如何选择恒温恒湿箱（1）

 温湿度箱的选择
1．温湿度箱容积的选择
　　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条件，气候箱工作空间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）%（推荐选用20%）。对于在试验中发热的产品推荐选用不大于30% 。
　　b) 被试产品的迎风断面积与该断面上试验箱工作腔总面积之比不大于（35-50）%（推荐选用35%）。
　　c) 被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少应保持100-150mm，（推荐选用150mm）。　　
上述三点规定实际上是相互依存和统一的。以1立方米正立方体箱子为例，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)。
　　总括上述三点规定,气候环境试验箱的工作腔容积至少就是被试产品外廓体积的3~5倍,作出这种规定的理由有以下几点:
　　1）被试验件置入箱体后挤占了流场中气流的通道，通道变窄将导致气流流速的啬。加速气流与被试验件之间的热交换，这与环境条件的再现性不符，因为在有关标准中对涉及温度环境试验都规定试验箱内试验样周围的空气流速不应超过1.7m/s，以防止试验样件和周围气氛产生不符合实际的热传导，在空载时试验箱内平均风速为0.6~0.8m不超过1m/s，满足a)、b）两点要求所规定的空间及面积比时，流场的风速可能增大（50~100）%，平均zui高风速为（1.17）m/s，满足标准规定的要求。如果在试验中不加限制地加大试验件的体积或迎风断面积，则实际试验时气流风速将增大到超出试验标准所规定的zui高风速，其试验结果的有效性将受到怀疑。
　　2）气候箱工作腔内环境参数（如温度、湿度、盐雾沉降率等）的精度指标都是在空载状态下检测的结果，一旦置入被试验件后，对试验箱工作腔内环境参数的均匀性将产生影响，试验件占有的空间越大，这种影响也就越严重。实测试验数据表明，流场中迎风面与背风面的温差可达到3~8℃，严重时可大到10℃以上。因此，必须尽量满足a)、b)两项要求，以保证被试产品周围环境参数的均匀性。
　　3）根据热传导的原理，箱壁附近气流的温度通常与流场中心温度相差2~3℃，在高低温的上下限时，还可能达到5℃。箱壁的温度与箱壁附近流场的温度又相差2~3℃（视箱壁的结构和材料而定）。试验温度与外界大气环境温度相差越大，上述温差也越大，因此，距箱壁（100~150mm）距离内的空间是不可利用空间。
2．温度范围
　　目前，国外温度试验箱的温度范围大体上为（-73 ~ +177℃），或（-70 ~ +180℃）。国内多数厂家为（-70 ~ +120℃），也有高温到150℃。这个温度范围通常可以满足辆绝大多数军用、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，不可盲目利用的工作腔体积也就越小。另一方面，上限温度越高，对箱壁夹层中保温材料（如玻璃棉等）的耐热性要求也越高。箱体密封性的要求也越高，使箱体的制作成本增加。
3．湿度范围
　　国内外环境试验箱给出的温度指标大体上都是20~95%RH或20~98%RH，其实这两个指标是完全一致的，因为湿度控制精度通常为±(3~5)% RH,而zui大湿度只可能是 RH,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ludian温度.因为相对湿度是与温度直接相关的,对于同样的juedui含湿量,温度越高,相对湿度就越小,如juedui含湿度量d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99% RH,当温度降至4℃以下,相对湿度超过,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juedui含湿量很低，有时比大气中的juedui含湿量低很多，需要对箱体内流动空气chushi，使空气变得更干燥。目前国内外绝大多数的温湿度箱都是采用制冷chushi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 RH，因空气饱和在光管上结露，使空气变得更干燥。这种chushi方式理论上可达到零度以下的ludian温度，但是当冷点表面温度到达0℃以下。实际所达到的zui低ludian温度为5~7℃。ludian温度5℃相当于juedui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℃时相对湿度达到20% RH ，此时的ludian温度为-3℃，采用致冷方式chushi是很困难的，必须选用空气干燥系统才能实现。
4．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，风速过大会加速试验件表面与箱体内流动气流的热交换，于试验不利，但是在温度、湿度、振动等多因素综合环境试验中，为追求高的变温速率，必须加快箱体内循环气流的流速，风速通常在2.5~3.0m/s。因此，对于不同的使用目的，风速的限制是不一样的。
5．温度场
　　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能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,其温度梯度不超过1℃/m或总的zui大值为2.2℃（试验样品不工作）”。如上面所述，对温度场的要求包括三个方面：
　　a）温度量值的准确性。
试验规范给定的是试验温度名义值（标称温度值），试验设备测出的是温度场中心蹼（或出风口、回风口）试验温度实际值（工作空间指示点温度），这两者之间存在一个误差。
　　b)温度波动度。
　　温度实际值的数据不是一个常值，是一个随时间的延续上下波动的量，用时间统计平均可以得到一个数学期望值（均值），和一个标准差。　　按试验规范的要求，上述两项，即包含数学期望值与名义值的误差即系统误差）加上标准差（即随机误差）的总和（温度控制精度）不大于所规定的误差范围，GJB150.1-86中规定为±2℃。
　　按国标GB/T5170.1-1995规定试验箱的温度偏差是指试验箱在稳定状态下，工作空间各测试点在规定时间内实测zui高温度和zui低温度与标称温度的上下偏差。高温温度偏差不大于±2℃，低温温度偏差不大于±3℃。
　　c) 温度场梯度。
　　这个指标是控制箱体内温度场的均匀性。也就是在空间的延拓上保证被试产品周边的温度具有一致性。国军标GJB150中规定温度梯度为1℃/m的要求通常用于3m3以上的试验箱，而zui大值为2.2℃则多用3m3以下的试验箱。
　　从理论上讲，温度梯度对所有的产吕试验都适用，但是在风速大于1.7m/s的试验箱内，由于流场内气流旋窝作用增强，流场的均匀性变坏，很难达到国军标GJB150要求。另一方面，在追求高变温速率（如大于10℃/m）的试验箱内，必需加大气流的风速（大于2m/s），此时被试产品迎风面和背风面的温差随着风速的增大而增加，因此，在有关试验规范及检定规程中对追求高变温速率的温湿度箱没有提出严格的温度场均匀性的要求。当然对于环境试验设备制造商而言，都在努力实现高的变温速率和好的温度场均匀性兼而有之的产品，以满足用户的要求。如美国环测公司（Envirotronics）生产的温湿度箱，变温速率15℃/m时，温度场的均匀性在±2.2℃之内。