高低溫交變濕熱試驗箱特點知識
一、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20~98%RH或30~98%RH,如果溫濕度試驗箱沒有除濕系統(tǒng),則濕度范圍為60~98%,這一類試驗箱只能做高低溫試驗箱,但它的價格低得多。值得注意的是在濕度指標后面應(yīng)該注明相應(yīng)的溫度范圍,或給出低露點溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關(guān)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20%RH,溫度為6℃時,相對濕度為90%RH,當溫度降至4℃以下,相對濕度超過,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)的溫濕度試驗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。當濕空氣經(jīng)過冷管時,其相對濕度會達到RH,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,東莞市皓天設(shè)備專業(yè)維修溫濕度試驗箱,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。實際所達到的低露點溫度為5~7℃。露點溫度5℃相當于含濕量為0.0055g/Kg,對應(yīng)相對濕度20%RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20%RH,此時的露點溫度為-3℃,采用致冷方式除濕是很困難的,所以在做低溫低濕環(huán)境測試時選用空氣干燥系統(tǒng)。
二、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3~8℃,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。根據(jù)熱傳導(dǎo)的原理,箱壁附近氣流的溫度通常與流場中心溫度相差2~ 3℃,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2~ 3℃(視箱壁的結(jié)構(gòu)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(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℃。這些溫度范圍通常可以滿足國內(nèi)絕大多數(shù)、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。
三、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(yīng)遵循以下幾點規(guī)定:
1.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(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%。
2.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(35~50)%(推薦選用35%)。
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:(0.35~ 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)。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(yīng)是被試產(chǎn)品外廓體積的3~5倍。
作出這種規(guī)定的理由是因為被試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(guān)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(yīng)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(dǎo)。在空載時試驗箱內(nèi)平均風速為0.6~0.8m/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(50~ 100)%,平均風速為(1~1.7)m/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)定的風速,其試驗結(jié)果的有效性將受到懷疑。
四、控制方式的選擇:(恒定溫濕度和溫濕度交變-即單點式和可程式)
溫濕度試驗箱有高低溫試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱兩種情況。普通的高低溫試驗箱一般指的是高低溫交變濕熱試驗箱,其控制方式為:設(shè)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。高低溫交變濕熱試驗箱的控制控制方式也類似,設(shè)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(shè)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(yù)置的曲線完成試驗過程,并且可以在大升溫、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箱也具有預(yù)置溫度、濕度曲線,并且根據(jù)預(yù)置進行控制的能力。
五、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低溫度的時間一般為90~120min。高低溫沖擊試驗箱、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℃/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(guī)格、速度的高低溫交變濕熱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,高低溫交變濕熱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。
東莞市皓天試驗設(shè)備有限公司是專業(yè)生產(chǎn)各種環(huán)境試驗設(shè)備,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5min平均速度)。全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內(nèi),溫度與低溫度之差值與時間之比。
目前國外各環(huán)境試驗設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的變溫速率的技術(shù)參數(shù)都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5min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大、關(guān)鍵的一段是,在降溫段后的一個5min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5min 平均速度)更科學(xué)。因此試驗設(shè)備在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。
六、溫度波動度
溫度波動是一個比較容易實現(xiàn)的參數(shù),所有環(huán)境試驗設(shè)備廠家生產(chǎn)的多數(shù)的試驗箱實際的溫度波動都可以控制在±0.3℃的范圍以內(nèi)。
七、風速
有關(guān)標準規(guī)定,進行環(huán)境試驗時溫濕箱內(nèi)的風速應(yīng)小于1.7m/s,對于試驗本身來說,風速越小越好,風速過大會加速試驗件表面與箱體內(nèi)流動氣流的熱交換,于試驗的真實性不利。但為了保證試驗箱工作室內(nèi)的均勻性,試驗箱內(nèi)具有循環(huán)風是必需的。但是快速溫度變化試驗箱以及溫度、濕度、振動等多因素綜合環(huán)境試驗箱,為追求變溫速率,必須加快箱體內(nèi)循環(huán)氣流的流速,風速通常在2~3m/s。因此,對于不同的使用目的,風速的限制是不一樣的。
八、溫度場均勻度
為了更正確地模擬產(chǎn)品在自然界所遭受的實際環(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(nèi)的溫度梯度和溫度的波動度加以限制。在國GJB150.1-86設(shè)備環(huán)境試驗方法總則中明確規(guī)定“試驗樣品附近測量系統(tǒng)的溫度應(yīng)在試驗溫度的±2℃以內(nèi),其溫度工不超過1℃/m或總的大值為2.2℃(試驗樣品不工作)"。
九、冷卻方式選擇
試驗箱如果帶有制冷系統(tǒng),制冷系統(tǒng)需要進行冷卻。試驗箱有風冷、水冷兩種形式。
十、濕度的精度控制
環(huán)境試驗箱中測量濕度多數(shù)是采用干濕球法,環(huán)境試驗設(shè)備的制造標準GB10586要求,相對濕度偏差應(yīng)在±2%RH。為滿足濕度控制精度的要求,溫濕度試驗箱的溫度控制精度較高,溫度波動一般小于±0.2℃。否則很難達到濕度控制精度的要求。
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