恒溫恒濕箱的選擇

　　恒溫恒濕箱工作室（shì）尺寸的選擇

　　將被試產品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環境箱（xiāng）進行試驗時，為了保證被試（shì）產品周圍氣氛能滿足試驗（yàn）規範所規定的環境（jìng）試驗（yàn）條件，氣候箱（xiāng）工作尺寸（cùn）與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規定：

　　a)被試（shì）產品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的(20～35)%(推薦選用（yòng）20%)。對於在試驗中發熱的產品推（tuī）薦選用不大於10%。

　　b)被試產品的迎風斷麵（miàn）積與該斷麵上試驗箱工作室總麵積之比不（bú）大於(35～50)%(推薦選（xuǎn）用35%)。

　　c)被試產品外廓表麵距試驗箱壁的距離至少保持100～120mm，(推薦選用120mm)。

　　上述三點規定實際上是相互依存和統一的。以（yǐ）1立方米正方體（tǐ）箱子為例，麵積比為1：(0.35～0.5)相當於體積之比為（wéi）1：(0.207～0.354)。距箱壁100～150mm相當於體積之比為1：(0.343～0.512)。

　　總括上述三點規定，氣候（hòu）環境試驗箱的工作腔容積至少應是被試產品外廓體積的3～5倍。作出這種規定的理由（yóu）有以下幾點：

　　(1)被測試件置入箱（xiāng）體後會擠占了循環風通道，通道變窄將導致（zhì）循環風風速的增加。加速了氣流與被測試件之間的熱交（jiāo）換。這與環境條件的再現不（bú）符，因為（wéi）在（zài）有關標準中對涉及溫度環境試驗都規定試驗箱（xiāng）內試驗樣件周圍的空氣流速不應超過（guò）1.7m/s，以防止試驗樣件和周圍（wéi）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（mǎn）足a)、b)兩點要求所規定的空（kōng）間及（jí）麵積（jī）比時，流場的風（fēng）速可能（néng）增大(50～100)%，平均最高風速為(1～1.7)m/s。滿（mǎn）足標準（zhǔn）規定（dìng）的要求。如果在試驗（yàn）中不加限（xiàn）製地加（jiā）大（dà）試驗件的體積或迎（yíng）風斷麵積，則實際試驗時氣流風（fēng）速將增（zēng）大到超出試（shì）驗標準所規定的最高風速，其試驗結果的有效性將受（shòu）到懷疑。

　　(2)氣候箱工作室內環（huán）境參數〔如溫度、濕度、鹽（yán）霧沉降率等〕的精度指標都（dōu）是在空載狀態下檢測的結果，一旦置入被測試件後，對試驗箱工作室內環境參數的均勻性將產生影響，試驗件占有的空間越大，這種影響也（yě）就越嚴重。實測試驗數（shù）據表明，流場中迎風麵與背風麵的溫差可達到3～8℃，嚴重時可大（dà）到10℃以上。因此，必須盡量滿足a〕、b〕兩項要（yào）求，以保（bǎo）證被試產品周（zhōu）圍環境參數的均勻性。

　　(3)根據熱傳導的原理，箱壁附近氣流的溫度通（tōng）常與流場中心（xīn）溫度相差2～3℃，在高低溫（wēn）的上下*，還（hái）可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附（fù）近流場的溫（wēn）度又相差（chà）2～3℃(視箱壁的結構（gòu）和材料而定（dìng）)試驗溫度（dù）與外界大（dà）氣（qì）環境相差越大，上述溫差也越大，因此，距箱壁(100～120mm)距離內的空間是不可（kě）利用空間。

　　2、溫度範圍的選擇

　　目前（qián），國外溫度試驗箱的範（fàn）圍大體上為-73～+177℃，或（huò）-70～+180℃。國（guó）內多數廠家（jiā）一般為-70～+120℃，-60～+120℃，-40～+120℃，也有高溫到150℃。這些溫度（dù）範圍通常可以滿足國內（nèi）絕大多數jun用、民用產品溫度試驗的需要，除非確有（yǒu）特殊需要，如安裝位（wèi）置靠近發動（dòng）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（fāng）麵，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（qiú）越高。箱（xiāng）體密封性的要求也越高，使箱體的製作成本增加；而低（dī）溫則涉（shè）及產品成本部分，低溫越低，則製冷係統功率及製冷（lěng）量則越大，相應的設備成本也增加，且低溫係統成本占據了設（shè）備整體（tǐ）成本的1/3左右（yòu），對此如實際試驗溫度為-20度，選購設備時zui低溫在-30度即（jí）可，不宜過低，否則對（duì）於能源消耗也越大。

