恒溫恒濕箱工作室尺寸的選擇

　　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(jìn)行試驗時(shí)，為了保證被試產(chǎn)品周?chē)鷼夥漳軡M(mǎn)足試驗規范所規定的環(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(diǎn)規定：

　　a)被試產(chǎn)品的體積(W×D×H)不得超過(guò)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(fēng)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100～120mm，(推薦選用120mm)。

　　上述三點(diǎn)規定實(shí)際上是相互依存和統一的。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(diǎn)規定，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。作出這種規定的理由有以下幾點(diǎn)：

　　(1)被測試件置入箱體后會(huì )擠占了循環(huán)風(fēng)通道，通道變窄將導致循環(huán)風(fēng)風(fēng)速的增加。加速了氣流與被測試件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現不符，因為在有關(guān)標準中對涉及溫度環(huán)境試驗都規定試驗箱內試驗樣件周?chē)目諝饬魉俨粦^(guò)1.7m/s，以防止試驗樣件和周?chē)鷼夥债a(chǎn)生不符合實(shí)際的熱傳導。在空載時(shí)試驗箱內平均風(fēng)速為0.6～0.8m/s，不超過(guò)1m/s，滿(mǎn)足a)、b)兩點(diǎn)要求所規定的空間及面積比時(shí)，流場(chǎng)的風(fēng)速可能增大(50～100)%，平均最高風(fēng)速為(1～1.7)m/s。滿(mǎn)足標準規定的要求。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風(fēng)斷面積，則實(shí)際試驗時(shí)氣流風(fēng)速將增大到超出試驗標準所規定的最高風(fēng)速，其試驗結果的有效性將受到懷疑。

　　(2)氣候箱工作室內環(huán)境參數〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指標都是在空載狀態(tài)下檢測的結果，一旦置入被測試件后，對試驗箱工作室內環(huán)境參數的均勻性將產(chǎn)生影響，試驗件占有的空間越大，這種影響也就越嚴重。實(shí)測試驗數據表明，流場(chǎng)中迎風(fēng)面與背風(fēng)面的溫差可達到3～8℃，嚴重時(shí)可大到10℃以上。因此，必須盡量滿(mǎn)足a〕、b〕兩項要求，以保證被試產(chǎn)品周?chē)h(huán)境參數的均勻性。

　　(3)根據熱傳導的原理，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(100～120mm)距離內的空間是不可利用空間。

　　2、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℃。國內多數廠(chǎng)家一般為-70～+120℃，-60～+120℃，-40～+120℃，也有高溫到150℃。這些溫度范圍通?？梢詽M(mǎn)足國內絕大多數jun用、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(dòng)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(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；而低溫則涉及產(chǎn)品成本部分，低溫越低，則制冷系統功率及制冷量則越大，相應的設備成本也增加，且低溫系統成本占據了設備整體成本的1/3左右，對此如實(shí)際試驗溫度為-20度，選購設備時(shí)zui低溫在-30度即可，不宜過(guò)低，否則對于能源消耗也越大。

　　3、濕度范圍的選擇

　　國內外環(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(méi)有除濕系統，則濕度范圍為60～98%，這一類(lèi)試驗箱只能做高濕試驗，但它的價(jià)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(diǎn)溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關(guān)的，對于同樣的絕對含濕量，溫度越高，相對濕度就越小，如絕對含濕量為5g/Kg(指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽)，當溫度為29℃時(shí)，相對濕度為20%RH，溫度為6℃時(shí)，相對濕度為90%RH，當溫度降至4℃以下，相對濕度超過(guò)100%，在箱體內會(huì )出現結露現象。

　　實(shí)現高溫、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。低溫低濕則相對難于控制，因為此時(shí)的絕對含濕量很低，有時(shí)比大氣中的絕對含濕量低很多，需要對箱體內流動(dòng)的空氣除濕，使空氣變得干燥。目前國內外絕大多數的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預調室內加一組除濕制冷光管。當濕空氣經(jīng)過(guò)冷管時(shí)，其相對濕度會(huì )達到100%RH，因空氣飽和在光管上結露，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(diǎn)溫度，但是當冷點(diǎn)表面溫度到達0℃時(shí)，光管表面結露的水滴會(huì )結冰，從而影響光管表面的熱交換，使除濕能力下降。又因為箱體不可能絕對密封，大氣中的濕空氣會(huì )滲入到箱體內，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的露點(diǎn)溫度在到0℃以下。實(shí)際所達到的zui低露點(diǎn)溫度為5～7℃。露點(diǎn)溫度5℃相當于絕對含濕量為0.0055g/Kg，對應相對濕度20%RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進(jìn)相對濕度達到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才能實(shí)現。

