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恒温恒湿箱的原理和工作过程

日期:2020-09-20 22:01
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恒温恒湿箱的原理和工作过程

恒温恒湿箱是指同时施加温度、湿度应力的试验箱,有控制系统、制冷系统、加热系统、温度系统、空气循环系统和传感器系统等组成,上述系统分属电气和机械制冷量大方面。下面初步讲述几个主要系统的工作原理和工作过程。


控制系统是综合试验箱的核心。它决定了试验箱的升温速率,精度等重要指标,现在试验箱的控制器大部分采用PID控制。也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式,由于控制系统基本上属于软件的范畴,而且此部分在使用过程中,一般不会出现问题。

制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。一般来说,试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷,机械制冷采用蒸汽压缩式制冷,它们主要由压缩机,冷凝器,节流机构和蒸发器组成,由于我们试验的温度低温要达到-55度,单级制冷难以满足要求,因此试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷方式。

加热系统:试验箱的加热系统相对制冷系统而言,是比较简单的。它主要有大功率电阻丝组成,由于试验箱要求的升温速率较大,因此试验箱的加热系统功率都比较大,而且在试验箱的底板也设有加热。


温度系统分为加湿和除湿两个子系统。试验箱的加湿方式一般采用蒸汽加湿法,即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力、速度快,加湿控制灵敏,尤其在降温时容易实现强制加湿。试验箱的除湿方式有两种:机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度一下,使大于饱和含湿量的水汽凝结析出,这就是降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出,并将干燥的空气注入,同时将湿空气送入可循环利用的的干燥进行干燥,干燥完后又送入试验箱内,如此反复循环进行除湿,现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法,后一种的除湿方法,可以使露点温度达到0度以下,适用于特殊要求的场合,但费用较贵。

恒温恒湿箱的传感器主要是温度和湿度传感器,温度传感器应用较多的是铂电阻和热电偶,湿度的测量方法有两种:干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法,由于干湿球法测量精度不高,现在的试验箱已是固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。