步入式高低温湿热试验箱的实现

陈臻科，苏丽洁

（上海航天电子通讯设备研究所，上海 201109）

步入式高低温湿热试验箱的实现

陈臻科，苏丽洁

（上海航天电子通讯设备研究所，上海 201109）

主要介绍了步入式高低温湿热试验箱的实现方法，对其原理进行了较为细致的阐述。并对其主要组成部分进行了介绍。该试验箱为公路车辆和集装箱等大型设备安全有效地进行各类气候环境试验提供保障。

步入式；试验箱；高低温；湿热

前言

目前，各型公路车辆和集装箱等大型设备均有进行各种热工性能试验及环境气候条件试验的需求。故需建造一台步入式高低温湿热试验箱。该试验箱主要试验项目如：客车的空调性能、采暖性能、隔热性能和气密性能；保温车的降温性能、加热性能、气密性能；冷藏集装箱、冷藏汽车和特种运输车辆的降温性能、加热性能、空调性能、隔热性能和气密性能等，也可承担其他大型机械、电气设备的各种气候环境试验等。

1.2 系统工作原理

低温设备工作时，蒸发器内的制冷剂在空气处理室内蒸发吸收热量，使空气的温度降低。可编程智能控制仪控制冷输出及加热系统的热量输出，对系统进行冷量恒温控制及热补偿恒温控制。恒温空气经离心风机变频调整风速，然后由送风口送入保温试验箱内，在箱内进行热量交换。热交换后的空气从回风口进入空气处理室，在蒸发器、加热器处进行热量交换，再进入下一个循环。

1 系统组成及工作原理

1.1 系统组成

步入式高低温湿热试验箱主要由以下六部分组成：现场及集中监控系统、冷却循环水处理分系统、制冷除湿系统、空气循环及加热加湿系统、保温试验箱体、安全保护系统。

其组成框图如图1所示。

图1 步入式高低温湿热试验箱组成框架图

高温设备工作时，可编程智能控制仪控制加热系统的热量输出，对系统进行热补偿恒温控制。达到温度要求的空气经离心风机变频调整风速，然后经孔板送风口送入保温试验箱内，在箱内进行热量交换。热交换后的空气从回风道进入空气处理室，在加热器处进行热量交换，再进入下一个循环。

湿热设备工作时，可编程智能控制仪控制加热系统的热量输出，加湿系统的加湿量输出，除湿系统的冷量输出，对系统进行热/湿补偿恒温/恒湿控制。从工作室回流的空气在空气处理室的除湿表冷器处进行温/湿度调节后，在加热器、加湿器处进行热/湿补偿。达到温、湿度要求的空气经离心风机变频调整风速，然后经送风口送入试验箱内，在箱内进行热量/湿量交换。热/湿交换后的空气从回风道进入空气处理室，在加热器、除湿表冷器、加湿器处进行热/湿量交换，再进入下一个循环。

步入式环境试验箱的基本工作原理如图2所示。

1.3 现场控制分系统

温湿度测量：Pt100+进口静电容量控制式温湿度传感器。

控制装置：本试验箱温湿度控制采用SDEI-CP200分布控制系统，该系统控制采用10.4寸液晶电脑作为集中控制主机，通过RS485总线与三个分区的本地控制器（3组）连接，采用RS485进行数据交换。各分区本地控制器采用可编程逻辑控制器，采用自动化化控制系统，可自动对制冷、加热等模块调配，保证在整个试验过程中温度、湿度控制在±2℃范围内，可达到节能、降低噪声等目的。检测装置可对进行报警，并提供详细的故障显示，并记录产生和解除时间。超大内存，控制器提供大于1个月的历史数据记录空间。

控制系统配置计算机通讯接口及计算机辅助控制系统，可实现数据传输及远程监控功能。可实现远程计算机机控制和本地触摸屏同时监控，由此提高试验箱的可靠性。

通讯接口：通讯接口实现控制仪和监控系统的连接，保证了数据的实时传输，实现集中监控。控制系统的控制信号可集成到实验室控制系统中，通讯协议和控制电路可与实验室控制系统配合。

数据记录方式：采用USB接口形式，插入U盘或移动硬盘储存。并可通过计算机通讯接口在远程通过专用软件处理成可用Office软件处理的数据格式，用Office软件打印出所需的试验趋势图和报数据表。

图2 步入式环境试验箱工作原理图

运行方式：程序运行，恒定运行，定时开停机。

变频器：通过控制离心风机的转速来改变循环空气的流动速度。

1.4 制冷除湿系统

除湿方法采用制冷冷凝法，制冷冷凝法之基本原理是将制冷系统的除湿器的表面温度控制在循环空气的露点温度以下，从而使通过其间的冷却空气低于露点温度而析出所含水蒸气以达到除湿之目的。

制冷冷凝法除湿采用多套25HP压缩机所组所组成的单级氟利昂制冷系统。其中每一套除湿机组组成一组系统为一

段独立的试验箱提供除湿。除湿主要靠制冷除湿完成，根据不同温度下不同湿度工况选择除湿蒸发器的蒸发温度，蒸发器温度的控制采用蒸发温度控制器实现，设计中采用了三套控制器，它们的蒸发温度分别是20℃、5℃、0℃。如何启动不同的蒸发温度控制器是由控制系统根据试验要求温湿度工况自动选择。除湿蒸发器采用大片距铝翅片结构减少结霜对除湿效果的影响。

