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高低溫試驗(yàn)箱溫度均勻度

更新時(shí)間:2015-04-17      點(diǎn)擊次數(shù):1582

實(shí)驗(yàn)箱(室)作業(yè)空間的實(shí)驗(yàn)溫度是不是均勻是一個(gè)非常重要的疑問,因?yàn)榧偃鐪囟炔痪鶆虺搅舜饝?yīng)差錯(cuò),則受試樣品的實(shí)驗(yàn)條件達(dá)不到共同,有的樣品或樣品某一有些,實(shí)驗(yàn)溫度偏高,有旋塞閥的偏低,然后發(fā)生過實(shí)驗(yàn)或欠實(shí)驗(yàn)的疑問,使實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性差,實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)不可靠,終究使實(shí)驗(yàn)歸于失利。本文擬對(duì)氣候環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱(室)的溫度均勻性有關(guān)疑問提出一些看法。

一、各種規(guī)范表述實(shí)驗(yàn)箱(室)溫度均勻性的目標(biāo)及其核算辦法

1、均勻度:以溫度均勻度目標(biāo)來表明商品高低溫實(shí)驗(yàn)箱的溫度均勻性,例如有以下一些規(guī)范:

1)英國規(guī)范BS389-1965《實(shí)驗(yàn)室濕熱箱技能條件》:規(guī)則為在到達(dá)設(shè)定溫度兩小后,用溫差熱電偶接連測驗(yàn)兩小時(shí),別離核算每一測驗(yàn)點(diǎn)與基地點(diǎn)的溫差均勻值,其間zui大者即為溫度繃簧式安全閥均勻度,其巨細(xì)不得超越規(guī)則目標(biāo)±0.5℃。

2)日本實(shí)驗(yàn)機(jī)工業(yè)會(huì),上海恒溫恒濕箱的功能實(shí)驗(yàn)辦法:測溫元件置于上、下四角及基地點(diǎn),上下四角測溫元件距箱壁距離為各自邊長的1/6且不小于50㎜處。當(dāng)溫度到達(dá)安穩(wěn)狀況后,對(duì)各測驗(yàn)點(diǎn)每隔一分鐘手動(dòng)蝶閥測驗(yàn)一次,共測十次以上,核算每一測驗(yàn)點(diǎn)與基地點(diǎn)的溫差的均勻值,其間zui大者即為溫度均勻度。(ESPEC亦選用此目標(biāo))。

3)美國ASTMD2436-68《電氣絕緣用強(qiáng)行對(duì)流實(shí)驗(yàn)室烘箱技能條件》:用9只熱電偶,一只在距作業(yè)室?guī)自S基地25㎜內(nèi),其他8只在上下四角且距箱壁50㎜處。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定溫度并安穩(wěn)16小時(shí)后,趕快記載9支熱電偶的溫度數(shù)據(jù),然后,每隔5分鐘記載一次,共記載得到45個(gè)數(shù)據(jù)。核算45個(gè)數(shù)據(jù)的均勻值作為箱溫。從45個(gè)數(shù)據(jù)中選出兩個(gè)zui大數(shù)和兩個(gè)zui小數(shù)別離各自減去均勻數(shù),然后從四個(gè)差值中選出兩個(gè)zui大差值并求其均勻值,此值就表述箱內(nèi)溫度均不銹鋼球閥勻度。

4)我國JB/T5520—91《干燥箱技能條件》:對(duì)各測驗(yàn)點(diǎn)接連測驗(yàn)四次,時(shí)刻≤20min,核算各測驗(yàn)點(diǎn)四次測得的均勻值與基地點(diǎn)四次測驗(yàn)的均勻值之差,其間zui大值與zui高作業(yè)溫度之比即干燥箱的溫度均勻度,以百分比表明,適用于高溫或有異味的車間。

5)我國GB10586-89《濕熱實(shí)驗(yàn)箱技能條件》。各測驗(yàn)點(diǎn)除基地點(diǎn)外,其疏水閥余各點(diǎn)距箱壁為各自邊長的1/10。當(dāng)溫度到達(dá)規(guī)則值并安穩(wěn)2h后,每隔2min測驗(yàn)各測驗(yàn)點(diǎn)溫度一次,在30min內(nèi)共測15次,再隔30min再測一次,今后每隔1h測一次。運(yùn)用30min內(nèi)15次的測驗(yàn)數(shù)據(jù),別離算出每次數(shù)據(jù)中zui高與zui低溫度之差再求其均勻值,即為溫度均勻度。

