恒溫恒濕箱的選擇

　　恒溫恒濕箱工作室（shì）尺寸的（de）選擇

　　將被試產品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環境箱進行試驗時，為了（le）保證被試產品周圍氣氛能滿足試驗規範所規定的環境試驗條件，氣候箱工作尺寸與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下幾（jǐ）點規定（dìng）：

　　a)被試產品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的(20～35)%(推薦選用20%)。對於在試驗中發熱的產（chǎn）品推薦選用不大於（yú）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大於(35～50)%(推薦選用35%)。

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

　　上述三點規定實（shí）際上是相互依存和統一的。以1立（lì）方（fāng）米正方體箱子為例，麵積比為1：(0.35～0.5)相當於體積之（zhī）比為1：(0.207～0.354)。距箱壁100～150mm相當於體積之比為1：(0.343～0.512)。

　　總（zǒng）括上述三點（diǎn）規定（dìng），氣候環境（jìng）試驗箱的工作腔容積至少（shǎo）應是被試產品外廓體積的3～5倍。作出這種規定的理由有以下幾點：

　　(1)被測試件置入箱體後會擠占了（le）循環風通道（dào），通道變窄將導致循環風風速的增加。加速了氣流與（yǔ）被測試件之間的熱交（jiāo）換。這與環境條件的再現不符，因（yīn）為（wéi）在有關標準中對涉（shè）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（sù）不應超過1.7m/s，以防（fáng）止試驗樣（yàng）件（jiàn）和周圍氣氛產生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內平均（jun1）風速為0.6～0.8m/s，不超過1m/s，滿足a)、b)兩點要求所規定的空間及麵積比時，流場的風速可能（néng）增大（dà）(50～100)%，平均最高風速為(1～1.7)m/s。滿足標準規定的要（yào）求。如果在試（shì）驗中不加限製地（dì）加大試驗件的體（tǐ）積或迎風斷麵積，則實際試（shì）驗時氣流風（fēng）速將增大到（dào）超出試驗標（biāo）準所規定的最高風速，其（qí）試驗結果（guǒ）的（de）有效性將受到（dào）懷疑。

　　(2)氣候箱工作室內環境參數〔如溫度（dù）、濕度（dù）、鹽（yán）霧沉降率等〕的精度指（zhǐ）標都是在空載狀態下檢測（cè）的結（jié）果，一旦置入被（bèi）測試件後，對試驗箱（xiāng）工作室內環境參數的（de）均勻（yún）性將產生影響，試驗件占有的空（kōng）間越（yuè）大，這種（zhǒng）影響也就越嚴重。實測（cè）試驗數據表明，流場中迎風麵與背風麵（miàn）的溫差可達到3～8℃，嚴重時可大到10℃以上。因此，必須盡量滿足a〕、b〕兩項要求，以（yǐ）保證被試產品周圍環境參數的均勻性。

　　(3)根據熱傳導的原理，箱壁附近（jìn）氣流的溫度通常與流場中心（xīn）溫度相差2～3℃，在高低溫（wēn）的上下*，還可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附近流（liú）場的溫度又相差2～3℃(視箱（xiāng）壁的結構和材（cái）料而定)試驗溫度與外界（jiè）大氣環境相差越大，上述（shù）溫差也越大，因此，距箱壁(100～120mm)距離（lí）內的空間（jiān）是不可利（lì）用空間。

　　2、溫度範（fàn）圍的選擇

　　目前，國外溫度（dù）試驗（yàn）箱的範（fàn）圍大體上為-73～+177℃，或-70～+180℃。國內多數廠家一般為-70～+120℃，-60～+120℃，-40～+120℃，也有高溫到150℃。這些溫度範圍通常可以滿足國內絕大多數（shù）jun用、民用產品溫度試驗的需要，除非確有特殊需要，如安裝位置靠近發（fā）動機等熱（rè）源的產品外（wài），不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越（yuè）高，箱體內外的溫差（chà）越大，箱（xiāng）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（yī）方麵（miàn），上限溫度值越高，對箱壁夾層中保溫材料(如玻璃（lí）棉等)的耐熱（rè）性要求越高（gāo）。箱體密封性（xìng）的要求也越高，使（shǐ）箱體的製作成本增加；而低溫則涉及產品成本部分，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備整體成（chéng）本的1/3左（zuǒ）右，對此如實際試驗（yàn）溫度為-20度，選購設備時zui低溫在-30度即可，不宜過低，否則對於能源消耗也越（yuè）大。

