本文结合高低温试验箱的技术参数和工作原理,对上海跃进医疗器械有限公司高低温试验箱的能效提出了具体、切实可行的测试方法,将为高低温试验箱的能效评价提供帮助。
1概述
高低温试验箱是指一种温度可调节的密闭箱体或空间,其中某部分能满足规定的试验条件。用于工业和检测用,提供高温、低温或者高低温交变的试验条件, 应用领域主要为电子电工、汽车摩托、航空航天、船舶兵器等相关产品的零部件及材料的试验,是最常见的一种环境试验箱。
高低温试验箱的高温控制都是通过发热管加热箱体,控制温度则有程序控制。为达到快速的升温速率和较高箱体温度,一般是通过增加加热电热丝数量和提高温控软件控制性能。
高低温试验箱的制冷系统基本采用压缩机制冷或者液氮制冷,为达到快速的降温速率和较低箱体温度, 一般是通过增加制冷功率实现。
目前,国内没有高低温试验箱设备的能效测试方法及评价方面的相关标准,导致设备生产商只关注产品的应用性能,而忽略了设备能效,在使用中造成大量不必要的能源损耗。全国在用高低温试验箱超过五万台,每年耗电量超过10亿度电,是一种耗电量很大的试验设备。因此,开展高低温试验箱能效评价方法方面的研究,具有十分重要的意义。
2高低温试验箱常见参数
高低温试验箱可实现高温、低温、交变等状态, 高温参数有125℃、155℃、175℃、200℃等规格[1],低温参数-40℃、-55℃、-65℃等规格,升降温速率则有1℃/ min、3℃/min、5℃/min,其中以1℃/min的最为常见。
3能效测试方法
结合高低温试验箱的工作参数、工作原理等,为全面评价高低温试验箱的能效,主要从以下几个方面进行能效测试方法的设计:
3.1基本思路
高低温试验箱必须满足GB/T 10592-2008《高低温试验箱技术要求》的相关要求,才有必要进行能效的测试。试验箱内腔的总容积分为若干易于测量的简单几何形状测量得出试验箱的工作室容积。试验箱的参数各异,容积大小,温度参数,升降温速率都不相同,这给高低温试验箱的能效测试方法增加了难度,为此,先对应用最为广泛的工作室容积不大于5m3、温度变化速率不大于5℃/min试验箱开展能效测试方法的研究。
试验之前,按照高低温试验箱使用说明书的要求完成附件的安装与连接,配置有测试孔的试验箱采用附带的塞子保持测试孔密封,试验箱门保持完全关闭状态,连续通电的除霜功能保持开通状态,自动通电的除霜功能保持自动状态;手动控制的除霜功能、照明等保持断开状态,将试验箱置于规定测试条件下预置至少2 h,使试验箱内几何中心点温度与环境温度一致。
试验期间,测试区域无强制对流空气,环温度应保持在23 ℃±2 ℃,垂直方向的温度梯度不超过2 ℃/ m。相对湿度≤85%,大气压力保持80 k Pa~106 k Pa范围内。环境温度是指距试验箱边壁1m、距地面1m处的测试点测得的温度,环境温度不应受到试验箱出气口温度的影响。试验电压保持在额定电压的1±3%范围内, 额定频率保持在1±1%范围内,试验设备的供水需符合工业用水标准要求,温度保持在28 ℃±1 ℃,水压保持在0.2 MPa±0.05 MPa范围内。
高低温试验箱的能效测试,包括箱内保持在低温情况下的恒温试验,箱内保持在常温情况下的恒温试验,箱内保持在高温情况下的恒温试验,升温试验,降温试验以及热载能力试验共六个方面。
3.2低温状态下的恒温试验
高低温试验箱处于空载状态,箱内温度恒定在-55℃,测试箱体工作1h的耗电量,计算单位容积条件下的耗电量。当箱体的最低温度达不到-55 ℃时,试验箱的测试温度设置为-25 ℃。
3.3常温状态下的恒温试验
高低温试验箱处于空载状态,箱内温度恒定在25℃,测试箱体工作1h的耗电量,计算单位容积条件下的耗电量。
3.4高温状态下的恒温试验
高低温试验箱处于空载状态,箱内温度恒定在125℃,测试箱体工作1h的耗电量,计算单位容积条件下的耗电量。
3.5升温试验
高低温试验箱处于空载状态,几何中心点温度达到25 ℃后,稳定运行2 h,然后以最大温度变化速率升温到最高极限温度,记录从25 ℃至125 ℃区间内的耗电量,计算单位容积条件下的耗电量。
3.6降温试验
高低温试验箱处于空载状态,几何中心点温度达到25 ℃后,稳定运行2 h,然后以最大温度变化速率降温到最低极限温度,记录从25 ℃至-55 ℃区间内的耗电量,计算单位容积条件下的耗电量。当箱体的最低温度达不到-55 ℃时,记录从25 ℃至-25 ℃区间内的耗电量。
3.7热载能力试验
在试验箱中心位置放置一个输入功率可调的阻性电热元件,试验箱在达到-55 ℃(箱体的最低温度达不到-55 ℃时,取-25 ℃),温度后稳定运行2 h,监控试验箱加热功率及试验箱示值温度,接通阻性电热元件,并调节其输入功率,直至试验箱加热功率为零且示值温度稳定在设定温度的±0.5 ℃范围内,测试阻性电热元件的输入功率值。
4结论
本文结合高低温试验箱产品特点,提出了具体的能效测试方法,可供评价高低温试验箱的机构、企业提供借鉴,为高低温试验箱行业的健康发展带来积极的作用。
