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提高氣候環境試驗箱溫度均勻性的小技巧

閱讀:1670      發布時間:2013-6-3
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  1、減小送風溫差和加大送風量

  

  送風溫差和送風量的大小取決于冷負荷(對低溫試驗箱)或熱負荷(對高溫試驗箱)的大小。以低溫箱為例,當低溫箱已處于某一低溫下的恒溫狀態時,此時的冷負荷應與送人工作室風的制冷量相等,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送風溫差,等于出風口溫度減工作室溫度(℃)

  

  Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

  

  式中Q1箱體圍護結構傳熱產生的冷負荷(w)

  

  Q2觀察窗、穿線孔等局部傳熱的冷負荷(w)

  

  Q3風機轉動由機械能轉為熱能的冷負荷(w)

  

  Q4照明燈發熱而產生的冷負荷(w)

  

  Q5發熱試品,由于工作時發熱而產生的冷負荷(w)

  

  Q6其它冷負荷(w)

  

  Q總的冷負荷(w)

  

  在一定的恒溫狀態下,ρ、γ為常數,送風量與送風溫差成反比,為了提高箱內溫度均勻性和減小溫度波動,就需減小At,從而增加送風量v。但是,△t過小則v會太大,從而增加運行費。或使箱內的風速過高,不符合試驗方法標準的要求。一般送風溫差可取△t=1~3℃為宜。

  

  對于高溫試驗箱,道理是一樣的。公式(1)仍適用,只是冷負荷改為熱負荷,而熱負荷所包含的內容有所變化而已。

  

  2、提高試驗箱結構設計的合理性、完善性。盡量作到結構對稱,如左右、上、下風道;如用兩臺風機,應采用一臺左旋一臺右旋,使出風均勻。如有必要,可在出風口安裝調風板,調節風向,使箱內溫度均勻;注意箱體的密封性,防止局部漏氣,選擇優良性能的保溫隔熱材料,足夠的保溫層厚度以減少熱損失;箱體內膽與外殼之間的連接件應有熱隔離措施以減少局部漏熱。從公式(1)可以看到減小冷負荷(或熱負荷)Q就可以減小送風量,或減小送風溫差。

  

  3、在試驗方法標準允許條件下提高風速,以增強空氣在箱內的流動,消除死區,從而使箱內的溫度較為均勻。對某些要求風量大而風速小的試驗箱,如冰箱試驗室,可采用箱頂孔板送風,從而達到風速小,風量大室內溫度均勻的目的。

  

  4、在使用試驗箱時要特別注意試品的體積、重量,以及在試驗箱工作空間的擺放位置,有關標準規定試品總體積小于工作室的1/5,以留出足夠的通風空間,試品的總重量為50~80kg/m3,在各迎風面上試品的面積小于諒迎風截面積的1/3,以利于風的流動。這些規定對于箱內溫度均勻,溫度偏差不超過標準要求起到很好的作用。

  

  5、提高試驗箱的控制精度,減小溫度波動度,從而可減小溫度偏差。對于高溫試驗箱,對加熱功率進行P1D連續調節可以減小溫度波動。對于低溫試驗箱,為了減小溫度波動,通常采用熱平衡方法控溫,即達到設定溫度后,制冷機仍常開,而用受控的加熱功率來平衡多余的制冷量。為了避免過大的冷熱沖擊,浪費太多能源,常采用調節制冷量的措施,減小恒溫時的制冷量,從而所需平衡的加熱量就會減少,這樣就節省了能量,又提高了控制精度。

  

  溫度傳感器的位置對控制精度有較大影響。為了使其感溫反應靈敏,一般將傳感器置于出風口附近,從而可提高控制精度,減小溫度波動度,zui終減小溫度偏差。

  

  6、調整溫度場中值,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,如果此時溫度上偏差或下偏差超過允許偏差,但上、下偏差之差的二分之一仍小于允許偏差時,則可對設備的溫度場進行適當調整,從而使調整后的溫度偏差小于允許偏差。

  

  CB/T5170.2—1996《電工電于產品環境試驗設備基本參數檢定方法、溫度試驗設備》8.2.1.1中有“在檢定過程中,如果發現設備工作空間溫度上偏差或下偏差超出允許偏差值時,應檢查溫度場中值是否偏離標稱值,若偏離標稱值應對設備溫度場進行調整”,調整值按下式:

  

  △Ta=Tm-TN(2)

  

  Tm=(Tmax+Tmin)/2(3)

  

  式中△Ta溫度場調整值,℃;

  

  Tm溫度場中值,℃;

  

  TN標稱溫度值,℃;

  

  Tmax各測試點在30min(或24h)內的實測zui高溫度值,℃;

  

  Tmin各測試點在30min(或24h)內的實測zui低溫度值,℃。

  

  但以上調整,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,調整溫場才有意義,調整后的偏差才會小于允許偏差。

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