平均升降溫速度和線形升降溫速度(每5 min平均速度)這兩個參數(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
如需了解詳情,請查詢:高低溫試驗箱,恒溫恒濕試驗箱,高低溫濕熱試驗箱。
 

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