選擇溫濕度環境試驗箱的5個要點——選型指南之一

    我們選擇滿足自己產品試驗條件的環境試驗箱（溫濕度環境試驗設備），面對各家供應商提供的技術參數，從文字上很難判斷哪個廠家的產品質量更優更好，只能了解到每家供應商提供的設備的價位，對于公司起步較晚、成立時間較短的供應商，技術儲備相對薄弱，能力就是能按期完成客戶的訂單；對于為你提供的這臺溫濕度環境試驗箱，壽命多長、能用多久、能一次性連續工作多長時間、能否到達該設備的極限溫度，老實說都是未知數，只能拍胸脯保證，沒有成熟的案例和完整的數據說明和支持。又由于中國的市場上同類產品同質化非常嚴重，包括溫濕度環境試驗箱的鈑金結構用材林、控制系統及成套電氣材料、制冷的壓縮機機組等部品部件，選擇的品牌都近乎相同，讓我們的用戶無所適從。每選擇一臺試驗設備，都需要花大力氣去考察供應商、去看廠驗廠、去體驗設備、甚至需要供應商安排到其他客戶那里參觀考察，費時費力。

    基于以上問題的考慮，特別針對溫濕度環境試驗箱的選型，我想推薦以下5個方面的要點：
    1、溫濕度環境試驗箱容積的選擇；
    2、溫濕度環境試驗箱溫度范圍的選擇；
    3、溫濕度環境試驗箱濕度范圍的選擇；
    4、溫濕度環境試驗箱控制系統的選擇；
    5、溫濕度環境試驗箱溫度變化速率的選擇。

    希望對光臨深圳市富易達儀器有限公司官方網站的朋友有所幫助。

1、溫濕度環境試驗箱容積的選擇 ——fuyidatest.com 富易達儀器推薦

    試品（電子元器件、組件、部品部件或整機）置入溫濕度環境環境箱進行試驗時，為了保證試品周圍空氣環境能滿足產品試驗規范所規定的環境試驗條件，溫濕度環境試驗箱的內部工作室尺寸與試品外廓尺寸之間應遵循以下3點原則規定：
    第一、試品總體積。被試產品的體積（富易達習慣描述尺寸按照深寬高進行表述D×W×H）不得超過試驗箱有效工作空間的三分之一（33）％（推薦選用小于33％）。對于在試驗中發熱的產品推薦選用不大于20％。 
    第二、試品縱橫截面。被試產品的迎風斷面（縱向和橫向斷面）與該斷面上試驗箱工作室總截面（縱向和橫向斷面）之比不大于三分之一（一般客戶可以選擇35～50）％（推薦選用35％）。
    第三、試品距離箱壁的絕對距離。不管溫濕度環境試驗箱有多大或者有多小，被試產品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100～150mm，（推薦選用150mm）。

    上述三點規定實際上是相互依存和統一的。以1立方米正方體箱子為例，面積比為1：(0.35～0.5）相當于體積之比為1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相當于體積之比為1：（0.343～0.512）。總括上述三點規定，氣候環境試驗箱的工作腔容積至少應是被試產品外廓體積的3～5倍。作出這種規定的理由有以下幾點：

    1〕被試驗件置入箱體后擠占了流暢的通道，通道變窄將導致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交換。這與環境條件的再現不符，因為在有關標準中對涉及溫度環境試驗都規定試驗箱內試驗樣件周圍的空氣流速不應超過1.7m/s，以防止試驗樣件和周圍氣氛產生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內平均風速為0.6～0.8m/s，不超過1m/s，滿足a)、b)兩點要求所規定的空間及面積比時，流場的風速可能增大（50～100）％，平均最高風速為（1～1.7）m/s。滿足標準規定的要求。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風斷面積，則實際試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規定的最高風速，其試驗結果的有效性將受到懷疑。
    2〕氣候箱工作腔內環境參數〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指標都是在空載狀態下檢測的結果，一旦置入被試驗件后，對試驗箱工作腔內環境參數的均勻性將產生影響，試驗件占有的空間越大，這種影響也就越嚴重。實測試驗數據表明，流場中迎風面與背風面的溫差可達到3～8℃，嚴重時可大到10℃以上。因此，必須盡量滿足前面兩項要求，以保證被試產品周圍環境參數的均勻性。
    3〕根據熱傳導的原理，箱壁附近氣流的溫度通常與流場中心溫度相差2～3℃，在高低溫的上下限時，還可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附近流場的溫度又相差2～3℃（視箱壁的結構和材料而定）試驗溫度與外界大氣環境相差越大，上述溫差也越大，因此，距箱壁（100～150mm）距離內的空間是不可利用空間。

2、溫濕度環境試驗箱溫度范圍的選擇——fuyidatest.com 富易達儀器推薦

    目前，國外溫度試驗箱的范圍大體上為－73～＋177℃，或－70～＋180℃。國內多數廠家一般為－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高溫到150℃。這些溫度范圍通常可以滿足國內絕大多數軍用、民用產品溫度試驗的需要，除非確有特殊需要，如安裝位置靠近發動機等熱源的產品外，不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越高，箱體內外的溫差越大，箱體內部流場的均勻性也越差。可利用的工作室體積也就越小。另一方面，上限溫度值越高，對箱壁夾層中保溫材料（如玻璃棉等）的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高，使箱體的制作成本增加。