2、溫度差錯(cuò):以溫度差錯(cuò)目標(biāo)來需求實(shí)驗(yàn)箱作業(yè)空間的溫度均勻性,如以下一些規(guī)范:

1)在美軍標(biāo)MIL-STD-810D,4.4.1實(shí)驗(yàn)條件允差中規(guī)則“試樣*被空氣圍?。ū匾闹С悬c(diǎn)除外),實(shí)驗(yàn)區(qū)測區(qū)測理體系的溫度和圍住試件各處的溫度梯度應(yīng)別離在實(shí)驗(yàn)溫度的±2℃以內(nèi)和不超越實(shí)驗(yàn)用加氫反響釜每米1℃或總的zui大值為2.2℃(試件不作業(yè))" 此規(guī)范中用±2℃的溫度差錯(cuò)和1℃/M的溫度梯度來需求箱內(nèi)作業(yè)空間的溫度均勻性。

2)在美軍標(biāo)MIL-STD-202F,2.2.1及MIL-STD-883C,4.5.8中需求作業(yè)區(qū)空間內(nèi)任一點(diǎn)的溫度,在給守時(shí)刻內(nèi)違背基準(zhǔn)點(diǎn)不超越±3℃(即為容許差錯(cuò))。

3)在IEC68號(hào)出版物及GB2423中,對(duì)實(shí)驗(yàn)箱作業(yè)空間的溫度均勻性需求以“容差"即對(duì)標(biāo)稱溫度的容許差錯(cuò)表述。對(duì)容差巨細(xì),在高溫箱中規(guī)則為±2℃,在低溫箱中規(guī)則為±3℃。

4)在IEC68-2-3,2.1的注中“溫度±2℃的容差是因?yàn)榭紤]到有丈量的絕實(shí)驗(yàn)用高壓釜對(duì)差錯(cuò),緩慢的溫度改變和作業(yè)空間的溫度動(dòng)搖度等"。 在IEC216號(hào)出版物第四篇老化烘箱中,界說“溫度差錯(cuò)"是“因?yàn)闇囟葎?dòng)搖度和溫度梯度組合而成的差錯(cuò)"。

5)GB/T5170·21996《電工電子商品環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)備根本參數(shù)檢定辦法溫度實(shí)驗(yàn)設(shè)備》,規(guī)則“溫度差錯(cuò)"為實(shí)驗(yàn)箱溫度功能目標(biāo)的僅有檢定項(xiàng)目。溫度差錯(cuò)的檢定辦法是:當(dāng)作業(yè)空間指示點(diǎn)溫度FESTO電磁閥到達(dá)標(biāo)稱溫度后安穩(wěn)2h。丈量各測驗(yàn)點(diǎn)溫度,每2min記載一次各點(diǎn)的溫度,在30min內(nèi)共丈量15次。作業(yè)空間各測驗(yàn)點(diǎn)的實(shí)測zui高溫度和實(shí)測zui低溫度與標(biāo)稱溫度的上、下差錯(cuò)定為設(shè)備在該標(biāo)稱溫度下的溫度差錯(cuò)。

3、溫度差錯(cuò)和溫度均勻度兩種表述辦法的對(duì)比

1)用溫度均勻度目標(biāo)雖可表明箱內(nèi)作業(yè)空間溫度均勻性的好或差,但因?yàn)樵诤怂阒卸歼x用了屢次均勻值的辦法,然后把各點(diǎn)的溫度動(dòng)搖度要素根本上去掉了??墒顷P(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的溫度功能目標(biāo)只標(biāo)出閘閥溫度均勻度是不行的,還有必要有溫度動(dòng)搖度目標(biāo),即各點(diǎn)溫度隨時(shí)刻而改變的巨細(xì),才干全部描繪箱內(nèi)溫度場的改變尤其當(dāng)溫度動(dòng)搖較大的情況下。

