步入式高低溫濕熱試驗箱系統組成及工作原理

步入式高低溫濕熱試驗箱系統組成及工作原理

　　本文主要介紹了步入式高低溫濕熱試驗箱的實(shí)現方法，對其原理進(jìn)行了較為細致的闡述。并對其主要組成部分進(jìn)行了介紹。該試驗箱為公路車(chē)輛和集裝箱等大型設備安全有效地進(jìn)行各類(lèi)氣候環(huán)境試驗提供保障。

　　前言

　　目前，各型公路車(chē)輛和集裝箱等大型設備均有進(jìn)行各種熱工性能試驗及環(huán)境氣候條件試驗的需求。故需建造一臺步入式高低溫濕熱試驗箱。該試驗箱主要試驗項目如：客車(chē)的空調性能、采暖性能、隔熱性能和氣密性能；保溫車(chē)的降溫性能、加熱性能、氣密性能；冷藏集裝箱、冷藏汽車(chē)和特種運輸車(chē)輛的降溫性能、加熱性能、空調性能、隔熱性能和氣密性能等，也可承擔其他大型機械、電氣設備的各種氣候環(huán)境試驗等。

　　步入式高低溫濕熱試驗箱系統組成及工作原理

　　步入式高低溫濕熱試驗箱系統組成：步入式高低溫濕熱試驗箱主要由以下六部分組成（現場(chǎng)及集中監控系統、冷卻循環(huán)水處理分系統、制冷除濕系統、空氣循環(huán)及加熱加濕系統、保溫試驗箱體、安全保護系統）。其組成框圖如圖1所示。

　　圖1步入式高低溫濕熱試驗箱組成框圖

　　步入式高低溫濕熱試驗箱系統工作原理：

　　低溫設備工作時(shí)，蒸發(fā)器內的制冷劑在空氣處理室內蒸發(fā)吸收熱量，使空氣的溫度降低?？删幊讨悄芸刂苾x控制冷輸出及加熱系統的熱量輸出，對系統進(jìn)行冷量恒溫控制及熱補償恒溫控制。恒溫空氣經(jīng)離心風(fēng)機變頻調整風(fēng)速，然后由送風(fēng)口送入保溫試驗箱內，在箱內進(jìn)行熱量交換。熱交換后的空氣從回風(fēng)口進(jìn)入空氣處理室，在蒸發(fā)器、加熱器處進(jìn)行熱量交換，再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

　　高溫設備工作時(shí)，可編程智能控制儀控制加熱系統的熱量輸出，對系統進(jìn)行熱補償恒溫控制。達到溫度要求的空氣經(jīng)離心風(fēng)機變頻調整風(fēng)速，然后經(jīng)孔板送風(fēng)口送入保溫試驗箱內，在箱內進(jìn)行熱量交換。熱交換后的空氣從回風(fēng)道進(jìn)入空氣處理室，在加熱器處進(jìn)行熱量交換，再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

　　濕熱設備工作時(shí)，可編程智能控制儀控制加熱系統的熱量輸出，加濕系統的加濕量輸出，除濕系統的冷量輸出，對系統進(jìn)行熱/濕補償恒溫/恒濕控制。從工作室回流的空氣在空氣處理室的除濕表冷器處進(jìn)行溫濕度調節后，在加熱器、加濕器處進(jìn)行熱/濕補償。達到溫、濕度要求的空氣經(jīng)離心風(fēng)機變頻調整風(fēng)速，然后經(jīng)送風(fēng)口送人試驗箱內，在箱內進(jìn)行熱量/濕量交換。熱/濕交換后的空氣從回風(fēng)道進(jìn)入空氣處理室，在加熱器、除濕表冷器、加濕器處進(jìn)行熱濕量交換，再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

　　現場(chǎng)控制分系統

　　溫濕度測量：P100+進(jìn)口靜電容量控制式溫濕度傳感器。

　　控制裝置：本試驗箱溫濕度控制采用SDEI-CP200分布控制系統，該系統控制采用10.4寸液晶電腦作為集中控制主機，通過(guò)RS485總線(xiàn)與三個(gè)分區的本地控制器(3組)連接，采用RS485進(jìn)行數據交換。各分區本地控制器采用可編程邏輯控制器，采用自動(dòng)化化控制系統，可自動(dòng)對制冷、加熱等模塊調配，保證在整個(gè)試驗過(guò)程中溫度、濕度控制在±2℃范圍內可達到節能、降低噪聲等目的。檢測裝置可對進(jìn)行報警，并提供詳細的故障顯示，并記錄產(chǎn)生和解除時(shí)間。超大內存，控制器提供大于1個(gè)月的歷史數據記錄空間。

　　控制系統配置計算機通訊接口及計算機輔助控制系統，可實(shí)現數據傳輸及遠程監控功能?？蓪?shí)現遠程計算機機控制和本地觸摸屏同時(shí)監控，由此提高試驗箱的可靠性。

