提高氣候環(huán)境試驗(yàn)箱溫度均勻性的小技巧
1,、減小送風(fēng)溫差和加大送風(fēng)量
送風(fēng)溫差和送風(fēng)量的大小取決于冷負(fù)荷(對(duì)低溫試驗(yàn)箱)或熱負(fù)荷(對(duì)高溫試驗(yàn)箱)的大小。以低溫箱為例,,當(dāng)?shù)蜏叵湟烟幱谀骋坏蜏叵碌暮銣貭顟B(tài)時(shí),,此時(shí)的冷負(fù)荷應(yīng)與送人工作室風(fēng)的制冷量相等,,即
Q=V/3600·ρ·γ·△t(w)
∴V=3600Q/·ρ·γ·△t(m3/h)
式中V送風(fēng)量(m3/h)
ρ干空氣的密度(kg/m3)
γ空氣的定壓比熱(J/kg·℃)
△t送風(fēng)溫差,等于出風(fēng)口溫度減工作室溫度(℃)
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
式中Q1箱體圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱產(chǎn)生的冷負(fù)荷(w)
Q2觀察窗,、穿線孔等局部傳熱的冷負(fù)荷(w)
Q3風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)由機(jī)械能轉(zhuǎn)為熱能的冷負(fù)荷(w)
Q4照明燈發(fā)熱而產(chǎn)生的冷負(fù)荷(w)
Q5發(fā)熱試品,由于工作時(shí)發(fā)熱而產(chǎn)生的冷負(fù)荷(w)
Q6其它冷負(fù)荷(w)
Q總的冷負(fù)荷(w)
在一定的恒溫狀態(tài)下,,ρ,、γ為常數(shù),送風(fēng)量與送風(fēng)溫差成反比,,為了提高箱內(nèi)溫度均勻性和減小溫度波動(dòng),,就需減小At,從而增加送風(fēng)量v,。但是,,△t過(guò)小則v會(huì)太大,從而增加運(yùn)行費(fèi),?;蚴瓜鋬?nèi)的風(fēng)速過(guò)高,不符合試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的要求,。一般送風(fēng)溫差可取△t=1~3℃為宜,。
對(duì)于高溫試驗(yàn)箱,道理是一樣的,。公式(1)仍適用,,只是冷負(fù)荷改為熱負(fù)荷,而熱負(fù)荷所包含的內(nèi)容有所變化而已,。
2,、提高試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,、完善性。盡量作到結(jié)構(gòu)對(duì)稱,,如左右,、上、下風(fēng)道,;如用兩臺(tái)風(fēng)機(jī),,應(yīng)采用一臺(tái)左旋一臺(tái)右旋,使出風(fēng)均勻,。如有必要,,可在出風(fēng)口安裝調(diào)風(fēng)板,調(diào)節(jié)風(fēng)向,,使箱內(nèi)溫度均勻,;注意箱體的密封性,防止局部漏氣,,選擇優(yōu)良性能的保溫隔熱材料,,足夠的保溫層厚度以減少熱損失;箱體內(nèi)膽與外殼之間的連接件應(yīng)有熱隔離措施以減少局部漏熱,。從公式(1)可以看到減小冷負(fù)荷(或熱負(fù)荷)Q就可以減小送風(fēng)量,,或減小送風(fēng)溫差。
3,、在試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)允許條件下提高風(fēng)速,,以增強(qiáng)空氣在箱內(nèi)的流動(dòng),消除死區(qū),,從而使箱內(nèi)的溫度較為均勻,。對(duì)某些要求風(fēng)量大而風(fēng)速小的試驗(yàn)箱,如冰箱試驗(yàn)室,,可采用箱頂孔板送風(fēng),,從而達(dá)到風(fēng)速小,風(fēng)量大室內(nèi)溫度均勻的目的,。
4,、在使用試驗(yàn)箱時(shí)要特別注意試品的體積、重量,,以及在試驗(yàn)箱工作空間的擺放位置,,有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試品總體積小于工作室的1/5,以留出足夠的通風(fēng)空間,,試品的總重量為50~80kg/m3,,在各迎風(fēng)面上試品的面積小于諒迎風(fēng)截面積的1/3,以利于風(fēng)的流動(dòng),。這些規(guī)定對(duì)于箱內(nèi)溫度均勻,,溫度偏差不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求起到很好的作用,。
5、提高試驗(yàn)箱的控制精度,,減小溫度波動(dòng)度,,從而可減小溫度偏差。對(duì)于高溫試驗(yàn)箱,,對(duì)加熱功率進(jìn)行P1D連續(xù)調(diào)節(jié)可以減小溫度波動(dòng),。對(duì)于低溫試驗(yàn)箱,為了減小溫度波動(dòng),,通常采用熱平衡方法控溫,,即達(dá)到設(shè)定溫度后,制冷機(jī)仍常開(kāi),,而用受控的加熱功率來(lái)平衡多余的制冷量,。為了避免過(guò)大的冷熱沖擊,浪費(fèi)太多能源,,常采用調(diào)節(jié)制冷量的措施,,減小恒溫時(shí)的制冷量,從而所需平衡的加熱量就會(huì)減少,,這樣就節(jié)省了能量,,又提高了控制精度。
溫度傳感器的位置對(duì)控制精度有較大影響,。為了使其感溫反應(yīng)靈敏,一般將傳感器置于出風(fēng)口附近,,從而可提高控制精度,,減小溫度波動(dòng)度,zui終減小溫度偏差,。
6,、調(diào)整溫度場(chǎng)中值,可以減小溫度偏差:溫度上偏差和溫度下偏差常常是不相等的,,如果此時(shí)溫度上偏差或下偏差超過(guò)允許偏差,,但上、下偏差之差的二分之一仍小于允許偏差時(shí),,則可對(duì)設(shè)備的溫度場(chǎng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,,從而使調(diào)整后的溫度偏差小于允許偏差。
CB/T5170.2—1996《電工電于產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法,、溫度試驗(yàn)設(shè)備》8.2.1.1中有“在檢定過(guò)程中,,如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作空間溫度上偏差或下偏差超出允許偏差值時(shí),應(yīng)檢查溫度場(chǎng)中值是否偏離標(biāo)稱值,,若偏離標(biāo)稱值應(yīng)對(duì)設(shè)備溫度場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整”,,調(diào)整值按下式:
△Ta=Tm-TN(2)
Tm=(Tmax+Tmin)/2(3)
式中△Ta溫度場(chǎng)調(diào)整值,,℃;
Tm溫度場(chǎng)中值,,℃,;
TN標(biāo)稱溫度值,℃,;
Tmax各測(cè)試點(diǎn)在30min(或24h)內(nèi)的實(shí)測(cè)zui高溫度值,,℃;
Tmin各測(cè)試點(diǎn)在30min(或24h)內(nèi)的實(shí)測(cè)zui低溫度值,,℃,。
但以上調(diào)整,必須在上,、下偏差之差的二分之一小于允許偏差,,即
(△Tmax△Tmin)/2<1△T1(4)
由△Tmax=△Tmax-Tn,,△Tmin=△Tmin-Tn代人上式
得:(Tmax-TN)-(Tmin-TN)/2=(Tmax-Tmin)/2<1△T1(5)
式中1△T1允許偏差,;℃;
△Tmax溫度上偏差,,℃,;
△Tmin溫度下偏差;℃,。
zui后得出必須zui高溫度與zui低溫度之差的一半小于允許偏差,,調(diào)整溫場(chǎng)才有意義,調(diào)整后的偏差才會(huì)小于允許偏差,。