3、溫濕度環境試驗箱濕度范圍的選擇——fuyidatest.com 富易達儀器推薦

    國內外環境試驗箱給出的濕度指標大都是20～98％RH或30～98％RH，如果濕熱試驗箱沒有除濕系統，則濕度范圍為60～98％，這一類試驗箱只能做高濕試驗，但它的價格低得多。值得注意的是在濕度指標后面應該注明相應的溫度范圍，或給出最低露點溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關的，對于同樣的絕對含濕量，溫度越高，相對濕度就越小，如絕對含濕量為5g/Kg（指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽），當溫度為29℃時，相對濕度為20％RH，溫度為6℃時，相對濕度為90％RH，當溫度降至4℃以下，相對濕度超過100％，在箱體內會出現結露現象。
    實現高溫高濕條件只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠，進行加濕。低溫低濕則相對難于控制，因為此時的絕對含濕量很低，有時比大氣中的絕對含濕量低很多，需要對箱體內流動的空氣除濕，使空氣變得干燥。目前國內外絕大多數的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預調室內加一組制冷光管。當濕空氣經過冷管時，其相對濕度會達到100％RH，因空氣飽和在光管上結露，使空氣變得更干燥。這種除濕方式理論上可達到零度以下的露點溫度，但是當冷點表面溫度到達0℃時，光管表面結露的水滴會結冰，從而影響光管表面的熱交換，使除濕能力下降。又因為箱體不可能絕對密封，大氣中的濕空氣會滲入到箱體內，使露點溫度回升。另一方面，在光管間流動的濕空氣只是在和光管（冷點）接觸的瞬間達到飽和狀態而析出水蒸汽，因此這種除濕方法很難使箱體內的露點溫度在到0℃以下。實際所達到的最低露點溫度為5～7℃。露點溫度5℃相當于絕對含濕量為0.0055g/Kg，對應相對濕度20％RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20％RH，此時的露點溫度為－3℃，采用致冷方式除濕是很困難的，必須選用空氣干燥系統才能實現。

4、溫濕度環境試驗箱控制系統的選擇——fuyidatest.com 富易達儀器推薦
   
    溫濕度環境試驗箱有恒溫恒濕試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱兩種情況。
    恒定試驗箱：高低溫試驗箱一般指的是恒定高低溫試驗箱，其控制方式為：設定一個目標溫度，試驗箱具有自動恒溫到目標溫度點的能力。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類似，設定一個目標溫度、濕度點，試驗箱具有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力。
    交變試驗箱：高低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環的程序，試驗箱有能力根據預置的曲線完成試驗過程，并且可以在最大升溫、降溫速率能力的范圍內，精確控制升溫、降溫的速率，即可以根據設定的曲線的斜率控制升溫、降溫速率。同樣，高低溫交變濕熱試驗箱也具有預置溫度、濕度曲線，并且根據預置進行控制的能力。當然，交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能，但交變試驗箱的制造成本較高，因為交變試驗箱需配置有曲線自動記錄裝置、程序控制儀，還須解決試驗箱在工作室內溫度較高的情況下開啟制冷機等問題，因此，交變試驗箱的價格比恒定試驗箱的價格一般要高20%以上。因此，我們應當實事求是的以試驗方法的需要為出發點，選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。

5、溫濕度環境試驗箱溫度變化速率的選擇——fuyidatest.com 富易達儀器推薦
   
    高低溫試驗箱沒有降溫速度的指標，從環境溫度降溫到標稱的最低溫度的時間一般為60～120min。高低溫交變試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱都有變溫速度的要求，其變溫速率一般要求1℃/min，在此速率的范圍內速度可調。而快速溫度變化試驗箱的變溫速率較快，升溫、降溫速率可以達到3℃/min～15℃/min，在某些溫度段升溫、降溫速率甚至可以達到30℃/min以上。
    不同規格、不同容積的快速溫度變化試驗箱，其需要試驗的快速溫度變化的溫度范圍一般都是相同的（即－60～＋125℃），但考核降溫速度的變溫范圍卻不盡相同，根據試驗不同的試驗要求，快速溫度變化試驗箱變溫范圍有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。
    關于快速溫度變化試驗箱的變溫速率有兩種提法，一種是全程平均升降溫速度，一種是線性升降溫速度（實際上是每5min平均速度）。
    全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內，最高溫度與最低溫度之差值與時間之比。目前國外各環境試驗設備生產廠家提供的變溫速率的技術參數都是指的全程平均速率。
    線性升降溫速度指在任意的每5min時間段內，能夠保證的變溫速率。而實際上對于快速溫度變化試驗箱來說，保證線性升降溫速度的難度最大、最關鍵的一段是，在降溫段最后的一個5min的時間段內，試驗箱可以達到的降溫速率。從某種角度講，線性升降溫速度（每5min平均速度）更科學。因此試驗設備最好具有全程平均升降溫速度和線性升降溫速度（每5min平均速度）這兩個參數。一般來說，線性升降溫速度（每5 min平均速度）是全程平均升降溫速度的1/2。

2015-4-28 整理發布。