恒温恒湿箱尺寸与温湿度范围如何选择
发布时间：2022/6/27 18:03:00
将被试产品(元器件、组件、部件或整机)置入气候环境箱进行试验时，为了保证被试产品周围气氛能满足试验规范所规定的环境试验条件，试验箱工作尺寸与被试产品外廓尺寸之间应遵循以下几点规定： a)被试产品的体积(W×D×H)不得超过恒温恒湿箱有效工作空间的(20～35)%(推荐选用20%)。对于在试验中发热的产品推荐选用不大于10%。 b)被试产品的迎风断面积与该断面上试验箱工作室总面积之比不大于(35～50)%(推荐选用35%)。 c)被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少保持100～120mm，(推荐选用120mm)。 上述三点规定实际上是相互依存和统一的。以1立方米正方体箱子为例，面积比为1：(0.35～0.5)相当于体积之比为1：(0.207～0.354)。距箱壁100～150mm相当于体积之比为1：(0.343～0.512)。 总括上述三点规定，恒温恒湿箱箱的工作腔容积至少应是被试产品外廓体积的3～5倍。作出这种规定的理由有以下几点： (1)被测试件置入箱体后会挤占了循环风通道，通道变窄将导致循环风风速的增加。加速了气流与被测试件之间的热交换。这与环境条件的再现不符，因为在有关标准中对涉及温度环境试验都规定试验箱内试验样件周围的空气流速不应超过1.7m/s，以防止试验样件和周围气氛产生不符合实际的热传导。在空载时试验箱内平均风速为0.6～0.8m/s，不超过1m/s，满足a)、b)两点要求所规定的空间及面积比时，流场的风速可能增大(50～100)%，平均最高风速为(1～1.7)m/s。满足标准规定的要求。如果在试验中不加限制地加大试验件的体积或迎风断面积，则实际试验时气流风速将增大到超出试验标准所规定的最高风速，其试验结果的有效性将受到怀疑。 (2)恒温恒湿箱工作室内环境参数〔如温度、湿度、盐雾沉降率等〕的精度指标都是在空载状态下检测的结果，一旦置入被测试件后，对试验箱工作室内环境参数的均匀性将产生影响，试验件占有的空间越大，这种影响也就越严重。实测试验数据表明，流场中迎风面与背风面的温差可达到3～8℃，严重时可达到10℃以上。因此，必须尽量满足a〕、b〕两项要求，以保证被试产品周围环境参数的均匀性。 (3)根据热传导的原理，箱壁附近气流的温度通常与流场中心温度相差2～3℃，在高低温的上下限时，还可能达到5℃。箱壁的温度与箱壁附近流场的温度又相差2～3℃(视箱壁的结构和材料而定)试验温度与外界大气环境相差越大，上述温差也越大，因此，距箱壁(100～120mm)距离内的空间是不可利用空间。 目前，国外温度试验箱的范围大体上为-73～+177℃，或-70～+180℃。国内多数厂家一般为-70～+120℃，-60～+120℃，-40～+120℃，也有高温到150℃。这些温度范围通常可以满足国内绝大多数军用、民用产品温度试验的需要，除非确有特殊需要，如安装位置靠近发动机等热源的产品外，不可盲目提高温度上限。因为上限温度越高，箱体内外的温差越大，箱体内部流场的均匀性也越差。可利用的工作室体积也就越小。另一方面，上限温度值越高，对箱壁夹层中保温材料(如玻璃棉等)的耐热性要求越高。箱体密封性的要求也越高，使箱体的制作成本增加；而低温则涉及产品成本部分，低温越低，则制冷系统功率及制冷量则越大，相应的设备成本也增加，且低温系统成本占据了设备整体成本的1/3左右，对此如实际试验温度为-20度，选购设备时最低温在-30度即可，不宜过低，否则对于能源消耗也越大。 湿度范围的选择 国内外环境试验箱给出的湿度指标大都是20～98%RH或30～98%RH，如果湿热试验箱没有除湿系统，则湿度范围为60～98%，这一类试验箱只能做高湿试验，但它的价格低得多。值得注意的是在湿度指标后面应该注明相应的温度范围，或给出最低露点温度。因为相对湿度是与温度直接相关的，对于同样的绝对含湿量，温度越高，相对湿度就越小，如绝对含湿量为5g/Kg(指1公斤干空气中含有5克的水蒸汽)，当温度为29℃时，相对湿度为20%RH，温度为6℃时，相对湿度为90%RH，当温度降至4℃以下，相对湿度超过100%，在箱体内会出现结露现象。 实现高温、高湿只需要往箱体空气中喷水蒸汽或雾化的水珠，进行加湿。低温低湿则相对难于控制，因为此时的绝对含湿量很低，有时比大气中的绝对含湿量低很多，需要对箱体内流动的空气除湿，使空气变得干燥。目前国内外绝大多数的温湿度箱都采用制冷除湿的原理，是在箱体的空气预调室内加一组除湿制冷光管。当湿空气经过冷管时，其相对湿度会达到100%RH，因空气饱和在光管上结露，使空气变得更干燥。这种除湿方式理论上可达到零度以下的露点温度，但是当冷点表面温度到达0℃时，光管表面结露的水滴会结冰，从而影响光管表面的热交换，使除湿能力下降。 由于低温低湿的特殊性，且不同厂家在此方面的指标也不尽相同，故在选用设备湿度范围时，不宜只参照技术规格书中标注的20～98%RH或多少，而是根据其低温值时的湿度能力范围。
又因为箱体不可能绝对密封，大气中的湿空气会渗入到箱体内，使露点温度回升。另一方面，在光管间流动的湿空气只是在和光管(冷点)接触的瞬间达到饱和状态而析出水蒸汽，因此这种除湿方法很难使箱体内的露点温度在到0℃以下。实际所达到的最低露点温度为5～7℃。露点温度5℃相当于绝对含湿量为0.0055g/Kg，对应相对湿度20%RH的温度为30℃。如果要求温度20℃进相对湿度达到20%RH，此时的露点温度为-3℃，采用致冷方式除湿是很困难的，必须选用空气干燥系统才能实现。
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