如何選擇氣候環境箱

  将被試産(chǎn)品（元器件、組件、部件或整機）置入氣候環境箱進行試驗時，爲瞭(le)保證被試産(chǎn)品周圍氣氛能滿足試驗規範所規定的環境試驗條件，氣候箱工作尺寸與被試産(chǎn)品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規定：

a）被試産(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％）。對於(yú)在試驗中發熱的産(chǎn)品推薦選用不大於(yú)10％。

b） 被試産(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於(yú)（35～50）％（推薦選用35％）。

 c）被試産(chǎn)品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100～150mm，（推薦(jiàn)選用150mm）。

上述三點規定實際上是相互依存和統一的。以1立方米正方體箱子爲例，面積比爲1：(0.35～0.5）相當於(yú)體積之比爲1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相當於(yú)體積之比爲1：（0.343～0.512）。總括上述三點規定，氣候環境試驗箱的工作腔容積至少應是被試産品外廓體積的3～5倍。作出這種規定的理由有以下幾點：1〕被試驗件置入箱體後擠占瞭(le)流暢的通道，通道變窄将導緻氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交換。這與環境條件的再現不符，因爲在有關标準中對涉及溫度環境試驗都規定試驗箱内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産生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱内平均風速爲0.6～0.8m/s，不超過1m/s，滿足a)、b)兩點要求所規定的空間及面積比時，流場的風速可能增大（50～100）％，平均zui高風速爲（1～1.7）m/s。滿足标準規定的要求。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風斷面積，則實際試驗時氣流風速将增大到超出試驗标準所規定的zui高風速，其試驗結果的有效性将受到懷疑。

 

2 、氣候箱工作腔内環境

    參(cān)數〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指标都是在空載狀态下檢測的結果，一旦置入被試驗件後，對試驗箱工作腔内環境參(cān)數的均勻性将産生影響，試驗件占有的空間越大，這種影響也就越嚴重。實測試驗數據表明，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，以保證被試産品周圍環境參(cān)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℃（視箱壁的結構和材料而定）試驗溫度與外界大氣環境相差越大，上述溫差也越大，因此，距箱壁（100～150mm）距離内的空間是不可利用空間。2、溫度範圍的選擇目前，國外溫度試驗箱的範圍大體上爲－73～＋177℃，或－70～＋180℃。國内多數廠家一般爲－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高溫到150℃。這些溫度範圍通常可以滿足國内絕大多數軍用、民用産品溫度試驗的需要，除非確(què)有特殊需要，如安裝位置靠近發動機等熱源的産品外，不可盲目提高溫度上限。因爲上限溫度越高，箱體内外的溫差越大，箱體内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。

 

3、濕度範圍的選擇

  國内外環境試驗箱給出的濕度指标大都是20～98％RH或30～98％RH，如果濕熱試驗箱沒有除濕系統，則濕度範圍爲60～98％，這一類試驗箱隻能做高濕試驗，但它的價格低得多。值得注意的是在濕度指标後面應該注明相應的溫度範圍，或給出zui低露點溫度。因爲相對濕度是與溫度直接相關的，對於(yú)同樣的含濕量，溫度越高，相對濕度就越小，如含濕量爲5g/Kg（指1公斤幹空氣中含有5克的水蒸汽），當溫度爲29℃時，相對濕度爲20％RH，溫度爲6℃時，相對濕度爲90％RH，當溫度降至4℃以下，相對濕度超過100％，在箱體内會出現結露現象。實現高溫、高濕隻需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠，進行加濕。低溫低濕則相對難於(yú)控制，因爲此時的含濕量很低，有時比大氣中的含濕量低很多，需要對箱體内流動的空氣除濕，使空氣變得幹燥。目前國内外絕大多數的溫濕度箱都採(cǎi)用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預調室内加一組制冷光管。當濕空氣經過冷管時，其相對濕度會達到100％RH，因空氣飽和在光管上結露，使空氣變得更幹燥。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，光管表面結露的水滴會結冰，從而影響光管表面的熱交換，使除濕能力下降。又因爲箱體不可能密封，大氣中的濕空氣會滲入到箱體内，使露點溫度回升。另一方面，在光管間流動的濕空氣隻是在和光管（冷點）接觸的瞬間達到飽和狀态而析出水蒸汽，因此這種除濕方法很難使箱體内的露點溫度在到0℃以下。實際所達到的zui低露點溫度爲5～7℃。露點溫度5℃相當於(yú)含濕量爲0.0055g/Kg，對應相對濕度20％RH的溫度爲30℃。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20％RH，此時的露點溫度爲－3℃，採(cǎi)用緻冷方式除濕是很困難的，必須選用空氣幹燥系統才能實現。