　　3、濕度範圍的選擇（zé）

　　國內（nèi）外環（huán）境試驗箱給（gěi）出的濕度（dù）指標大都（dōu）是20～98%RH或30～98%RH，如果（guǒ）濕熱試驗箱沒有除濕係統，則濕（shī）度範圍為60～98%，這一類（lèi）試（shì）驗箱隻能做高濕試驗，但它的價（jià）格低得（dé）多。值得注意（yì）的（de）是在（zài）濕度指標後麵應該注明相應的（de）溫度範圍（wéi），或給出zui低（dī）露點溫度。因為相對濕度是與溫度直（zhí）接相關的，對於同樣的（de）絕對含濕量，溫度越高（gāo），相對濕度就越（yuè）小，如絕（jué）對含濕量（liàng）為5g/Kg(指1公斤幹空氣中含有5克的水蒸汽)，當溫度（dù）為29℃時，相對濕度為20%RH，溫度為6℃時（shí），相對濕度為（wéi）90%RH，當溫度降至4℃以下，相對濕度超過（guò）100%，在箱體內會出現結（jié）露現象。

　　實現高（gāo）溫（wēn）、高濕隻需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠，進行加濕。低溫低濕則相對難於控製，因為此時的絕對含濕量很低，有時比大氣中（zhōng）的絕對含濕量低很多，需要對箱體內流動的空氣除濕，使空（kōng）氣變得幹燥。目前國內外絕大多數（shù）的溫濕度箱都采用製冷除濕的原（yuán）理（lǐ），是在箱體的空氣預調室（shì）內加一組除濕製冷光管（guǎn）。當濕空氣經過冷管（guǎn）時，其相對濕度會達到100%RH，因空氣飽和在光管上結露，使空氣（qì）變得更幹燥。這種除濕方式理論上（shàng）可達到零度以下的露點溫度，但是當冷點表麵（miàn）溫度到達0℃時，光管表麵（miàn）結露的水滴會結冰，從而影響光管表（biǎo）麵（miàn）的熱交換，使除濕能力下降。又因為（wéi）箱體（tǐ）不可能絕對密封（fēng），大氣中的（de）濕空氣會滲入到（dào）箱體內，使露點溫度回升。另一方麵，在光管間（jiān）流（liú）動的濕空氣（qì）隻是在和光管（guǎn）(冷點)接觸的瞬間達（dá）到飽和狀態而（ér）析出水蒸汽，因此這種除（chú）濕方法很難使箱體內的露點溫度在到0℃以下（xià）。實際所達到的zui低露點溫度為5～7℃。露點溫度5℃相當於絕對含濕量（liàng）為0.0055g/Kg，對應相對濕（shī）度20%RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20%RH，此（cǐ）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。

　　由於低溫低濕的（de）特殊性，且不同廠家（jiā）在此方麵的指標也不盡相同，故在選用設備濕度範圍時，不宜（yí）隻參照技術規格書中標注的20～98%RH或（huò）多少，而是根據其（qí）低（dī）溫值時的濕度能力（lì）範（fàn）圍。此點尤其重要，很多客（kè）戶發（fā）生過此類現象。

　　4、控製方式的選擇

　　溫度、濕度試（shì）驗箱的控製方法有定值（zhí）（恒定）FIX試驗、程（chéng）式（shì）（交變）PROG試驗兩種情況。

　　普通的高低溫試驗箱一般指的是定值（zhí）高低溫試驗箱，其控製方式（shì）為：設定一個目標溫度SP/SV，如是高溫試驗，儀表會根據設定值SV與傳感器的（de）實測值PV來進行比較（jiào），如PV值（zhí）低於SV值（zhí），儀表OUT輸出3~12V直流電壓，驅動SSR固態繼電器，控製加熱（rè）器加熱，實現設備的自動控製，而低溫時，一般需（xū）要先（xiān）人工打開冷機按鈕，工作（zuò）室（shì）製冷降溫，直至實商量溫度PV快接近目（mù）標值SV時，儀表OUT輸出（chū），開始控製加熱來平衡溫度，完成控（kòng）製，控製動（dòng）作（zuò）為逆（nì）動作。而程式試驗的（de）控製方式與定值（zhí）控製方法類似，隻不過其設定值（無論是溫度還是濕度）會根據預先設定好的程（chéng）式變（biàn）化，由於設定值變化，設定值（zhí）與（yǔ）實（shí）測值的差值也在不斷的改變，儀表根據其（qí）數值不斷修改控製OUT的模擬量來達到試驗控製，與定值最大的（de）不同就是，程式試驗可通過不同階段設置不（bú）同的開關信號來達到如壓縮機的開啟和關閉，電磁閥開或關等節點控製能力。具（jù）有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力（lì）和設置升降溫濕（shī）度的速率等功能；因此，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，我們應當實事求是的（de）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（sù）率的（de）選擇

　　普通的高低溫試驗箱沒有降溫速度的指標，從環境溫度降（jiàng）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（dī）溫交變濕熱試驗箱都有變（biàn）溫速度的要求，其變溫速率一般要求1℃/min，在此速率的範圍（wéi）內（nèi）速度可調。而快（kuài）速溫度變化試驗箱的變溫速率較（jiào）快，升溫（wēn）、降溫速率可以達到3℃/min～15℃/min，在某些溫度段升溫、降溫速率甚至可以達到30℃/min以上。