冷却方式：套管式水冷冷凝器（低压循环）、板式双级联式蒸发冷凝器（高压循环）。

1.5 空气循环加热加湿系统

空气温度控制方式：强制循环通风，平衡调温法（BTHC）。此方法为试验箱常用控温方式。该方法旨在压缩机连续工作的情况下，控制系统根据设定之温度点通过PID自动运算输出的结果去控制加热器的输出量，最终达到试验箱内动态平衡。

空气循环装置：气调式，内置式空气循环装置，采用变风量全空气调节系统（VAV），该系统可以根据工作负荷的变化及室内参数的变化，自动调节循环空气的循环风量，以满足室内工况要求。

内置空气处理循环装置是完成空气调温的场所，满足蒸发器、加热器、离心风机及风道的装配要求，由标准保温库板组合、装配而成，内部保温材料采用耐高温的硬质聚氨脂泡沫。内置空气处理循环装置由内置空气处理室、制冷机组蒸发器、除湿器、电加热器、加湿分配器、离心风机及循环风道组成。

空气冷却方式：多级膜片式空气热交换器。

空气加热方式：电加热器，加热采用主加热器+辅助加热器，无触点控制方式（SSR）。

空气加湿方式：电热蒸汽加湿。

外置电热蒸汽加湿方式：采用外置电热式蒸汽加湿器加湿。加湿器采用电阻加热原理，由于试验箱体积较大，加湿量也较大，使用纯净水或去离子水成本较高，且无法避免形成水垢。需要选择对水质没有特殊要求的加湿器，可直接使用自来水供水。该类加湿器能确保水中矿物质在蒸发过程中生成的水垢自动收集在水垢收集器中，清洗后收集器可重复使用，不影响加湿器的加湿能力，可防止水垢对加湿水路和加热棒的影响。加湿器内置恒温系统确保加湿器在开/关调节过程中迅速达到所需的加湿量，且加湿量在0%R.H～100%R.H范围内可精确的线性控制。

1.6 试验箱体结构

试验箱结构采用分体式组合结构形式，由步入式保温室体、内置式空气循环装置、分体式制冷/除湿机组、电器控制柜（系统）组成。制冷机组置于一独立房间或机箱内，可对制冷机组单独采取减震减噪措施，也便于设备的安装和维护，电器控制柜置于试验箱的旁控制室内便于运行操作。

保温室体由土建、轻型钢构、聚胺脂保温板围护结构组成，室内壁采用阻燃的隔热材料拼装构成，库板在室内侧为不锈钢薄板，外侧镀锌彩钢板。隔热材导热系数λ值不大于0.024W/m·K，隔热层厚度为150mm，地面均有保温材料做绝热处理，地面设置有收集冷凝水的装置及排水装置；室体材料满足国家环保标准要求，无毒无味，无有害气体释放。

图3 聚胺脂保温板组合箱体示意图

试验室保温箱体采用聚胺脂保温冷板组合装配而成，组合成所需的保温箱体，装拆简易。保温夹层采用高密度聚胺脂加高温阻燃剂制成，保证试验箱高温状态时的安全，见图3。

所有保温板均采用加硬钢铁制成之偏心拉力锁扣互相扣紧，此拉力锁扣由精确定位之钩形锁臂及一条钢轴组成，保证步入式试验箱库体结构坚固耐用，避免经过经常性高低温试验变化后产生保温板变形。 库板接合处为凹凸接口，并有密封胶边，确保库体密封。

2 结论

步入式高低温湿热试验箱具有较高的实用性、先进性、可靠性和安全性，数据传输可靠，为安全生产提供了保障。上海航天电子通讯设备研究所已经配置了该类步入式高低温湿热试验箱，计量满足JJF 1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》。已对特殊运输车辆、地铁门和大型室外电气设备实施了高温、低温和湿热等环境模拟试验，试验过程稳定。

[1]侯高雷. 基于C～的高低温自动化测试系统设计与实现[J].现代电子技术, 2012,35（10）：24～27.

[2]熊刚,周祖德,杨东,周奕. 新型G系列高低温交变湿热试验箱[J].环境技术, 2010（04）：18～22.

[3]吴志勇,毕德纯. 温湿试验箱发展综述[J].装备环境工程, 2009,6（05）：63～67.

[4]孙志和,石国丽,汪韩送,马学焕,罗仁志. 新型对开门高低温动态试验箱研制[J]. 低温与超导, 2006,34（03）：212～114.

[5]胡小弟,朱伟繁. 步入式高低温湿热试验箱技术要求的确定及论证[J]. 环境技术, 2004（05）：10～11.

[6]熊刚,王思渝,周祖德, 杨东,裴兵. SDJ/W25高低温恒湿环境试验箱[J]. 环境技术, 2009（05）：49～53.

陈臻科，1981年8月，男，江苏启东，工程师，环境试验技术研究。

The Realization of A Walk-in High and Low Temperature Heat Test Equipment

CHEN Zhen-ke, SU Li-jie
（Shanghai Aerospace Electronics Technology Institute, Shanghai 201109）

This paper mainly introduces the method of realizing walk-in high and low temperature heat test equipment. Then it expounds its principle in detail; and introduces its main components. The test equipment for road vehicles and containers and other large equipments is safe and effective for various types of climate environmental testing to provide security.

walk-in; test equipment; high and low temperature; humidity and heat

U467.5+25

A

1004-7204（2015）02-0070-04