　　由于低溫低濕的特殊性，且不同廠(chǎng)家在此方面的指標也不盡相同，故在選用設備濕度范圍時(shí)，不宜只參照技術(shù)規格書(shū)中標注的20～98%RH或多少，而是根據其低溫值時(shí)的濕度能力范圍。此點(diǎn)尤其重要，很多客戶(hù)發(fā)生過(guò)此類(lèi)現象。

　　4、控制方式的選擇

　　溫度、濕度試驗箱的控制方法有定值（恒定）FIX試驗、程式（交變）PROG試驗兩種情況。

　　普通的高低溫試驗箱一般指的是定值高低溫試驗箱，其控制方式為：設定一個(gè)目標溫度SP/SV，如是高溫試驗，儀表會(huì )根據設定值SV與傳感器的實(shí)測值PV來(lái)進(jìn)行比較，如PV值低于SV值，儀表OUT輸出3~12V直流電壓，驅動(dòng)SSR固態(tài)繼電器，控制加熱器加熱，實(shí)現設備的自動(dòng)控制，而低溫時(shí)，一般需要先人工打開(kāi)冷機按鈕，工作室制冷降溫，直至實(shí)商量溫度PV快接近目標值SV時(shí)，儀表OUT輸出，開(kāi)始控制加熱來(lái)平衡溫度，完成控制，控制動(dòng)作為逆動(dòng)作。而程式試驗的控制方式與定值控制方法類(lèi)似，只不過(guò)其設定值（無(wú)論是溫度還是濕度）會(huì )根據預先設定好的程式變化，由于設定值變化，設定值與實(shí)測值的差值也在不斷的改變，儀表根據其數值不斷修改控制OUT的模擬量來(lái)達到試驗控制，與定值最大的不同就是，程式試驗可通過(guò)不同階段設置不同的開(kāi)關(guān)信號來(lái)達到如壓縮機的開(kāi)啟和關(guān)閉，電磁閥開(kāi)或關(guān)等節點(diǎn)控制能力。具有自動(dòng)恒溫到目標溫度、濕度點(diǎn)的能力和設置升降溫濕度的速率等功能；因此，程式試驗箱的價(jià)格比定值試驗箱的價(jià)格一般要高20%以上。因此，我們應當實(shí)事求是的以試驗方法的需要為出發(fā)點(diǎn)，選用定值試驗箱或者是程式試驗箱。

　　5、變溫速率的選擇

　　普通的高低溫試驗箱沒(méi)有降溫速度的指標，從環(huán)境溫度降溫到標稱(chēng)的zui低溫度的時(shí)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℃/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(guān)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(xiàn)形升降溫速度(實(shí)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，最高溫度與zui低溫度之差值與時(shí)間之比。目前國外各環(huán)境試驗設備生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的變溫速率的技術(shù)參數都是指的全程平均速率。線(xiàn)形升降溫速度指在任意的每5min時(shí)間段內，能夠保證的變溫速率。而實(shí)際上對于快速溫度變化試驗箱來(lái)說(shuō)，保證線(xiàn)形升降溫速度的難度最大、最關(guān)鍵的一段是，在降溫段最后的一個(gè)5min的時(shí)間段內，試驗箱可以達到的降溫速率。從某種角度講，線(xiàn)形升降溫速度(每5min平均速度)更科學(xué)。因此試驗設備最好具有全程平均升降溫速度和線(xiàn)形升降溫速度(每5min平均速度)這兩個(gè)參數。一般來(lái)說(shuō)，線(xiàn)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。

　　6、風(fēng)速

　　有關(guān)標準規定，進(jìn)行環(huán)境試驗時(shí)溫濕箱內的風(fēng)速應小于1.7m/s，對于試驗本身來(lái)說(shuō)，風(fēng)速越小越好，風(fēng)速過(guò)大會(huì )加速試驗件表面與箱體內流動(dòng)氣流的熱交換，于試驗的真實(shí)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(fēng)是必需的。但是快速溫度變化試驗箱以及溫度、濕度、振動(dòng)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(fēng)速通常在2～3m/s。因此，對于不同的使用目的，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)現的參數，所有環(huán)境試驗設備廠(chǎng)家生產(chǎn)的多數的試驗箱實(shí)際的溫度波動(dòng)都可以控制在±0.3℃的范圍以?xún)取?/div>