　　通訊接口：通訊接口實(shí)現控制儀和監控系統的連接，保證了數據的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現集中監控?？刂葡到y的控制信號可集成到實(shí)驗室控制系統中，通訊協(xié)議和控制電路可與實(shí)驗室控制系統配合。

　　數據記錄方式：采用USB接口形式，插入U盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)儲存。并可通過(guò)計算機通訊接口在遠程通過(guò)專(zhuān)用軟件處理成可用Office軟件處理的數據格式，用Office軟件打印出所需的試驗趨勢圖和報數據表。

　　運行方式：程序運行，恒定運行，定時(shí)開(kāi)停機。

　　變頻器：通過(guò)控制離心風(fēng)機的轉速來(lái)改變循環(huán)空氣的流動(dòng)速度。

　　制冷除濕系統

　　除濕方法采用制冷冷凝法，制冷冷凝法之基本原理是將制冷系統的除濕器的表面溫度控制在循環(huán)空氣的露點(diǎn)溫度以下，從而使通過(guò)其間的冷卻空氣低于露點(diǎn)溫度而析出所含水蒸氣以達到除濕之目的。

　　制冷冷凝法除濕采用多套25HP壓縮機所組所組成的單級氟利昂制冷系統。其中每一套除濕機組組成一組系統為一段獨立的試驗箱提供除濕。除濕主要靠制冷除濕完成，根據不同溫度下不同濕度工況選擇除濕蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)器溫度的控制采用蒸發(fā)溫度控制器實(shí)現，設計中采用了三套控制器，它們的蒸發(fā)溫度分別是20℃C.5℃，0℃。如何啟動(dòng)不同的蒸發(fā)溫度控制器是由控制系統根據試驗要求溫濕度工況自動(dòng)選擇。除濕蒸發(fā)器采用大片距鋁翅片結構減少結霜對除濕效果的影響。

　　冷卻方式：套管式水冷冷凝器(低壓循環(huán))、板式雙級聯(lián)式蒸發(fā)冷凝器(高壓循環(huán))。

　　空氣循環(huán)加熱加濕系統

　　空氣溫度控制方式：強制循環(huán)通風(fēng)，平衡調溫法(BTHC)。此方法為試驗箱常用控溫方式。該方法旨在壓縮機連續工作的情況下，控制系統根據設定之溫度點(diǎn)通過(guò)PID自動(dòng)運算輸出的結果去控制加熱器的輸出量，最終達到試驗箱內動(dòng)態(tài)平衡。

　　空氣循環(huán)裝置：氣調式，內置式空氣循環(huán)裝置，采用變風(fēng)量全空氣調節系統(VAV)，該系統可以根據工作負荷的變化及室內參數的變化，自動(dòng)調節循環(huán)空氣的循環(huán)風(fēng)量，以滿(mǎn)足室內工況要求。

　　內置空氣處理循環(huán)裝置是完成空氣調溫的場(chǎng)所，滿(mǎn)足蒸發(fā)器、加熱器、離心風(fēng)機及風(fēng)道的裝配要求，由標準保溫庫板組合、裝配而成，內部保溫材料采用耐高溫的硬質(zhì)聚氨脂泡沫。內置空氣處理循環(huán)裝置由內置空氣處理室、制冷機組蒸發(fā)器、除濕器、電加熱器、加濕分配器、離心風(fēng)機及循環(huán)風(fēng)道組成。

　　空氣冷卻方式：多級膜片式空氣熱交換器。

　　空氣加熱方式：電加熱器，加熱采用主加熱器+輔助加熱器，無(wú)觸點(diǎn)控制方式(SSR)。

　　空氣加濕方式：電熱蒸汽加濕。

　　外置電熱蒸汽加濕方式：采用外置電熱式蒸汽加濕器加濕。加濕器采用電阻加熱原理，由于試驗箱體積較大，加濕量也較大，使用純凈水或去離子水成本較高，且無(wú)法避免形成水垢。需要選擇對水質(zhì)沒(méi)有特殊要求的加濕器，可直接使用自來(lái)水供水。該類(lèi)加濕器能確保水中礦物質(zhì)在蒸發(fā)過(guò)程中生成的水垢自動(dòng)收集在水垢收集器中，清洗后收集器可重復使用，不影響加濕器的加濕能力，可防止水垢對加濕水路和加熱棒的影響。加濕器內置恒溫系統確保加濕器在開(kāi)/關(guān)調節過(guò)程中迅速達到所需的加濕量，且加濕量在0%R.H-100%R.H范圍內可精確的線(xiàn)性控制。

　　步入式高低溫濕熱試驗箱效果圖：（由廣州精秀熱工設備有限公司生產(chǎn)制造的部分步入式高低溫濕熱試驗箱案例）