環(huán)境試驗箱發(fā)展歷程共同關(guān)注

早期的環(huán)境試驗是在天然環(huán)境條件下進(jìn)行的。這種試驗雖然直觀、可靠、無需特殊的試驗設(shè)備，但受到地區(qū)性環(huán)境條件的限制，試驗時間長、重現(xiàn)性差。為了及時、準(zhǔn)確地驗證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性，各國紛紛投人人力和財力，研制和生產(chǎn)能模擬天然環(huán)境條件的試驗設(shè)備。1921年德國西門子公司研制出世界上臺濕熱試驗箱，1929年世界上環(huán)境試驗設(shè)備廠商在德國開業(yè)。爾后英、美、日等國也先后開始研制和生產(chǎn)環(huán)境試驗設(shè)備?；仡櫄v史，環(huán)境試驗設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了3個發(fā)展階段，見表1。

環(huán)境試驗箱發(fā)展歷程

目前國外的環(huán)境試驗設(shè)備已有1000多個品種，可以覆蓋各種試驗方法與標(biāo)準(zhǔn)，而我國的環(huán)境試驗設(shè)備因起步較晚，總體技術(shù)水平與國外相比還有一定的差距：高檔產(chǎn)品少；中、低檔產(chǎn)品多；單參數(shù)的環(huán)境試驗設(shè)備多；多功能現(xiàn)代化的大型精密試驗設(shè)備少。下面以溫度試驗箱、濕熱試驗箱為例，介紹國內(nèi)設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r。
1)溫度試驗箱。溫度試驗箱包括：高溫試驗
箱、低溫試驗箱及高低溫交變試驗箱。生產(chǎn)單純的高溫、低溫試驗箱的企業(yè)不多，規(guī)格也少。生產(chǎn)高溫、低溫交變試驗箱的企業(yè)比較多，有：重慶四達(dá)試驗設(shè)備廠、上海實驗儀器總廠、上海愛斯佩克環(huán)境儀器有限公司等。其溫度范圍從原有的一40—+80℃，-60一+80℃，-80—+80℃發(fā)展到一40一+150℃，-60一+150℃，-80一+150℃。工作室容積在0.1一1m3之間。
2)溫濕試驗箱。溫濕試驗箱又稱濕熱試驗箱，有恒定濕熱試驗箱和交變濕熱試驗箱。恒定濕熱試驗箱又稱為調(diào)溫調(diào)濕箱，工作室容積基本上都在1m以下，溫度范圍一般為：-30℃+70℃，-20℃+150℃，-70℃+100℃等，相對濕度范圍大致為20%一90℃，且一般都規(guī)定了相對濕度范圍的溫度對應(yīng)點。溫度波動度一般為：士0.5℃，也有士0.3℃，士0.1℃。濕度波動度為：士2℃，士3℃，士5℃。交變濕熱試驗箱的容積從0.2 m'到2 m'之間，其溫度范圍有+20一+80℃，+20一+70℃，-20一+70℃等。相對濕度范圍為：20%一95℃，20%一100%，80%一100℃，85℃—98%等。溫度波動度：士0.5℃，士1℃；相對濕度波動度：士2℃；溫度均勻度：士2℃；濕度均勻度：士3℃。
3)溫濕試驗箱研究概況
試驗箱在升鄧條溫階段時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)和試件的吸質(zhì)交熱量，其值直接關(guān)系到試驗箱加封冷設(shè)備容量的大小。對于大多數(shù)試驗標(biāo)準(zhǔn)，沒有箱內(nèi)升鄧條溫曲線的具體規(guī)定，般只規(guī)定升鄧條溫時間或平均溫變速率。升鄧條溫時間是反映試驗箱升鄧條溫能力的重要指標(biāo)，時間越短，能力就越強，這可使試驗準(zhǔn)備時間縮短，但其所需加封冷系統(tǒng)的容量、設(shè)備投資都要增大。因此，對試驗設(shè)備來說，對溫過程的傳熱特研究是一個很重要的研究方向，這將有利于試驗設(shè)備加封冷系統(tǒng)的合理匹配。