2)溫度差錯(cuò)不光反映了作業(yè)空間各點(diǎn)溫度的方位差錯(cuò),同時(shí)也包括了各點(diǎn)溫度隨時(shí)刻而改變的差錯(cuò)即溫度動(dòng)搖度。因而溫度差錯(cuò)更能闡明箱內(nèi)的溫度均勻性,通常無需再測實(shí)驗(yàn)箱的溫度均勻度截止閥和溫度動(dòng)搖度。只要當(dāng)某些實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)溫度動(dòng)搖度有特殊需求時(shí),如對(duì)濕熱箱,才標(biāo)出溫度動(dòng)搖度。因?yàn)闈駸嵯錅囟葎?dòng)搖度超越±0.5℃時(shí),會(huì)帶來較大的濕度動(dòng)搖,增大濕度差錯(cuò),然后超越濕度答應(yīng)差錯(cuò)。 GB/T5170.2—1996,溫度實(shí)驗(yàn)設(shè)備的檢定辦法中,對(duì)溫度功能目標(biāo)只規(guī)則檢定溫度差錯(cuò),而對(duì)溫度均勻度未作規(guī)則有必要檢定,只在附錄B中提示了溫度動(dòng)搖度、溫度均勻度的檢定辦法,這樣的規(guī)則是非常準(zhǔn)確的。

3)溫度均勻度目標(biāo),因?yàn)楸砻鞲鼽c(diǎn)溫度均勻值與基地點(diǎn)溫度均勻蝶閥值的差值,所以有正負(fù)號(hào),只要國標(biāo)的溫度均勻度,因未與基地點(diǎn)對(duì)比或與標(biāo)稱溫度對(duì)比,故沒有正負(fù)號(hào),所以沒有溫度差錯(cuò)表明辦法明白準(zhǔn)確.

4)目前國內(nèi)一些環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)備商品規(guī)范仍需求有溫度動(dòng)搖度、溫度均勻度和溫度差錯(cuò)三項(xiàng)目標(biāo),明顯沒有必要。主張?jiān)谛抻嗊@些規(guī)范時(shí)選用溫度差錯(cuò)目標(biāo),zui多加上一個(gè)溫度動(dòng)搖度目標(biāo)就很全止回閥面了。并且選用溫度差錯(cuò)契合美軍標(biāo)、國軍標(biāo),和世界電工委員會(huì)有關(guān)規(guī)范的需求。

二、實(shí)驗(yàn)箱(室)溫度不均勻發(fā)生的緣由

1)實(shí)驗(yàn)箱的構(gòu)造在很大程度上影響作業(yè)中間溫度均勻,因?yàn)闃?gòu)造難于*對(duì)稱,然后對(duì)溫度均勻造成晦氣影響。如圖示一常用的低溫箱或濕熱箱構(gòu)造。大門在前,空調(diào)室在箱后部,上送風(fēng)下回風(fēng)。明顯這種構(gòu)造擺布對(duì)稱性好,可較易到達(dá)左、右溫度均勻,但構(gòu)造上、下不對(duì)稱,前后也*不相同,對(duì)作業(yè)空間溫度發(fā)生了不均勻影響。盡管如此,這種單風(fēng)道構(gòu)造如規(guī)劃處理得當(dāng),實(shí)踐證明作業(yè)室從0.l~300m3,之間都可運(yùn)用,其溫度差錯(cuò)都可滿安全閥足規(guī)范需求。

2)因?yàn)橄浔诘臒醾鲗?dǎo),而發(fā)生漏熱(高溫箱)或漏冷(低溫箱)等熱丟失,為了抵償熱丟失必定會(huì)有送風(fēng)溫差,高溫箱的送風(fēng)溫度高于箱內(nèi)作業(yè)溫度,低溫箱的送風(fēng)溫度則低于箱內(nèi)作業(yè)溫度。因?yàn)楸囟ù嬖诘乃惋L(fēng)溫差使作業(yè)室內(nèi)發(fā)生了溫度不均勻。

3)因?yàn)橄浔诹鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)不等,有的有穿線孔等部分傳熱.使箱壁溫度不均勻,然后使箱壁幅射對(duì)流傳熱也不均勻,影響溫場均勻。

4)箱體的密封性欠好,比方大門漏氣,然后影響作業(yè)空間的溫場均勻。

5)假如查看溫度差錯(cuò)需求作業(yè)室內(nèi)放置試品,當(dāng)試品體積過大,或放置的辦法或方位不恰當(dāng),使空氣對(duì)流受阻.將發(fā)生較大的溫度差錯(cuò)。

三、進(jìn)步氣候環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱(室)溫度均勻性減小溫度差錯(cuò)的一些辦法

