高低温箱的工作原理 低温箱技术指标

　　在仪器行业中，很多人都会将干燥箱称为高低温箱，以为都是做温度变化试验，就是同一种设备，殊不知，这两种是完全不同的，我们就高低温箱与干燥箱的区别做一个详细解析：　　一、用途不同　　干燥箱主要用于实验室物品的干燥、烘焙、灭菌。而高温试验箱除具有干燥箱的功能外，还主要用于电工、电子及其他非易燃易爆物品的高温性能试验。　　二、技术指标不同　　高低温箱的温度均匀度和波动度都优于干燥箱，比如温度均匀度，高低温箱温度均匀度不大于±2℃，而干燥箱的均匀度不大于±2.5%,虽然只是一个正负号的差别，但数值却相差一倍。另外，高温试验箱的波动度为±0.5℃,干燥箱的波动度为±1℃。　　三、制造的难易程度不同　　表面上看，两者并无多大差别。而实际上，对于箱体材料，电气元器件等，高温低箱均要好于干燥箱，特别是当空气被加热到100℃以上的高温时，气体的运动变得非常难以控制，即使是在强迫鼓风的条件下，气体的流动依然紊乱，因此对风道的设计要求非常高。对不同的工作室尺寸，风道应有所变化。为了取得合理数据，有时往往要经过反复实验。为了获得较高的均匀度指标，制造高低温试验箱的成本就比干燥箱大得多。所以两者价格相差很大。　　四、控制系统有所差别　　干燥箱因为指标较低，使用普通的仪表就可以了。而试验箱必须使用具有高精度PID演算功能的仪表，有时为了试验的需要，还必须指定仪表可运行程序。在使用时，高温段的PID值可通过自整定获得，有时对自整定获得的值还需要操作者做一定的修改。

高低温箱选择的要点

1、容积的选择

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，气候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）不得超过试验箱有效工作空间的（20～35）％。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）％。

c） 被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少保持100～150mm。

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）

2、温度范围的选择

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－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋ 130℃，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。

3、控制方式的选择

  温度、湿度试验箱有恒定试验箱、交变试验箱两种情况。普通的高低温试验箱一般指的是恒定高低温试验箱，其控制方式为：设定一个目标温度，试验箱具有自动恒温到目标温度点的能力。恒定温湿度试验箱的控制控制方式也类似，设定一个目标温度、湿度点，试验箱具有自动恒温到目标温度、湿度点的能力。高、低温交变试验箱具有设定一条或者多条高低温变化、循环的程序，试验箱有能力根据预置的曲线完成试验过程，并且可以在zui大升温、降温速率能力的范围内，控制升温、降温的速率，即可以根据设定的曲线的斜率控制升温、降温速率。同样，高低温交变湿热试验箱也具有预置温度、湿度曲线，并且根据预置进行控制的能力。当然，交变试验箱都具有恒定试验箱的功能，但交变试验箱的制造成本较高，因为交变试验箱需配置有曲线自动记录装置、程序控制仪，还须解决试验箱在工作室内温度较高的情况下开启制冷机等问题，因此，交变试验箱的价格比恒定试验箱的价格一般要高20%以上。因此，我们应当实事求是的以试验方法的需要为出发点，选用恒定试验箱或者是交变试验箱。

4、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zui低露点温度。因为相对湿度是与温度直接相关的，对于同样的含湿量，温度越高，相对湿度就越小，如含湿量为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，因为此时的含湿量很低，有时比大气中的含湿量低很多，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。又因为箱体不可能密封，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zui低露点温度为5～7℃。露点温度5℃相当于含湿量为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。

5、变温速率的选择

  普通的高低温试验箱没有降温速度的指标，从环境温度降温到标称的zui低温度的时间一般为90～120min。高低温交变试验箱、高低温交变湿热试验箱都有变温速度的要求，其变温速率一般要求1℃/min，在此速率的范围内速度可调。而快速温度变化试验箱的变温速率较快，升温、降温速率可以达到 3℃/min～15℃/min，在某些温度段升温、降温速率甚至可以达到30℃/min以上。 各种规格、速度的快速温度变化试验箱的温度范围一般都是相同的，即－60～＋130℃，但考核降温速度的变温范围却不尽相同，根据试验不同的试验要求，快速温度变化试验箱变温范围有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。

  关于快速温度变化试验箱的变温速率有两种提法，一种是全程平均升降温速度，一种是线形升降温速度（实际上是每5 min平均速度）。全程平均速度是指在试验箱的变温范围内，zui高温度与zui低温度之差值与时间之比。目前国外各环境试验设备生产厂家提供的变温速率的技术参数都是指的全程平均速率。线形升降温速度指在任意的每5 min时间段内，能够保证的变温速率。而实际上对于快速温度变化试验箱来说，保证线形升降温速度的难度zui大、zui关键的一段是，在降温段zui后的一个5 min的时间段内，试验箱可以达到的降温速率。从某种角科学。因此试验设备具有全程平均升降温速度和线形升降温速度（每5 min平均速度）这两个参数。一般来说，线形升降温速度（每5 min平均速度）是全程平均升降温速度的1/2。

6、温度波动度

  温度波动是一个比较容易实现的参数，所有环境试验设备厂家生产的多数的试验箱实际的温度波动都可以控制在±0.3℃的范围以内。

7、温度场均匀度

  为了更正确地模拟产品在自然界所遭受的实际环境状况，在环境试验中必须保证被试产品的周边处在同一温度环境条件下，为此，必须对试验箱内的温度梯度和温度的波动度加以限制。在国军标GJB150.1－86军用设备环境试验方法总则中明确规定“试验样品附近测量系统的温度应在试验温度的±2℃以内，其温度工不超过1℃/m或总的zui大值为2.2℃（试验样品不工作）”。

8、风速

  有关标准规定，进行环境试验时温湿箱内的风速应小于1.7m/s，对于试验本身来说，风速越小越好，风速过大会加速试验件表面与箱体内流动气流的热交换，于试验的真实性不利。但为了保证试验箱工作室内的均匀性，试验箱内具有循环风是必需的。但是快速温度变化试验箱以及温度、湿度、振动等多因素综合环境试验箱，为追求变温速率，必须加快箱体内循环气流的流速，风速通常在2～3m/s。因此，对于不同的使用目的，风速的限制是不一样的。

9、湿度的精度控制

  环境试验箱中测量湿度多数是采用干湿球法，环境试验设备的制造标准GB10586要求，相对湿度偏差应在±２３％RH。为满足湿度控制精度的要求，湿度试验箱的温度控制精度较高，温度波动一般小于±0.2℃。否则很难达到湿度控制精度的要求。

10、冷却方式选择

  试验箱如果带有制冷系统，制冷系统需要进行冷却。试验箱有风冷、水冷两种形式。