從近年來發(fā)表的文獻(xiàn)來看，對試驗箱的研究主要集中于設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制冷和加熱方式選擇、控制精度與測試監(jiān)控等方面4-V，對試驗箱非穩(wěn)態(tài)溫變過程傳熱特性方面的研究不多，而把試驗箱熱力系統(tǒng)作為一個荊合整體進(jìn)行研究的則更少。文獻(xiàn)18中給出了環(huán)境試驗裝置冷負(fù)荷的計算方法，著重介紹了環(huán)境試驗室(箱)穩(wěn)態(tài)傳熱時的冷負(fù)荷計算，粗略提出了降溫過程的冷負(fù)荷計算方法。文獻(xiàn)認(rèn)為降溫過程冷負(fù)荷粗略計算可由2部分組成：室內(nèi)一側(cè)的壁板、試驗臺架、室內(nèi)空氣及蒸發(fā)器等熱容量應(yīng)全部計人，其冷負(fù)荷為總熱容量乘以溫降除以所要求的降溫時間；隔熱材料的冷負(fù)荷，為隔熱材料質(zhì)量乘以比熱并乘以室內(nèi)外溫差的平均值再除以所要求的降溫時間。文獻(xiàn)對環(huán)境試驗室圍護(hù)結(jié)構(gòu)在降溫過程中的傳熱特性進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值計算，指出采用文獻(xiàn)l中的計算方法誤差很大，必須采用非穩(wěn)態(tài)傳熱的計算方法計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)在降溫過程中的放熱量。文獻(xiàn)給出了環(huán)境試驗裝置降溫過程的冷負(fù)荷計算，并在一些假設(shè)的基礎(chǔ)上初步給出了降溫時間的分析解，雖然其假設(shè)存在不合理的地方，但其思路值得借鑒。文獻(xiàn)提出表征箱體隔熱性能的傳熱系數(shù)和表征蓄熱性能的蓄熱系數(shù)是箱內(nèi)空氣升溫、降溫的主要因素，通過對試驗箱建立非穩(wěn)態(tài)熱平衡方程得到了在箱內(nèi)無任何物件的情況下加熱升溫和自然降溫過程的溫一時解析式，并且利用實驗數(shù)據(jù)確定出了傳熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)。
不過文獻(xiàn)沒有考慮試驗時物件、試驗臺架、蒸發(fā)器等熱容量對溫變的影響，因此，得出的結(jié)論有很大的局限性。至于濕度方面研究，由于目前大多數(shù)是采用了溫度、濕度各自獨立調(diào)節(jié)的控制方式，這樣可以避免溫、濕度調(diào)節(jié)過程中互相干擾的現(xiàn)象，因此研究主要集中于加濕方式的選擇和加/除濕控制精度等方面。文獻(xiàn)著重對各種加濕方式的加濕能力與效率相比較，并分析了對試驗箱內(nèi)溫度的影響。文獻(xiàn)從自動控制角度來研究對濕度的調(diào)節(jié)，其共同特點是利用PlN控制算法將采樣值與設(shè)定值相減，得到控制偏差的比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量去對濕度進(jìn)行控制。
4)溫濕試驗箱發(fā)展方向
今后，我國的溫濕試驗設(shè)備與技術(shù)應(yīng)朝以下方向發(fā)展：虛擬試驗與真實試驗相結(jié)合。將計算機(jī)仿真技術(shù)用于溫濕試驗，讓計算機(jī)構(gòu)筑出一個虛擬的試驗設(shè)備，為我們研究觀察溫濕試驗提供一種全新的手段。對于熱容、濕容較大試驗品，在計算機(jī)上進(jìn)行仿真試驗，必能降低試驗成本，加快試驗速度，這種做法值得推廣。
溫濕試驗箱向多功能化發(fā)展。目前，溫濕試驗箱只能模擬溫度與濕度2種參數(shù)，不能綜合多種環(huán)境參數(shù)。試驗品在壽命期內(nèi)面對的環(huán)境應(yīng)力并不是單一的，而是多種環(huán)境應(yīng)力，因此，今后應(yīng)著重發(fā)展多功能復(fù)合試驗箱。溫濕試驗箱從臺式箱轉(zhuǎn)向大型試驗室，并且向拼裝式方向發(fā)展。http://www.dgzhenghang.com

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