1、減小送風(fēng)溫差和加大送風(fēng)量 送風(fēng)溫差和送風(fēng)量的巨細(xì)取決于冷負(fù)荷(對(duì)低溫實(shí)驗(yàn)箱)或熱負(fù)荷(對(duì)高溫實(shí)驗(yàn)箱)的巨細(xì)。以低溫箱為例,當(dāng)?shù)蜏叵湟烟幱谀骋坏蜏叵碌暮銣貭顩r時(shí),此刻的冷負(fù)荷應(yīng)與送人作業(yè)室風(fēng)的制冷量相等,即 Q=V/3600·ρ·γ·△t(w) ∴V=3600Q/·ρ·γ·△t(m3/h) 式中V送風(fēng)量(m3/h) ρ干空氣的密度(kg/m3) γ空氣的定壓比熱(J/kg·℃) △t送風(fēng)溫差,等于出風(fēng)口溫度減作業(yè)室溫度(℃) Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 式中Q1箱體圍護(hù)構(gòu)造傳熱發(fā)生的冷負(fù)荷(w) Q2觀察窗、穿線孔等部分傳熱的冷負(fù)荷(w) Q3風(fēng)機(jī)滾動(dòng)由機(jī)械能轉(zhuǎn)為熱能的冷負(fù)荷(w) Q4照明燈發(fā)熱而發(fā)生的冷負(fù)荷(w) Q5發(fā)熱試品,因?yàn)樽鳂I(yè)時(shí)發(fā)熱而發(fā)生的冷負(fù)荷(w) Q6其它冷負(fù)荷(w) Q總的冷負(fù)荷(w) 在一定的恒溫狀況下,ρ、γ為常數(shù),送風(fēng)量與送風(fēng)溫差成反比,為了進(jìn)步箱疏水閥內(nèi)溫度均勻性和減小溫度動(dòng)搖,就需減小At,然后添加送風(fēng)量v??墒?,△t過小則v會(huì)太大,然后添加運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)?;蚴瓜鋬?nèi)的風(fēng)速過高,不契合實(shí)驗(yàn)辦法規(guī)范的需求。通常送風(fēng)溫差可取△t=1~3℃為宜。 關(guān)于高溫實(shí)驗(yàn)箱,道理是相同的。公式(1)仍適用,僅僅冷負(fù)荷改為熱負(fù)荷,而熱負(fù)荷所包括的內(nèi)容有所改變罷了。

2、進(jìn)步實(shí)驗(yàn)箱構(gòu)造規(guī)劃的合理性、完善性。盡量作到構(gòu)造對(duì)稱,如擺布、上、下風(fēng)道;如用兩臺(tái)風(fēng)機(jī),應(yīng)選用一臺(tái)左旋一臺(tái)右旋,使出風(fēng)均勻。如有必要,可在出風(fēng)口設(shè)備調(diào)風(fēng)板,調(diào)理風(fēng)向,使箱內(nèi)溫超臨界萃取儀度均勻;留意箱體的密封性,防止部分漏氣,挑選功能的保溫隔熱材料,滿足的保溫層厚度以削減熱丟失;箱體內(nèi)膽與外殼之間的連接件應(yīng)有熱阻隔辦法以削減部分漏熱。從公式(1)能夠看到減小冷負(fù)荷(或熱負(fù)荷)Q就能夠減小送風(fēng)量,或減小送風(fēng)溫差。

3、在實(shí)驗(yàn)辦法規(guī)范答應(yīng)條件下進(jìn)步風(fēng)速,以增強(qiáng)空氣在箱內(nèi)的活動(dòng),消有機(jī)組成設(shè)備除死區(qū),然后使箱內(nèi)的溫度較為均勻。對(duì)某些需求風(fēng)量大而風(fēng)速小的實(shí)驗(yàn)箱,如冰箱實(shí)驗(yàn)室,可選用箱頂孔板送風(fēng),然后到達(dá)風(fēng)速小,承認(rèn)內(nèi)漏的閥門及內(nèi)漏的程度,風(fēng)量大室內(nèi)溫度均勻的目的。

