一,、恒溫恒濕箱溫濕度箱的選擇
1.1,、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(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%,。
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(35~50)%(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:
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0.6~0.8m/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zui高風速為(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。
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,。
1.2、控制方式的選擇
溫度,、濕度試驗箱有恒定試驗箱,、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。
1.3,、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-70~+150℃,,-40~+150℃,-20~+150℃。這些溫度范圍通??梢詽M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??衫玫墓ぷ魇殷w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,。
1.4,、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,如果濕熱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5~7℃,。露點溫度5℃相當于含濕量為0.0055g/Kg,對應相對濕度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,,必須選用空氣干燥系統(tǒng)才能實現(xiàn)
1.5,、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90~120min,。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℃/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5min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zui大,、zui關鍵的一段是,在降溫段zui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,。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5min平均速度)這兩個參數(shù),。一般來說,線形升降溫速度(每5min平均速度)是全程平均升降溫速度的1/2,。
1.6,、風速
有關標準規(guī)定,進行環(huán)境試驗時溫濕箱內(nèi)的風速應小于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。
1.7,、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)。
1.8,、溫度均勻度
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,。在國軍標GJB150.1-86*設備環(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)的溫度應在試驗溫度的±2℃以內(nèi),其溫度工不超過1℃/m或總的zui大值為2.2℃(試驗樣品不工作)”,。
1.9、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)境試驗設備的制造標準GB10586要求,,相對濕度偏差應在±23%RH。為滿足濕度控制精度的要求,,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,。
1.10,、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
二、恒溫恒濕試驗箱選擇應遵循以下五條基本常見原則:
2.1,、環(huán)境條件的再現(xiàn)性
在試驗室內(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、運輸?shù)冗^程中所經(jīng)受的外界環(huán)境條件,。東莞市貝爾試驗設備有限公司
2.2,、環(huán)境條件的可重復性
一臺環(huán)境試驗設備可能用于同一類型產(chǎn)品的多次試驗,而一臺被試的工程產(chǎn)品也可能在不同的環(huán)境試驗設備中進行試驗,,為了保證同一臺產(chǎn)品在同一試驗規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗條件下所得試驗結(jié)果的可比較性,,必然要求環(huán)境試驗設備所提供的環(huán)境條件具有可重復性,。這也就是說,環(huán)境試驗設備施用于被試驗產(chǎn)品的應力水平(如熱應力,、振動應力,、電應力等)對于同一試驗規(guī)范的要求是一致的。
2.3,、環(huán)境條件參數(shù)的可測控性
任何一臺環(huán)境試驗設備所提供的環(huán)境條件必須是可觀測的和可控制的,,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),保證試驗條件的再現(xiàn)性和重復性的要求,,而且從產(chǎn)品試驗的安全出發(fā)也是必須的,,以便防止環(huán)境條件失控導致被試產(chǎn)品的損壞,帶來不必要的損失,。
2.4,、環(huán)境試驗條件的排它性
每一次進行環(huán)境或可靠性試驗,對環(huán)境因素的類別,、量值及容差都有嚴格的規(guī)定,,并排除非試驗所需的環(huán)境因素滲透其中,以便在試驗中或試驗結(jié)束后判斷和分析產(chǎn)品失效與故障模式時,,提供確切的依據(jù),,故要求環(huán)境試驗設備除提供所規(guī)定的環(huán)境條件外,不允許對被試產(chǎn)品附加其它的環(huán)境應力干擾,。
2.5,、試驗設備的安全可靠性
環(huán)境試驗,特別是可靠性試驗,,試驗周期長,,試驗的對象有時是價值很高的軍工產(chǎn)品,試驗過程中,,試驗人員經(jīng)常要在現(xiàn)場周圍操作巡視或測試工作,,因此要求環(huán)境試驗設備必須具有運行安全、操作方便,、使用可靠,、工作壽命長等特點,以確保試驗本身的正常進行,。
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權或有權使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的,應在授權范圍內(nèi)使用,,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,,本網(wǎng)將追究其相關法律責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,,目的在于傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任,。其他媒體,、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,,并自負版權等法律責任,。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權等問題,,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,,否則視為放棄相關權利。