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恒温恒湿试验箱是指能同时施加温度、湿度应力的恒温恒湿试验箱。随着我国工业产品研制的需要,近几年来,我国从国外引进了大批试验系统,为我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用。但由于其本身的复杂性,使得恒温恒湿试验箱在运行中出现了许多问题,而且出现了问题不能及时解决,大大延长了试验周期,影响了产品的研制工作。而产生这些现象的原因是对综合恒温恒湿试验箱的工作原理不了解。为此,我们对恒温恒湿试验箱的基本工作原理作了一些简要阐述,并介绍如何对综合恒温恒湿试验箱试验设备的故障进行分析和判断。
2.恒温恒湿试验箱的原理:综合恒温恒湿试验箱由制冷系统,加热系统,控制系统,湿度系统,空气循环系统,和传感器系统等组成, 上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面初步叙述几个主要系统的工作原理和工作过程:
3.制冷系统:制冷系统是综合恒温恒湿试验箱的关键部分之一。一般来说,恒温恒湿试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷,机械制冷采用蒸气压缩式制冷,该制冷方式是人工制冷中应用广泛而又经济的制冷方式之一。蒸气压缩式制冷型式有:单级制冷、多级制冷和复叠式制冷,它们主要由压缩机,冷凝器,节流机构和蒸发器组成。由于我们试验的温度低温要达到-55℃,单级制冷难以满足要求,因此综合恒温恒湿试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。下面以意大利ACS公司生产的综合恒温恒湿试验箱的制冷系统为例作一简要介绍,为该制冷系统简化图。它由两部分组成,分别称为高温部分和低温部分,每一部分都是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂(HP80)的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂(R23)的热量而汽化;低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象(恒温恒湿试验箱内的空气)吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来的,它既是高温部分的蒸发器,也是低温部分的冷凝器。ACS恒温恒湿试验箱的高温部分制冷剂采用中温制冷剂HP80,低温部分制冷剂采用低温制冷剂R23,箱内温度能达到-70℃。
4.加热系统:恒温恒湿试验箱的加热系统相对制冷系统而言,是比较简单的。它主要由大功率电阻丝组成。由于恒温恒湿试验箱要求的升温速率较大,因此恒温恒湿试验箱的加热系统功率都比较大,而且在恒温恒湿试验箱的底板也设有加热器。
5.控制系统:控制部分是综合恒温恒湿试验箱的核心,它决定了恒温恒湿试验箱的升降温速率,精度等重要指标。现有恒温恒湿试验箱的控制器大都采用PID控制,也有少部分采用PID与模糊控制相结合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴,而且此部分在使用过程中,一般不会出现问题,因此,本文不对控制系统作太多的介绍。
6.湿度系统:湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。
恒温恒湿试验箱的加湿方式一般采用蒸气加湿法,即将低压蒸气直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力强,速度快,加湿控制灵敏,尤其在降温时容易实现强制加湿。