　　各種規格、速度的快速溫度變化試驗箱的（de）溫（wēn）度範圍一般都（dōu）是相同的（de），即-60～+130℃，但（dàn）考核降溫速度的變溫範圍卻不盡相（xiàng）同，根據試驗不同的試驗要求，快速（sù）溫度變化試（shì）驗箱（xiāng）變溫範（fàn）圍有的是-55～+80℃，而有的是-40～+80℃。

　　關於（yú）快速溫度變化（huà）試驗箱的變溫速率有兩種提（tí）法，一種是全程平均升降溫速度，一（yī）種是線形升（shēng）降溫速度(實際上是每5min平均速度)。全程平均速度是（shì）指在試驗箱的（de）變溫範（fàn）圍內，最高溫度與zui低溫度之差值（zhí）與時間之比（bǐ）。目前國外各環境（jìng）試驗（yàn）設備生產廠家提供的變溫速率的技術參數都（dōu）是指的全程（chéng）平均速（sù）率。線形升降（jiàng）溫速（sù）度指在任意的每5min時間段內，能夠保證（zhèng）的變溫速率。而實際上對（duì）於快速溫度變化試驗箱來說，保證線形升降溫速度的難度最大、最關鍵的一（yī）段（duàn）是，在（zài）降溫段最後（hòu）的一個5min的時間段內，試驗箱可以達到的降溫速（sù）率。從某種角度講，線形升（shēng）降溫速度(每5min平均速度)更科學（xué）。因此（cǐ）試驗設備最好具（jù）有全程平均升（shēng）降溫速度（dù）和線形升（shēng）降溫速度(每（měi）5min平均速度)這兩個參（cān）數。一般來說，線形升（shēng）降溫速（sù）度（dù）(每5min平均速度)是全程平均升降溫速度的1/2。

　　6、風速

　　有關標準規定，進行環境試驗時溫濕箱內的風速應小於1.7m/s，對於（yú）試驗本身（shēn）來說，風速越小越好，風速過大會加速試驗件表麵（miàn）與箱（xiāng）體內流動氣（qì）流的熱交換（huàn），於試驗（yàn）的真實性不利。但（dàn）為了保證試驗箱工作室內的均勻性，試驗箱內具有循（xún）環風（fēng）是必需的。但是快速溫度變化試驗箱以及（jí）溫度、濕度（dù）、振動等多因素綜合（hé）環境試驗箱，為追求變溫速率，必須加快箱體內（nèi）循環氣流的流速（sù），風速通常在2～3m/s。因此，對於不同的使（shǐ）用目的，風速的限（xiàn）製是不一樣的。

　　7、溫度波動度

　　溫度波動是一個比較容易實現（xiàn）的（de）參數，所有環境試驗設備廠家（jiā）生產的多數的試驗箱（xiāng）實際的溫度波（bō）動都可以控製在±0.3℃的範圍以內。

　　8、溫度場均勻度

　　為了更正（zhèng）確地模擬產（chǎn）品在自（zì）然界所遭受的實際環境狀況，在環境（jìng）試驗中必須保（bǎo）證被（bèi）試產品的周邊處在同一（yī）溫度環境條件下，為此，必（bì）須（xū）對試驗箱內的溫度梯度和（hé）溫度的波動度加以限製。在國jun標GJB150.1-86jun用設備環境試驗（yàn）方法（fǎ）總則中（zhōng）明確規定“試驗樣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（huò）總的最大值（zhí）為2.2℃(試驗樣品不工作)”。

　　9、濕度的精度控製

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

　　10、冷卻方（fāng）式選擇

　　試驗箱如果帶有製冷係統，製冷係統需要進行冷卻。試驗（yàn）箱有風（fēng）冷、水冷兩（liǎng）種形式。

　　風冷　　　　　　　　水冷

　　使用條件設備安裝簡便（biàn），隻需要接通電源即可使用。環境溫度應低於28℃，如果環境（jìng）溫（wēn）度高於28℃對製冷效果有（yǒu）一定的影響(最好配備空調)需配置循環冷卻水係統。

　　換熱效果（guǒ） 相對於水（shuǐ）冷方式而言是較差（chà） 穩定、良好

　　對使用環（huán）境的影響 會導致試驗箱周（zhōu）圍的空氣溫度上升。不影響試驗箱周圍的溫度。

　　噪聲 較大(相對於（yú）水冷方式（shì）) 較小

　　結論選擇何種冷卻方式，應結合試驗室的實際情況而定。在條（tiáo）件允許的情況下，優先考（kǎo）慮選擇水冷方式。但如果選用的試驗箱的製冷係統很小，也可以（yǐ）優先考（kǎo）慮選擇水冷方式。