化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
選購(gòu)恒溫恒濕試驗(yàn)箱,，必須知道的幾點(diǎn)技術(shù)要求
閱讀：2824 發(fā)布時(shí)間：2010-10-25恒溫恒濕試驗(yàn)箱設(shè)備,，是可以模擬各種溫濕度環(huán)境，即高溫,、低溫,、恒溫恒濕,、干燥、濕潤(rùn)...等自然環(huán)境狀況,，恒溫恒濕試驗(yàn)箱是用以檢驗(yàn)產(chǎn)品材質(zhì)經(jīng)過溫度,、濕度變化后是否有故障、質(zhì)變,、工作可靠性等情況，為恒溫恒濕試驗(yàn)箱使用者提供預(yù)測(cè)和改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性依據(jù),。恒溫恒濕試驗(yàn)箱一般適用于電子,、電器、通訊,、儀表、車輛,、塑膠制品,、金屬,、食品、化學(xué),、建材,、醫(yī)療,、航天等行業(yè)。
使用者如何選購(gòu)一臺(tái)技術(shù)精密,、使用壽命長(zhǎng)久的恒溫恒濕試驗(yàn)箱,，不僅意味著使用者在利用恒溫恒濕試驗(yàn)箱測(cè)試之時(shí)，獲得的測(cè)試數(shù)據(jù),，而且恒溫恒濕試驗(yàn)箱試驗(yàn)箱的使用壽命,，直接于使用者利益掛鉤,，因?yàn)楫吘挂慌_(tái)精良的恒溫恒濕試驗(yàn)箱，動(dòng)輒需要幾萬(wàn),。下面東莞市勤卓環(huán)境測(cè)試設(shè)備有限公司就如何選購(gòu)一臺(tái)可靠的恒溫恒濕箱,，為使用者提供以下幾點(diǎn)意見，僅供參考,，如有不足之處，敬請(qǐng)指點(diǎn)和更正,。
一,，恒溫恒濕試驗(yàn)箱 溫濕度箱的選擇
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（20～35）％（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（35～50）％（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100～150mm,，（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：（0.35～0.5）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）,。
總括上述三點(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3～5倍。作出這種規(guī)定的理由有以下幾點(diǎn)：
1〕 被試驗(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0.6～0.8m/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（50～100）％，平均高風(fēng)速為（1～1.7）m/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,、濕度,、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3～8℃，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,。
3〕 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2～3℃，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2～3℃（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（100～150mm）距離內(nèi)的空間是不可利用空間,。
2、控制方式的選擇
溫度,、濕度試驗(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,。恒定溫濕度試驗(yàn)箱的控制控制方式也類似,，設(shè)定一個(gè)目標(biāo)溫度、濕度點(diǎn),，試驗(yàn)箱具有自動(dòng)恒溫到目標(biāo)溫度、濕度點(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,、濕度曲線,，并且根據(jù)預(yù)置進(jìn)行控制的能力。當(dāng)然,，交變?cè)囼?yàn)箱都具有恒定試驗(yàn)箱的功能，但交變?cè)囼?yàn)箱的制造成本較高,，因?yàn)榻蛔冊(cè)囼?yàn)箱需配置有曲線自動(dòng)記錄裝置,、程序控制儀，還須解決試驗(yàn)箱在工作室內(nèi)溫度較高的情況下開啟制冷機(jī)等問題,，因此，交變?cè)囼?yàn)箱的價(jià)格比恒定試驗(yàn)箱的價(jià)格一般要高20%以上,。因此,，我們應(yīng)當(dāng)實(shí)事求是的以試驗(yàn)方法的需要為出發(fā)點(diǎn),，選用恒定試驗(yàn)箱或者是交變?cè)囼?yàn)箱,。
3,、溫度范圍的選擇
目前，國(guó)外溫度試驗(yàn)箱的范圍大體上為－73～＋177℃,，或－70～＋180℃,。國(guó)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(guó)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,。
4、濕度范圍的選擇
國(guó)內(nèi)外環(huán)境試驗(yàn)箱給出的濕度指標(biāo)大都是20～98％RH或30～98％RH,，如果濕熱試驗(yàn)箱沒有除濕系統(tǒng),，則濕度范圍為60～98％，這一類試驗(yàn)箱只能做高濕試驗(yàn),，但它的價(jià)格低得多。值得注意的是在濕度指標(biāo)后面應(yīng)該注明相應(yīng)的溫度范圍,，或給出低露點(diǎn)溫度,。因?yàn)橄鄬?duì)濕度是與溫度直接相關(guān)的,，對(duì)于同樣的含濕量，溫度越高,，相對(duì)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(dāng)溫度為29℃時(shí),，相對(duì)濕度為20％RH，溫度為6℃時(shí),，相對(duì)濕度為90％RH,，當(dāng)溫度降至4℃以下，相對(duì)濕度超過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(guó)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(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)濕度會(huì)達(dá)到100％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(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)到的低露點(diǎn)溫度為5～7℃,。露點(diǎn)溫度5℃相當(dāng)于含濕量為0.0055g/Kg,，對(duì)應(yīng)相對(duì)濕度20％RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進(jìn)相對(duì)濕度達(dá)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(tǒng)才能實(shí)現(xiàn),。
