恒溫恒濕箱尺寸與溫濕度范圍如何選擇

更新時間：2022-06-27

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恒溫恒濕箱工作室尺寸的選擇

將被試產品(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，試驗箱工作尺寸與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規(guī)定：

a)被試產品的體積(W×D×H)不得超過恒溫恒濕箱有效工作空間的(20～35)%(推薦選用20%)。對于在試驗中發(fā)熱的產品推薦選用不大于10%。

b)被試產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，恒溫恒濕箱箱的工作腔容積至少應是被試產品外廓體積的3～5倍。作出這種規(guī)定的理由有以下幾點：

(1)被測試件置入箱體后會擠占了循環(huán)風通道，通道變窄將導致循環(huán)風風速的增加。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(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生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內平均風速為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)%，平均最高風速為(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)定的最高風速，其試驗結果的有效性將受到懷疑。

(2)恒溫恒濕箱工作室內環(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)下檢測的結果，一旦置入被測試件后，對試驗箱工作室內環(huán)境參數(shù)的均勻性將產生影響，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℃，嚴重時可達到10℃以上。因此，必須盡量滿足a〕、b〕兩項要求，以保證被試產品周圍環(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。

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(shù)廠家一般為-70～+120℃，-60～+120℃，-40～+120℃，也有高溫到150℃。這些溫度范圍通常可以滿足國內絕大多數(shù)、民用產品溫度試驗的需要，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；而低溫則涉及產品成本部分，低溫越低，則制冷系統(tǒng)功率及制冷量則越大，相應的設備成本也增加，且低溫系統(tǒng)成本占據(jù)了設備整體成本的1/3左右，對此如實際試驗溫度為-20度，選購設備時低溫在-30度即可，不宜過低，否則對于能源消耗也越大。

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，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%，在箱體內會出現(xiàn)結露現(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，因為此時的絕對含濕量很低，有時比大氣中的絕對含濕量低很多，需要對箱體內流動的空氣除濕，使空氣變得干燥。目前國內外絕大多數(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室內加一組除濕制冷光管。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。

又因為箱體不可能絕對密封，大氣中的濕空氣會滲入到箱體內，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的露點溫度在到0℃以下。實際所達到的低露點溫度為5～7℃。露點溫度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)。

由于低溫低濕的特殊性，且不同廠家在此方面的指標也不盡相同，故在選用設備濕度范圍時，不宜只參照技術規(guī)格書中標注的20～98%RH或多少，而是根據(jù)其低溫值時的濕度能力范圍。

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