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如何選擇高低溫試驗箱?

如何選擇高低溫試驗箱?
正確選擇高低溫試驗箱容積
 
  將被測試產(chǎn)品(元器件、組件、部件或整機)置入高低溫試驗箱進行試驗時,為了保證其測試產(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,高低溫試驗箱工作尺寸與被測試產(chǎn)品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規(guī)則:
  1.被測試產(chǎn)品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的2035%。對于在試驗中發(fā)熱的產(chǎn)品推薦選用不大于10%
  2.被測試產(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%。
  3.被測試產(chǎn)品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100150mm。
  總括上述三點規(guī)定,高低溫試驗箱的工作室容積至少應是被測試產(chǎn)品外廓體積的35倍,理由有以下幾點:
  被測試產(chǎn)品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,加速氣流與被測試產(chǎn)品之間的熱交換。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,在空載時試驗箱內平均風速為0.60.8m/s,不超過1m/s,滿足以上要求所規(guī)定的空間及面積比時,流場的風速可能增大(50100%,平均*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被測試產(chǎn)品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*高風速,其試驗結果的有效性將受到懷疑。
  高低溫試驗箱工作室內環(huán)境參數(shù)的精度指標都是在空載狀態(tài)下檢測的結果,一旦置入被測試產(chǎn)品后,對試驗箱工作室內環(huán)境參數(shù)的均勻性將產(chǎn)生影響,被測試產(chǎn)品占有的空間越大,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,必須盡量滿足以上所概述幾項要求,以保證被測試產(chǎn)品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。
  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,在高低溫的上下限時,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)距離內的空間是不可利用空間。

正確選擇高低溫試驗箱的控制方式
    高低溫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*大升溫、降溫速率能力的范圍內,**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**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。
正確選擇高低溫試驗箱溫度范圍
 
   
目前,國外溫度試驗箱的范圍大體上為-73~+177,或-70~+180。國內多數(shù)廠家一般為-70~+150,-60~+150,-40~+150。這些溫度范圍通??梢詽M足國內絕大多數(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,箱體內外的溫差越大,箱體內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。
正確選擇高低溫試驗箱的變溫速率
  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,在此速率的范圍內速度可調。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高低溫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,快速溫度變化高低溫試驗箱變溫范圍有的是-55~+80,而有的是-40~+80。
  關于快速溫度變化高低溫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,*高溫度與*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,能夠保證的變溫速率。而實際上對于快速溫度變化高低溫試驗箱來說,保證線形升降溫速度的難度*大、*關鍵的一段是,在降溫段*后的一個5min的時間段內,試驗箱可以達到的降溫速率。因此試驗設備*好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。
高低溫試驗箱的風速
  有關標準規(guī)定,進行環(huán)境試驗時溫濕箱內的風速應小于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的均勻性,試驗箱內具有循環(huán)風是必需的。但是快速溫度變化高低溫試驗箱以及溫度、濕度、振動等多因素綜合環(huán)境試驗箱,為追求變溫速率,必須加快箱體內循環(huán)氣流的流速,風速通常在23m/s。因此,對于不同的使用目的,風速的限制是不一樣的。
高低溫試驗箱的溫度均勻度

  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測試產(chǎn)品的周邊處在同一溫度環(huán)境條件下,為此,必須對試驗箱內的溫度梯度和溫度的波動度加以限制。在國軍標GJB150.186**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,其溫度工不超過1/m或總的*大值為2.2(試驗樣品不工作)"。
高低溫試驗箱的溫度波動度

  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。
 
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