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自动除霜型快速温变试验箱工作原理

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: www.riukai.com 发布日期: 2019.11.08
    快速温变试验箱是航天、航空、仪器、仪表、电工、电子、材料等领域必备的环境试验设备,主要用于测试整机及零部件等产品在温度快速变化条件下的适应性,考核产品在温度快速变化时能否正常工作和满足使用要求。
    目前快速温变试验主要是在快速温变试验箱进行的,当快速温变试验箱中环境温度升高时,由于热惯性导致产品表面的温度低于环境温度,当湿热的环境空气遇到低于露点的产品表面时,水汽就会凝结在产品表面形成露滴,并且,如果产品密封,当快速温变试验箱中环境温度降低时,产品外壳内壁温度比腔体内空气温度降得快,腔体内湿热空气也会在产品外壳内壁凝结成露滴,如果产品外壳温度过低,凝露也会形成结霜。凝露和结霜对产品来说是致命性的,轻则降低产品寿命,重则使产品损坏,所以要避免产品在升降温过程中凝露结霜。

    现有快速温变试验箱的原理基本相同,主要由试验箱体、制冷系统、加热系统、气体循环系统及控制系统组成。制冷系统使试验箱降温,加热系统使试验箱升温,气体循环系统使箱内空气循环,防止产品表面及内部结霜,这样的快速温变试验箱结构对于热熔较小的产品可以满足使用要求,对于热熔较大的产品,在试验时仍存在容易结霜的问题,因此无法满足使用要求。

除霜型快速温变试验箱

    自动除霜型快速温变试验箱优点

    1、本试验箱利用抽气系统和进气系统作为自动除霜装置,在试验前,将快速温变试验箱箱体内的空气置换为不含水份的惰性气体(例如干燥的高纯氮气),从而从源头上能杜绝了快速温变试验时产品结霜的可能性;
    由于参试产品是在大气环境下进行试验的,不能附加额外应力,所以在控制系统控制进气系统和抽气系统协同工作的同时,利用压力测试系统实时采集试验箱内的压力数据,当试验箱内压力为一个大气压的状态(试验要求的压力条件  ),抽气系统和进气系统便停止工作。
    2、本快速温变试验箱通过控制系统的PID调节器能够控制抽气速率和充气速率,能够使试验箱内压力在一个大气压下保持动态平衡,使试验数据更可靠。
     自动除霜型快速温变试验箱由试验箱体、控制系统、均与控制系统相连的用于使试验箱升温的加热系统、用于使试验箱降温的制冷系统、用于使试验箱内空气循环的气体循环系统、抽气系统、进气系统、压力测试系统、排气系统、温度传感器和湿度传感器组成。
    在此,以本速温变试验箱完成一个循环的快速温变试验为例:
    试验条件:高温60℃、低温-40摄氏度,升降温速率为10℃/min,试验箱湿度低于15%。
    试验过程:分为升温、高温保持、降温、低温保持四个工况。

    工作过程如下

    1.试验前准备工作:
    1.1将试验产品放置于试验箱体内的载物架上,关闭试验箱大门;
    1.2在上位机上设定试验箱体内压力为一个大气状态;
    1.3启动真空泵,打开第二电动调节阀7,同时打开第一电动调节阀3,通过进气系统的质量流量计4向试验箱体中充入氮气,通过控制系统的PID调节器使试验箱体内的气压在一个大气压的环境下达到动态平衡;
    1.4湿度传感器检测出试验箱中湿度低于15%时,真空泵和质量流量计同时停止工作。
    2.快速温变试验
    2.1升温:
    试验箱以10℃/min的升温速率开始升温,在升温过程中试验箱体内的气体压力会增大,因此需要通过单向平衡阀向外排气。
在升温过程中由于热惯性的影响,产品最容易结霜,所以在升温过程中需尽可能降低试验箱体内的湿度,因此在升温过程的同时进行氮气置换,具体方法为:
    启动真空泵,打开第二电动调节阀7抽气;同时打开第一电动调节阀3,通过进气系统的质量流量计向试验箱体中充入氮气;通过控制系统的PID调节器调整抽气速率和充气速率,使抽气速率和充气速率达到动态平衡,将试验箱体内的气压稳定在一个大气压;
    2.2高温保持:
    试验箱体内温度升至并保持在高温60℃,试验箱压力不会变化,也不会产生结霜,此过程中无需充入氮气置换;
    2.3降温:
    试验箱体内温度向低温-40℃下降,降温过程中由于温度降低,试验箱内气压会减小,因此需要向试验箱体内充入氮气,具体方法为:
打开第一电动调节阀3,向试验箱体内充入氮气,通过大气压力变送器实时反馈试验箱内压力,当箱内压力达到一个大气压时停止充气。
    2.4低温保持
    在低温保持阶段,快速温变试验箱内气压不会发生变化,无需抽气和/或充气。
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