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环境试验设备热交换特性

时间:2014-10-20 11:53来源:正航仪器 作者:正航网络点击:

环境试验设备热交换特性

 

 

若从热交换的方式来看恒温箱,大致可分为自然对流式、强制循环式、辐射传热式等几种。如图1所示,自然对流式就是在一般的干燥箱中所能见到的方式。即在箱底设置加热器,通过空气加热后的自然对流方式,以求实现箱内温度的均匀。但是其恒温特性,尤其是箱内温度的均匀性较差。

环境试验要求非流动空气时,与其采用上述方式,倒不如在内壁四周设置加热器,做到壁面温度与箱内温度相等,避免了辐射热的授受,以谋求维持箱内温度。我们希望有上述结构的试验箱,但实用祥机尚未问世。作为加热方式,可在内壁四周通流液体热媒进行加热,能得到相当均匀的壁面温度。但是这种方式也有一些间题与缺点,诸如液体的沸点和气化以及不适当的高温等。在老式的低温试验箱中可以看到这样的构造,即将重点放在介于自然对流式与强制

 

环境试验设备热交换

 

循环式之间的搅动空气的构造.图2是搅动式热交换方式的低温试验箱的例子。将冷媒燕发管围装在试验箱内壁的四周,用设置在试验箱中央的搅拌风扇进行强制搅动。但是在靠近四周附近的地方能见到辐射的影响。而且当有发热负荷时,其性能非常差。作为环境试验设备,如今广泛使用的是强制循环方式的恒温箱。这是因为强制循环方式的优点是设计合理,恒温特性和升温特性优越,避免了环境试验中最讨庆的由于辐射传热引起的局部加热的间题。

环境试验设备热交换特性

 

在鼓风机上,用得最多的是螺旋桨式风扇和多叶片式风扇。但是最近出现了横流式风扇。螺旋桨式风扇结构简单,能在较大的温度范围内使用。但是,这种风扇的霄压小,在空间有限的试验箱中使用时,其鼓风功能差。而主要是依靠它的搅拌功能。因此,把它作为试验箱用的鼓风机未必最合适。但是由于上述优点,它仍是目前使用最广泛的鼓风机。图3是日本塔巴依公司在典型的恒温箱中的使用例。

 

环境试验设备热交换结构图

 

多叶片式风扇的鼓风性能好,但近来在试验箱中的使用却日益减少。这是因为在空间有限的试验箱中使用时,由于吸气口的面积与多叶片风扇的直径相比较小而产生缩流效应,故在箱室内形成无风区,使恒温特性欠佳。螺旋桨式风扇形成的无风区在箱室的中央(图4)。与此相反,多叶片式风扇形成的无风区却在箱室的四周。在有试样的情况下,将产生更坏的结果(图5),横流式风扇形如加长了的多叶片风扇,但是风流状况却完全不同了.它能得到无扭曲的二元风流,因此若在出风口加置适当的偏风板,就可以几乎不产生无风区,缺点是价格较高,使用温度有一定限制.但我们认为,它将得到广泛的使用。图6是塔巴依P系列产品中使用这种风扇的一例。在调温室与试验室的两层隔板之间用压差旁路一部分吸人空气,谋求防止因辐射传热而引起的缺陷。

辐射传热的恒温箱,例如使用远红外线灯的恒温箱,除了在宇宙空间试验箱中所能见到的太阳能模拟外,作为环境试验用,可以说现在还完全没有被使用。9。加热装置与冷却装置作为热裸有电热器、城市煤气、丙烷气等。作为制冷剂有干冰、液态二氧化碳、液氮等。而作为冷冻机用的冷媒有氟里昂、氮、舰代甲烷等。但在环境试验用的恒温箱中使用得最多的是电热器和氟里昂冷媒。在一些小型试验箱中也使用半导体制冷、液态二抓化碳和液氮等。表2大致上汇集了各种冷却装置及其能达到的温度使用范围。冷冻机与电热器不同,它不是一种负热源,而是一种热的移动装置,就象抽水机是水的移动装置一样。将室温(水冷时为冷却水的温度)比作抽水机的落差,而将冷冻机的冷却能力比作水的抽出量。可知冷冻机工作时,随着与室温的温差变大,温度则越低,冷却能力大幅度降低。

 

环境试验设备热交换装置

 

假设以使用温度式膨胀阀的冷冻机燕发温度-15℃时的冷却能力为1,则一so℃时降为1/10,而+15℃时增加到3.这意味着环境试验箱的温度使用范围大时,冷冻机的使用就非常困难。如果在高温使用时,由于其冷冻能力过大,所以在开—关控制式的情况下,会造成温度调节幅度的增加,而使冷冻机连续运转,与冷冻机互为动态平衡的电热器在连续控制的情况下,其加热容量变得非常大,在选用制冷能力小的冷冻机的情况下,就不可能使温度下降到低温。使用毛细管与使用温度式膨胀阀的情况相比,冷媒的膨胀取决于毛细管等的熔的变化,就不会发生制冷能力如此大幅度的变化。但随之带来了选定毛细管的技术困难。在大型的环境试验箱中,使用侧冷能力调整装置,使其在高温时减小制冷能力。另外,最近考虑用多台冷冻机的选择运转来改变制冷能力。http://www.faloyin.com

 

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