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)稱的低溫度的時(shí)間一般為90～120min,。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℃/min～15℃/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5 min平均速度）,。全程平均速度是指在試驗(yàn)箱的變溫范圍內(nèi),，高溫度與低溫度之差值與時(shí)間之比。目前國(guó)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5 min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(lái)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(gè)5 min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5 min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5 min平均速度）這兩個(gè)參數(shù)。一般來(lái)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(lái)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,、濕度,、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2～3m/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(guó)軍標(biāo)GJB150.1－86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或總的大值為2.2℃（試驗(yàn)樣品不工作）”,。
9,、濕度的精度控制
環(huán)境試驗(yàn)箱中測(cè)量濕度多數(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)濕度偏差應(yīng)在±２３％RH,。為滿足濕度控制精度的要求，濕度試驗(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)到濕度控制精度的要求,。
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
二,，恒溫恒濕試驗(yàn)箱選擇應(yīng)遵循以下五條基本常見原則：
1,、環(huán)境條件的再現(xiàn)性
在試驗(yàn)室內(nèi)完整而地再現(xiàn)自然界存在的環(huán)境條件是可望而不可及的事情,。但是,，在一定的容差范圍之內(nèi),，人們*可以正確而近似地模擬工程產(chǎn)品在使用、貯存,、運(yùn)輸?shù)冗^程中所經(jīng)受的外界環(huán)境條件,。
2、環(huán)境條件的可重復(fù)性
一臺(tái)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備可能用于同一類型產(chǎn)品的多次試驗(yàn),，而一臺(tái)被試的工程產(chǎn)品也可能在不同的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行試驗(yàn),，為了保證同一臺(tái)產(chǎn)品在同一試驗(yàn)規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗(yàn)條件下所得試驗(yàn)結(jié)果的可比較性，必然要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備所提供的環(huán)境條件具有可重復(fù)性,。這也就是說,，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備施用于被試驗(yàn)產(chǎn)品的應(yīng)力水平（如熱應(yīng)力,、振動(dòng)應(yīng)力、電應(yīng)力等）對(duì)于同一試驗(yàn)規(guī)范的要求是一致的,。
3,、環(huán)境條件參數(shù)的可測(cè)控性
任何一臺(tái)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備所提供的環(huán)境條件必須是可觀測(cè)的和可控制的，這不僅是為了使環(huán)境參數(shù)限制在一定的容差范圍之內(nèi)，保證試驗(yàn)條件的再現(xiàn)性和重復(fù)性的要求,，而且從產(chǎn)品試驗(yàn)的安全出發(fā)也是必須的,，以便防止環(huán)境條件失控導(dǎo)致被試產(chǎn)品的損壞，帶來(lái)不必要的損失,。
4、環(huán)境試驗(yàn)條件的排它性
每一次進(jìn)行環(huán)境或可靠性試驗(yàn),，對(duì)環(huán)境因素的類別,、量值及容差都有嚴(yán)格的規(guī)定，并排除非試驗(yàn)所需的環(huán)境因素滲透其中,，以便在試驗(yàn)中或試驗(yàn)結(jié)束后判斷和分析產(chǎn)品失效與故障模式時(shí),，提供確切的依據(jù)，故要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備除提供所規(guī)定的環(huán)境條件外,，不允許對(duì)被試產(chǎn)品附加其它的環(huán)境應(yīng)力干擾。
5,、試驗(yàn)設(shè)備的安全可靠性
環(huán)境試驗(yàn),，特別是可靠性試驗(yàn)，試驗(yàn)周期長(zhǎng),，試驗(yàn)的對(duì)象有時(shí)是價(jià)值很高的*,，試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)人員經(jīng)常要在現(xiàn)場(chǎng)周圍操作巡視或測(cè)試工作,，因此要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備必須具有運(yùn)行安全、操作方便,、使用可靠,、工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，以確保試驗(yàn)本身的正常進(jìn)行,。