　　3、濕度範圍的選擇

　　國內外環境試驗箱給出的濕度指標大都是（shì）20～98%RH或30～98%RH，如果濕熱試驗箱沒有除濕係統，則（zé）濕度範圍為60～98%，這一類試驗箱隻能做高濕試驗，但它的價格低得多（duō）。值得注意的是在（zài）濕（shī）度（dù）指標後麵應該注明相應的（de）溫度範圍，或給出zui低（dī）露點溫度。因為（wéi）相對（duì）濕度是與溫度直接相關的，對於同樣（yàng）的絕對含濕量，溫度越高（gāo），相對濕度（dù）就越（yuè）小，如絕對含濕量為5g/Kg(指1公斤幹空氣中含有5克的水蒸汽)，當溫度為29℃時，相對濕度為（wéi）20%RH，溫度為6℃時，相對濕度為90%RH，當溫度降至4℃以下，相（xiàng）對濕度超（chāo）過100%，在箱體內會出現結露現象。

　　實現高（gāo）溫、高濕隻需要往箱體空氣中噴水蒸汽或（huò）霧化（huà）的水珠，進行加濕。低溫低濕則相對（duì）難於控製，因為此時的絕對含（hán）濕量很低，有時比大氣中的絕對含濕量低很（hěn）多，需要（yào）對箱體內流動（dòng）的空氣除濕，使空氣變得幹燥。目前國內外絕大多數的溫濕度箱都采用製冷除濕的原理，是在箱體的（de）空氣預調室內加一組除濕製冷光管。當濕空氣經過冷（lěng）管時，其相對濕度會達到100%RH，因空氣飽和在光管（guǎn）上（shàng）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，但是當冷點表麵溫度到達0℃時，光（guāng）管表麵結露的（de）水滴會結冰，從而影響（xiǎng）光管表（biǎo）麵的熱交換，使除濕能力下降。又因（yīn）為箱體不可能絕（jué）對密封，大氣（qì）中的濕（shī）空氣會滲入到（dào）箱體內，使露點溫度回升。另一方麵，在光管間流動的濕空氣隻是在和光（guāng）管(冷點)接觸的瞬間（jiān）達到飽和狀態而析出水蒸汽，因此這種除濕方法很難使箱體（tǐ）內的露點溫度在到0℃以下。實際所達到的zui低露點溫度為5～7℃。露點溫（wēn）度5℃相當於絕對含濕量為0.0055g/Kg，對應相對濕度20%RH的溫度為30℃。如果（guǒ）要求溫度20℃進相對（duì）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，必須選用空氣幹燥係統才能實現。

　　由（yóu）於低溫低濕的特殊性，且不同廠家在此方（fāng）麵的指標（biāo）也不（bú）盡相（xiàng）同，故（gù）在選用（yòng）設（shè）備濕度範圍時，不宜隻參（cān）照技術（shù）規格書中標（biāo）注的20～98%RH或多少，而是根據其低溫值時（shí）的濕（shī）度能力範圍。此點尤其重要，很多客（kè）戶發生過此類現象。

　　4、控製方式的選擇

　　溫（wēn）度、濕（shī）度試驗箱的控製方法有定值（恒定）FIX試驗、程式（交變）PROG試驗兩種情況。

　　普通的（de）高低溫試驗箱一般指的是定值高低溫試驗箱，其控製方式為：設定一個目標溫度SP/SV，如是高溫（wēn）試驗，儀表會根據設定值SV與傳感器的實測值PV來（lái）進行比較，如PV值低於SV值，儀表OUT輸出3~12V直流電壓，驅動SSR固態繼電器（qì），控製加熱器加（jiā）熱，實現設備的自動控製，而低溫時（shí），一般需要先人工打開冷機按鈕，工（gōng）作室製冷降溫，直至實（shí）商（shāng）量溫度PV快接近目標值SV時，儀表OUT輸出，開始控（kòng）製（zhì）加熱來平（píng）衡溫度，完成控製，控製動作為逆動作。而（ér）程式試驗的控製方式與定值控製方法類似，隻不過其（qí）設定值（無論是溫度還是濕度（dù））會（huì）根據預（yù）先設定好的程式變化，由於設定值變化，設（shè）定值與實測值的差值也在不（bú）斷的（de）改變，儀表根據其數值不斷修改控製OUT的模擬量來達（dá）到試驗控製（zhì），與定（dìng）值最大的不同就是，程式試驗可通（tōng）過（guò）不同階段設置不同的開關信號來達到如壓縮機的開啟和關閉，電磁（cí）閥開或（huò）關等（děng）節點控製能力。具有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力和（hé）設置升降溫濕度的速率等功能；因此（cǐ），程式試驗箱的價格比定值試驗箱的價格一般要高20%以上。因此（cǐ），我們應（yīng）當實事求是的以試驗方法的需要為出發點，選用定值試驗箱或者是程式試驗箱。

　　5、變溫速率的選擇

　　普通（tōng）的高低溫試驗箱沒有降溫速（sù）度（dù）的指標，從環境溫度降溫到標稱的zui低溫度的時間一般為90～120min。高低溫交變試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱都有變溫（wēn）速度的要求，其變溫速率一般要（yào）求1℃/min，在此速率的範圍內速度可調。而快速溫度變化試驗箱的（de）變（biàn）溫速率較快，升溫、降溫速率可以達到（dào）3℃/min～15℃/min，在某些溫（wēn）度段升溫、降溫（wēn）速率甚至可以達到30℃/min以上。