 

4、控制方式的選擇

  溫度、濕度試驗箱有恒定試驗箱、交變(biàn)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，其控制方式爲：設定一個目标溫度，試驗箱具有自動恒溫到目标溫度點的能力。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類似，設定一個目标溫度、濕度點，試驗箱具有自動恒溫到目标溫度、濕度點的能力。高、低溫交變(biàn)試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變(biàn)化、循環的程序，試驗箱有能力根據預置的曲線完成試驗過程，並(bìng)且可以在zui大升溫、降溫速率能力的範圍内，控制升溫、降溫的速率，即可以根據設定的曲線的斜率控制升溫、降溫速率。同樣，高低溫交變(biàn)濕熱試驗箱也具有預置溫度、濕度曲線，並(bìng)且根據預置進行控制的能力。當然，交變(biàn)試驗箱都具有恒定試驗箱的功能，但交變(biàn)試驗箱的制造成本較高，因爲交變(biàn)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内溫度較高的情況下開啓制冷機等問題，因此，交變(biàn)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爲出發點，選用恒定試驗箱或者是交變(biàn)試驗箱。

 

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标，從環境溫度降溫到标稱的zui低溫度的時間一般爲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，在此速率的範圍内速度可調。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範圍一般都是相同的，即－60～＋130℃，但考核降溫速度的變溫範圍卻不盡相同，根據試驗不同的試驗要求，快速溫度變化試驗箱變溫範圍有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。關於(yú)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範圍内，zui高溫度與zui低溫度之差值與時間之比。目前國外各環境試驗設備(bèi)生産廠家提供的變溫速率的技術參數都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5min時間段内，能夠保證的變溫速率。而實際上對於(yú)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後的一個5min的時間段内，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(bèi)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。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。

 

 

6、溫度波動度

  溫度波動是一個比較容易實現的參(cān)數，所有環境試驗設備(bèi)廠家生産的多數的試驗箱實際的溫度波動都可以控制在±0.3℃的範圍以内。

 

7、溫度場均勻度

  爲瞭(le)更正確(què)地模拟産品在自然界所遭受的實際環境狀況，在環境試驗中必須保證被試産品的周邊處在同一溫度環境條件下，爲此，必須對試驗箱内的溫度梯度和溫度的波動度加以限制。在國軍标GJB150.1－86軍用設備環境試驗方法總則中明確(què)規定“試驗樣品附近測量系統的溫度應在試驗溫度的±2℃以内，其溫度工不超過1℃/m或總的zui大值爲2.2℃（試驗樣品不工作）”。

 

8、濕度的精度控制

  環境試驗箱中測量濕度多數是採(cǎi)用幹濕球法，環境試驗設備的制造标準GB10586要求，相對濕度偏差應在±２３％RH。爲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，溫度波動一般小於(yú)±0.2℃。否則很難達到濕度控制精度的要求。

 

9、冷卻方式選擇

    試驗箱如果帶(dài)有制冷系統，制冷系統需要進行冷卻。試驗箱有風(fēng)冷、水冷兩種形式。