4、在運(yùn)用實(shí)驗(yàn)箱時(shí)要特別留意試品的體積、分量,以及在實(shí)驗(yàn)箱作業(yè)空間的擺放方位,有關(guān)規(guī)范規(guī)則試品整體積小于作業(yè)室的1/5,以留出滿足的通風(fēng)空間,試品的總分量為50~80kg/m3,在各頂風(fēng)氮吹儀面上試品的面積小于諒頂風(fēng)截面積的1/3,以利于風(fēng)的活動(dòng)。這些規(guī)則關(guān)于箱內(nèi)溫度均勻,溫度差錯(cuò)不超越規(guī)范需求起到*的作用。

5、進(jìn)步實(shí)驗(yàn)箱的控制精度,減小溫度動(dòng)搖度,然后可減小溫度差錯(cuò)。關(guān)于高溫實(shí)驗(yàn)箱,對(duì)加熱功率進(jìn)行P1D接連調(diào)理能夠減小溫度動(dòng)搖。關(guān)于低溫實(shí)驗(yàn)箱,為了減小溫度動(dòng)搖,通常選用熱平衡辦法控溫,即到達(dá)設(shè)定溫度后,制冷機(jī)仍常開,而用受控的加熱功率來平衡剩余的制冷量。為了防止過大的冷熱沖擊,糟蹋太多動(dòng)力,常質(zhì)構(gòu)儀選用調(diào)理制冷量的辦法,減小恒溫時(shí)的制冷量,然后所需平衡的加熱量就會(huì)削減,這樣就節(jié)省了能量,又進(jìn)步了控制精度。 溫度傳感器的方位對(duì)控制精度有較大影響。為了使其感溫反響活絡(luò),通常將傳感器置于出風(fēng)口鄰近,然后可進(jìn)步控制精度,減小溫度動(dòng)搖度,終究減小溫度差錯(cuò)。

6、調(diào)整溫度場中值,能夠減小溫度差錯(cuò):溫度上差錯(cuò)和溫度下差錯(cuò)常常是不相等的,假如此刻溫度上差錯(cuò)或下差錯(cuò)超越答應(yīng)差錯(cuò),但上、下差錯(cuò)之差的二分之一仍小于答應(yīng)差錯(cuò)時(shí),則可對(duì)設(shè)備的溫度場進(jìn)冷卻水循環(huán)設(shè)備行適當(dāng)調(diào)整,然后使調(diào)整后的溫度差錯(cuò)小于答應(yīng)差錯(cuò)。 CB/T5170.2—1996《電工電于商品環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)備根本參數(shù)檢定辦法、溫度實(shí)驗(yàn)設(shè)備》8.2.11中有“在檢定過程中,假如發(fā)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)空間溫度上差錯(cuò)或下差錯(cuò)超出答應(yīng)差錯(cuò)值時(shí),應(yīng)查看溫度場中值是不是違背標(biāo)稱值,若違背標(biāo)稱值應(yīng)對(duì)設(shè)備溫度場進(jìn)行調(diào)整",調(diào)整值按下式: △Ta=Tm-TN 

(2) Tm=(Tmax+Tmin)/2

(3) 式中△Ta溫度場調(diào)整值,℃; Tm溫度場中值,℃; TN標(biāo)稱溫度值,℃; Tmax各測驗(yàn)點(diǎn)在30min(或24h)內(nèi)的實(shí)測zui高溫度值,℃; Tmin各測驗(yàn)點(diǎn)在30min(或24h)內(nèi)的實(shí)測zui低溫度值,℃。 但以上調(diào)整,有必要在上、下差錯(cuò)之差的二分之一小于答應(yīng)差錯(cuò),即 (△Tmax△Tmin)/2<1△T1

(4) 由△Tmax=△Tmax-Tn,△Tmin=△Tmin-Tn代人上式 得:(Tmax- TN)-( Tmin- TN)/2=(Tmax-Tmin)/2<1△T 1

(5) 式中1△T 1答應(yīng)差錯(cuò);℃; △Tmax溫度上差錯(cuò),℃; △Tmin溫度下差錯(cuò);℃。 zui終得出有必要zui高溫度與zui低溫度之差的一半小于答應(yīng)差錯(cuò),調(diào)整溫場中壓制備色譜儀才有含義,調(diào)整后的差錯(cuò)才會(huì)小于答應(yīng)差錯(cuò)。 公司專業(yè)出產(chǎn)高低溫實(shí)驗(yàn)箱、低溫實(shí)驗(yàn)箱、冷熱沖擊實(shí)驗(yàn)箱、快速溫變實(shí)驗(yàn)箱,恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)箱等實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

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