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手把手教你設(shè)計(jì)高低溫實(shí)驗(yàn)箱:原理與熱負(fù)荷計(jì)算
上海簡戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),專業(yè)生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機(jī)、冷熱沖擊機(jī)、振動試驗(yàn)機(jī)、機(jī)械沖擊機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)的環(huán)境試驗(yàn)儀器的公司,是一家具有研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的公司。經(jīng)驗(yàn)豐富,并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持?,F(xiàn)在我們成為許多品牌的供應(yīng)商。
課程概要:
1. 高低溫箱的原理;
2. 高低溫?zé)嶝?fù)荷計(jì)算;
3. 高低溫制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)表格;
一、高低溫箱原理
高低溫試驗(yàn)箱是主要通過控制高溫、低溫和濕度來對產(chǎn)品進(jìn)行檢測。在高低溫試驗(yàn)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上就有控制相應(yīng)環(huán)境溫度的系統(tǒng),分為制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。他們分別控制高低溫試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的溫度、濕度和電氣。
高低溫箱的幾種溫度范圍:
A:-40℃~150℃;
B:-60℃~150℃;
C:-70℃~150℃;
由于溫度都比較低,一般高低溫箱都會采用復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng),以下為高低溫箱的制冷系統(tǒng)原理圖:
低壓級:R23制冷劑、主要包含低溫壓縮機(jī)、油分離器、預(yù)冷器、冷凝蒸發(fā)器(板換)、節(jié)流機(jī)構(gòu)、蒸發(fā)器等;
高壓級:R404A制冷劑,主要包含高溫壓縮機(jī)、油分離器、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)、冷凝蒸發(fā)器(板換),最后回到壓縮機(jī)。
以上系統(tǒng)是一套最常見的高低溫箱的系統(tǒng)原理圖。
高低溫箱制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì),首要就是需要進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算;高低溫箱熱負(fù)荷的計(jì)算是典型的封閉空間熱負(fù)荷計(jì)算的方法,我們看以下的示意圖:
二、熱負(fù)荷計(jì)算:
根據(jù)能量守恒定律,我們配置的壓縮機(jī)制冷量,只要滿足把封閉空間內(nèi)的熱負(fù)荷去除即可,那么一個封閉空間內(nèi)的熱負(fù)荷主要有哪些呢?
我們根據(jù)以上的示意圖,熱負(fù)荷主要包括:
1、測試體的熱負(fù)荷:從常溫降低到溫度需要的制冷量;
2、隔熱層的熱傳導(dǎo):無論保溫效果有多好,我們都不能排除箱體一點(diǎn)漏熱都沒有,所以這部分的熱傳導(dǎo)需要計(jì)算;
3、門、縫等漏熱:同樣的箱體不可能做到密封,所以需要考慮這部分的漏熱;
4、箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)負(fù)荷:箱體內(nèi)壁一般采用不銹鋼或者花紋板,當(dāng)箱體內(nèi)降溫到-70℃的時候,內(nèi)壁的鋼鐵同樣需要降到-70℃,所以這部分熱負(fù)荷也必須考慮;
5、箱體內(nèi)設(shè)備負(fù)荷:箱體內(nèi)可能存在一些降溫的設(shè)備(蒸發(fā)器、蒸汽管等),這部分同樣需要降到-70℃,需要考慮這部分熱負(fù)荷;
6、箱體內(nèi)發(fā)熱體負(fù)荷:箱體內(nèi)存在風(fēng)機(jī)、照明燈等,這部分負(fù)荷也需要考慮;
7、箱體內(nèi)空氣降溫的負(fù)荷:箱體內(nèi)的空氣需要從常溫降低到-70℃,這部分的負(fù)荷也需要考慮。
密閉空間內(nèi)的熱負(fù)荷計(jì)算,通常我們需要考慮以上幾個部分,這種思路不止適用于高低溫箱體的制冷量計(jì)算,同樣適用于其他密閉空間的熱負(fù)荷計(jì)算,比如冰箱、冷柜、冷庫系統(tǒng)、焓差實(shí)驗(yàn)室等;所以只要吃透了其中一種計(jì)算,其他小型制冷設(shè)備的熱負(fù)荷計(jì)算也都可以舉一反三。
為了方便各位學(xué)員的學(xué)習(xí)以及后續(xù)實(shí)際工作的展開,我們編寫了一個Excel表格用來計(jì)算高低溫的制冷量:
我們把剛剛的這些思路,計(jì)算過程轉(zhuǎn)化到Excel表格當(dāng)中;
藍(lán)色部分為手動填寫的部分,橙色部分為自動計(jì)算的結(jié)果;前面兩大類為高低溫箱的外形尺寸已經(jīng)溫度要求。
空氣降溫?zé)嶝?fù)荷Q1計(jì)算:
我們只需要計(jì)算出初始的焓值和終了的焓值,再乘以空氣的質(zhì)量,即可計(jì)算出空氣的降溫?zé)嶝?fù)荷。
Q1=58.67W
隔熱層熱傳導(dǎo)與門縫漏熱熱負(fù)荷Q2計(jì)算:
保溫層可以選擇巖棉或者聚氨酯板,兩者的傳熱系數(shù)不同,我們通過查資料手冊,得到內(nèi)側(cè)不銹鋼和外側(cè)鋼板的傳熱系數(shù),通過計(jì)算得到箱體的傳熱系數(shù)K值;門縫的漏熱一般很?。ú饺胧降母叩蜏叵淇珊雎圆挥?jì)),我們根據(jù)整體的漏熱百分比來估算。
Q2=222.3W
蒸發(fā)器等設(shè)備降溫?zé)嶝?fù)荷Q3:
蒸發(fā)器整體是放在高低溫箱體內(nèi),箱體需要降低到-70℃,蒸發(fā)器本體同樣也需要降低到-70℃;計(jì)算的時候我們可以先預(yù)估下蒸發(fā)器的尺寸,把銅管的重量和鋁翅片的重量估算出來(最后設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的時候,可以調(diào)整這個重量)。但是有一點(diǎn),該高低溫箱18min需要從20℃下降到-70℃,最早是高低溫箱內(nèi)空氣的溫度到達(dá)這個溫度,蒸發(fā)器、鋁鐵負(fù)載、內(nèi)壁等這些會有延遲,并不是18min中內(nèi)能夠全部達(dá)到-70℃,所以有一個系數(shù),我們用“降溫時間/冷透時間"來表示。
箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)負(fù)荷熱負(fù)荷Q4:
計(jì)算方法同Q3;最后結(jié)果Q5=733.3W;
其他負(fù)載Q6:
其他負(fù)載包含:風(fēng)機(jī)或者設(shè)備的功率、門框加熱、玻璃窗加熱、額定熱負(fù)載、電加熱等負(fù)荷。
最后把以上的負(fù)荷求和,我們再乘以一個余量1.2;得到最后的結(jié)果:
有了這個制冷量,我們就可以根據(jù)制冷量,選擇合適的壓縮機(jī)了。
關(guān)于我們
上海簡戶儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機(jī)、冷熱沖擊機(jī)、振動試驗(yàn)機(jī)、機(jī)械沖擊機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)的環(huán)境試驗(yàn)儀器的公司,研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。經(jīng)驗(yàn)豐富,并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持。自公司成立以來,多次服務(wù)于國內(nèi)外大學(xué)和研究所等檢測機(jī)構(gòu),如清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、法國申美檢測、中科院物理所、中科院,SGS等**單位提供實(shí)施室方案和設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)。努力開發(fā)半導(dǎo)體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測試設(shè)備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊(duì)伍,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù),每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)。
為適應(yīng)市場快速變化及客戶多樣化的要求,上海簡戶儀器設(shè)備有限公司研發(fā)了性能與可靠性**JianHuTest產(chǎn)品系列.從精密零件到電腦資訊系統(tǒng)及有線無線通訊產(chǎn)業(yè),均可提供高品質(zhì)的設(shè)備與完善的售后服務(wù)。
上海簡戶榮獲企業(yè),表明上海簡戶在技術(shù)、科技成果轉(zhuǎn)化、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)等方面得到了國家的高度認(rèn)可。簡戶一直秉承"服務(wù)以人為本"的宗旨,為廣大客戶提供精良的設(shè)備及優(yōu)質(zhì)的服務(wù),提供的送貨上門、安裝調(diào)試、一年的設(shè)備保養(yǎng)、終身維修,技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。始終如一的以"努力、合作、飛躍"的精神自我完善、不斷發(fā)展、讓客戶與公司實(shí)現(xiàn)雙贏局面。
簡戶是集設(shè)計(jì)、銷售、研發(fā)、維修服務(wù)等為一體的綜合集團(tuán)公司,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù),每一個環(huán)節(jié)之間,都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn),提供的環(huán)境設(shè)備。公司創(chuàng)始人從事儀器設(shè)備行業(yè)20余年,經(jīng)驗(yàn)豐富、資歷雄厚,帶領(lǐng)簡戶公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來,積極投入電子電工,航空,航天,生物科技,各大院校,及科研單位等行業(yè)所需的產(chǎn)品測試設(shè)備裝置。
簡戶擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售后服務(wù)隊(duì)伍,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù),每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn),目前擁有博士學(xué)位2人,碩士5人,參與環(huán)境試驗(yàn)箱國家標(biāo)準(zhǔn)起草和發(fā)行。企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)里通過ISO9001。是中國儀器儀表學(xué)會會員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國儀器儀表20強(qiáng)品牌》殊榮,2010年入駐上海世博會民企館。簡戶自創(chuàng)辦以來,參與3項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)起草與制定,獲得40+件原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)、軟著、集成電路),6次獲得上??萍夹椭行∑髽I(yè)稱號,合作過3200+家合作客戶(其中世界500強(qiáng)高校600家)。
簡戶儀器今后必將牢記為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的宗旨,不忘為行業(yè)貢獻(xiàn)前沿科學(xué)和技術(shù)的初心,再接再厲,砥礪前行!
【簡戶儀器簡介:成立2005年,是一家研發(fā),生產(chǎn),銷售及售后齊全的綜合性設(shè)備生產(chǎn)單位,多次評為科技型中小企業(yè),,客戶遍布高分子,汽車,半導(dǎo)體,塑膠,五金,科研院校,第三方檢測等】
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