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高低温湿热试验箱之基本参数设计原则

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2019.08.21

前言

网盟彩票     运行中的电器产品,由于处在不断变化的自然环境中(季节的变化,一昼夜内气候条件的不同),常会在电器绝缘表面出现凝露现象,而矿井下运行的电器还会受到煤(粉)尘、滴水、潮湿等恶劣环境的影响。因此,为了保证矿井下电器在实际长期运行中不致因环境条件的影响而发生绝缘击穿或绝缘电阻降低至用电安全所不允许的程度,GB3836.1-2010《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定:为保障矿用电器在井下安全运行,矿用电器设备必须进行耐湿热性能试验。具体操作是人工模拟出较为苛刻的温湿度变化条件,通过采用模拟试验法,考核在此运行条件下该电器设备的绝缘强度和电气性能的稳定性,从而实现矿井安全生产的目的。

高低温湿热试验箱制冷系统

    1、高低温湿热试验箱基本参数设计

    对矿用电器设备进行耐湿热性能试验,对其试验箱的设计要综合考虑多方面的因素,因此以下将会从容积、温度及湿度范围、控制方式、变温速率风速温度均匀性湿度精度、风道结构、冷却方式等9个方面分别进行参数选择和指标设定。

    1.1  容积设定

    在考虑 高低温湿热试验箱的容积问题时,首先要保证被试品在置入试验装置进行测验过程中,其周围环境要满足试验规范所规定的条件。但实际操作中往往会因为以下3个客观因素的存在,导致试验环境条件的改变。
    因素1、当被试品 置人湿热试验装置后,由于通道变窄,气流流速加快,增加了热交换,使被试品产生局部热传导现象,改变规定试验条件。而在GB/T2424.1- -2005《电工电子产品环境试验高温低温试验导则》中,规定湿热试验选罢法内被试品周围的空气流速应在1~2 m/s。因此,为了满足风速要求,防止气流流速过快,应提高被试品与试验空间的体积比与迎风面比。
    因素2、置入被试品后, 高低温湿热试验箱的工作箱内环境参数会产生变化,当被试品所占的空间体积越大,其迎风面与背风面的温湿度等精度指标的均匀性差异就会越严重,通常情况下被试品迎背风面的温差可达3~8 ℃严重时可超过10 ℃。因此,为保证被试品周围环境参数的均匀性,应尽量增加迎风面比。
    因素3、被试品与湿热试验箱之间的距离过近,根据热传导原理,二者间温差也会产生改变。实验数据表明,通常情况下试验装置的箱壁温度与箱壁附近流场的温度相差2~3℃,箱壁附近气流温度与流场中心温度相差2~3℃,则高低温的差异最高可达5℃。因此,在设计湿热试验装置容积时,要考虑到距箱壁(100~150 mm)距离内的空间是不可占用区域。
    据此,在设计试验装置容积参数时应考虑以下3点原则:
    (1)湿热试验装置的有效工作空间应为被试品总体积的3~5倍;
    (2)被试品各迎风面面积小于湿热试验装置迎风戴面积的1/3;
    (3)被试品外廓距湿热试验箱内壁的距离至少保持100~ 150 mm。

    1.2 温度及湿度范围的设定

    试验设备的温度及湿度范围的选取由被试品的检验规范所决定。在设定范围时要合理进行选择,不可随意增加温度及湿度的上下限。
    就试验箱而言,盲目增加其温度上下限,会使箱体内外温差加大,其内部温度均匀性也会变差,试验箱工作空间的可利用体积也会变小。此外,增加温度的上下限,也会提高对箱壁夹层中保.温材料的保温效果及箱体密封性的要求,增加了箱体的制作成本。
    同样对于湿度的上下限也要合理的控制。对于高低温湿热试验箱来说,通过向箱体空气中喷水蒸气或雾化的水珠,较易实现高湿控制。而实现低温控制则需采用制冷冷凝法,即将制冷系统的蒸发/除湿器的表面温度控制在循环空气的露点温度以下,从而使通过的冷却空气低于露点温度而析出所含水蒸气,达到除湿目的但大量的水蒸气析出会造成凝露现象,此时则需要增加空气干燥系统,增加设备的投入。
    以湿热试验对象为煤矿电气产品为例,根据GB/T 2423.4- -2008《电工电子产品环境试验第2部分:试验Db;交变湿热(12 h+12 h循环)》要求,试验装置的工作范围温度在25~40℃,湿度在90%~-100%交变,则试验装置指标宜设定温度为15~80℃;湿度为25%~ 100%RH。

    1.3 控制方式的设定

    湿热试验箱分为恒定湿热和交变湿热两种试验箱。恒定湿热试验箱通过设定一-个目标温度和湿度值,并具有将其控制在恒定状态下的能力。而交变湿热试验装置则可根据标准进行-条或者多条高低温变化、循环的程序设定,在高、低温的最大升温、降温速率能力的范围内,控制升降温的速率。此外,为了满足将来环境条件试验项目的要求,高低温交变湿热试验箱也具有恒定湿热试验装置的功能,只需根据试验要求输人相应的试验曲线即可。

    1.4  变温速率的设定

     高低温交变湿热试验箱有变温速率的设定,一般要求达到1℃/min。对于湿热试验装置的变温速率日前有2种捉法:①线形速度(每5 min平均速度);②全程平均速度,也是目前国内标准中所提变温速率,是指在变温范围内,最高温度与最低温度之差值与时间之比。

    1.5 风速的设定

    GB/T10586- -2006《湿热试验箱技术条件》规定,空载情况下进行环境试验的温湿箱内的风速应<1.0m/s,这是因为风速过大会加速热交换,形成温、湿度不均匀,造成过试验或欠试验。如果在温度变化阶段为追求变温速率,保证湿热试验装置工作室内的温、湿度均匀性,则必须加快箱体内循环气流的流速,风速通常选择在≤1.7 m/s。

    1.6 温度均匀性的设定

    造成温度不均匀的因素有很多,主要有风道结构的不对称性、箱壁的热传导、湿热箱结构造成的对流传热不均匀、箱体的密封性以及被试品放置位置等,这些因素在设计装置时应综合考虑。GB/T10586- 2006中规定,湿热箱温度均匀性由温度均匀度、温度波动度和允许偏差三项指标表示。- -般情况参数设定:温度均匀度≤1 ℃,温度波动度为±0.5℃,允许偏差为±2℃。

    1.7 湿度精度控制的设定

    湿热试验箱测量湿度一般可采用千湿球法或温湿度传感器。由于干湿球法受水质影响较大,且控制精度较低,而静电容控制式温湿度传感器能有效地避免因受水质的影响而产生的精度误差,因而多采用后种方法。此外,传感器的位置对控制精度影响较大,为了使其反应灵敏,一般将传感器置于出风口附近,从而可提高控制精度。

     1.8  湿热箱风道结构的设定

    由于高低温湿热试验箱风道结构难于完全对称,箱内温度不易达到均匀,因此,高低温湿热试验箱的风道结构在很大程度上影响了温度均匀度。在如图1所示的湿热箱结构中,风道结构左右对称性较好,大门处于前侧,空调室位于箱后侧,上送风下回风,较易实现左、右温度均匀。而有一些风道结构,由于设计上,上下不对称、前后间距不同,会对工作空间温度产生了不均匀的影响。尽管如此,这种单风道结构如果设计处理得当,其温度偏差是可以满足标推要求的。
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