　　各種規格、速度（dù）的快速溫度變化試（shì）驗箱的溫（wēn）度範圍一般都是（shì）相同的，即-60～+130℃，但考核降溫速度的變溫範（fàn）圍（wéi）卻不盡相同，根據試（shì）驗不同的試驗要求，快速溫（wēn）度變化試驗箱變溫範圍有的是-55～+80℃，而有的（de）是-40～+80℃。

　　關於快速溫度變化試（shì）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（shì）線形升降溫速度(實際（jì）上是每5min平均速度)。全程平均速度是指在試驗箱的變溫（wēn）範圍內，最高溫度（dù）與zui低溫度之（zhī）差值與時間之比（bǐ）。目前國（guó）外各環境試驗設備生產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時間段內，能夠保證的變溫（wēn）速率。而實際上對於快速（sù）溫度變化試驗箱來（lái）說，保證線形（xíng）升降溫速度的（de）難度最大、最關鍵的一（yī）段是，在降溫段最後的一個5min的時間段內，試驗箱（xiāng）可以達到的降溫速率（lǜ）。從某種（zhǒng）角度講，線（xiàn）形升降（jiàng）溫速度(每5min平均（jun1）速度)更科學。因此（cǐ）試驗（yàn）設備最好具有全程平（píng）均升（shēng）降溫速度和線形升降溫速度(每5min平均速度)這兩個（gè）參數。一般來說，線形升降溫速（sù）度(每5min平均速度)是全程（chéng）平均升降溫速度的（de）1/2。

　　6、風速

　　有關標準規定，進行環境試驗時溫濕箱內的（de）風速應小於1.7m/s，對於試驗（yàn）本身來說，風（fēng）速越小越好，風（fēng）速過大會加速試驗件表麵與箱（xiāng）體內流動氣流的熱交換，於試驗的真（zhēn）實性不（bú）利。但為了保證試驗箱工作室（shì）內的（de）均（jun1）勻性，試驗箱內具有循環風是必需的。但是快速溫度變化試驗箱以及溫度、濕（shī）度、振動等多因素綜合環境試驗箱，為追求變溫速率，必須加快箱體內循環氣流的（de）流速，風速通（tōng）常（cháng）在（zài）2～3m/s。因此，對於不（bú）同的（de）使用目的，風速（sù）的限製是（shì）不一樣的。

　　7、溫度波動度

　　溫度波動是一（yī）個比較容易實現的參數，所有環境試驗設備廠家生產（chǎn）的多數的試驗箱實際的溫度波動都可（kě）以控製在±0.3℃的範圍以內。

　　8、溫度場均勻度

　　為了更正確地模擬產品在自然（rán）界所遭受的（de）實際（jì）環境狀況（kuàng），在環境試驗中必（bì）須保（bǎo）證被（bèi）試產品的周邊處在同（tóng）一溫度環境條件下，為此，必須對試驗箱內的溫度梯度和溫度的（de）波動（dòng）度加以限製。在國jun標（biāo）GJB150.1-86jun用設備（bèi）環境（jìng）試驗方法總則中明確（què）規定“試驗樣（yàng）品附近測量係統的溫度應在試驗溫度的±2℃以內，其溫度工不超過1℃/m或總的（de）最大值為2.2℃(試驗樣（yàng）品不工作)”。

　　9、濕度（dù）的精（jīng）度控製

　　環境試驗箱中測量濕度多數是采用幹濕球法，環境試驗設備的製造標準GB10586要求（qiú），相對濕度偏差應（yīng）在+2-3%RH。為（wéi）滿足濕度控製精度（dù）的要求，濕度試驗箱的溫度控製精度較高，溫度波動一般小於±0.2℃。否（fǒu）則很難達到濕度控製精度的要求。

　　10、冷卻方式選擇

　　試（shì）驗箱如果帶有製冷係統，製冷係統需（xū）要進行冷卻。試驗箱有風冷、水冷（lěng）兩種形式。

　　風冷　　　　　　　　水冷

　　使用條件設備安裝簡便，隻需（xū）要接通電源即可使用。環（huán）境溫度應低（dī）於28℃，如果環境（jìng）溫度（dù）高於28℃對製冷效果有一（yī）定的影響(最好配（pèi）備空調)需配置循環（huán）冷卻水係統（tǒng）。

　　換熱效果 相對（duì）於水冷（lěng）方式而（ér）言是較（jiào）差 穩定（dìng）、良好

　　對使（shǐ）用環境的影響（xiǎng） 會導（dǎo）致試驗（yàn）箱周圍的（de）空氣溫度（dù）上升。不影響（xiǎng）試（shì）驗箱周圍的溫度。

　　噪聲 較大(相（xiàng）對於水冷方式) 較小

　　結論選擇何種冷卻（què）方式，應結合試驗（yàn）室的（de）實際情況而定。在條件允許的情況下，優先考慮（lǜ）選擇水（shuǐ）冷方式。但如果選用的試驗（yàn）箱的製（zhì）冷係統很小，也可以優先考慮選擇水冷方式。