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手把手教你設計高低溫實驗箱:原理與熱負荷計算

更新時間:2024-08-05      瀏覽次數:954

手把手教你設計高低溫實驗箱:原理與(yu) 熱負荷計算

raybet雷竞技网页版入口是一家高科技合資企業(ye) ,專(zhuan) 業(ye) 生產(chan) 銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱衝(chong) 擊機、振動試驗機、機械衝(chong) 擊機、跌落試驗機的環境試驗儀(yi) 器的公司,是一家具有研發生產(chan) 銷售經營各類可靠性環境試驗設備的公司。經驗豐(feng) 富,並得到許多國內(nei) 外廠商的信賴與(yu) 支持。現在我們(men) 成為(wei) 許多品牌的供應商。


課程概要:

1. 高低溫箱的原理;

2. 高低溫熱負荷計算;

3. 高低溫製冷係統設計表格;


一、高低溫箱原理


高低溫試驗箱是主要通過控製高溫、低溫和濕度來對產(chan) 品進行檢測。在高低溫試驗箱的內(nei) 部結構上就有控製相應環境溫度的係統,分為(wei) 製冷劑循環係統、空氣循環係統和電氣控製係統。他們(men) 分別控製高低溫試驗箱箱體(ti) 內(nei) 的溫度、濕度和電氣。

高低溫箱的幾種溫度範圍:

A:-40℃~150℃;

B:-60℃~150℃;

C:-70℃~150℃;

由於(yu) 溫度都比較低,一般高低溫箱都會(hui) 采用複疊式製冷循環係統,以下為(wei) 高低溫箱的製冷係統原理圖:


圖片


低壓級:R23製冷劑、主要包含低溫壓縮機、油分離器、預冷器、冷凝蒸發器(板換)、節流機構、蒸發器等;

高壓級:R404A製冷劑,主要包含高溫壓縮機、油分離器、冷凝器、節流機構、冷凝蒸發器(板換),最後回到壓縮機。

以上係統是一套最常見的高低溫箱的係統原理圖。

高低溫箱製冷係統的設計,首要就是需要進行熱負荷計算;高低溫箱熱負荷的計算是典型的封閉空間熱負荷計算的方法,我們(men) 看以下的示意圖:

圖片


二、熱負荷計算:


根據能量守恒定律,我們(men) 配置的壓縮機製冷量,隻要滿足把封閉空間內(nei) 的熱負荷去除即可,那麽(me) 一個(ge) 封閉空間內(nei) 的熱負荷主要有哪些呢?

我們(men) 根據以上的示意圖,熱負荷主要包括:

1、測試體(ti) 的熱負荷:從(cong) 常溫降低到溫度需要的製冷量;

2、隔熱層的熱傳(chuan) 導:無論保溫效果有多好,我們(men) 都不能排除箱體(ti) 一點漏熱都沒有,所以這部分的熱傳(chuan) 導需要計算;

3、門、縫等漏熱:同樣的箱體(ti) 不可能做到密封,所以需要考慮這部分的漏熱;

4、箱體(ti) 內(nei) 結構負荷:箱體(ti) 內(nei) 壁一般采用不鏽鋼或者花紋板,當箱體(ti) 內(nei) 降溫到-70℃的時候,內(nei) 壁的鋼鐵同樣需要降到-70℃,所以這部分熱負荷也必須考慮;

5、箱體(ti) 內(nei) 設備負荷:箱體(ti) 內(nei) 可能存在一些降溫的設備(蒸發器、蒸汽管等),這部分同樣需要降到-70℃,需要考慮這部分熱負荷;

6、箱體(ti) 內(nei) 發熱體(ti) 負荷:箱體(ti) 內(nei) 存在風機、照明燈等,這部分負荷也需要考慮;

7、箱體(ti) 內(nei) 空氣降溫的負荷:箱體(ti) 內(nei) 的空氣需要從(cong) 常溫降低到-70℃,這部分的負荷也需要考慮。

密閉空間內(nei) 的熱負荷計算,通常我們(men) 需要考慮以上幾個(ge) 部分,這種思路不止適用於(yu) 高低溫箱體(ti) 的製冷量計算,同樣適用於(yu) 其他密閉空間的熱負荷計算,比如冰箱、冷櫃、冷庫係統、焓差實驗室等;所以隻要吃透了其中一種計算,其他小型製冷設備的熱負荷計算也都可以舉(ju) 一反三。

為(wei) 了方便各位學員的學習(xi) 以及後續實際工作的展開,我們(men) 編寫(xie) 了一個(ge) Excel表格用來計算高低溫的製冷量:


圖片

我們(men) 把剛剛的這些思路,計算過程轉化到Excel表格當中;

圖片

藍色部分為(wei) 手動填寫(xie) 的部分,橙色部分為(wei) 自動計算的結果;前麵兩(liang) 大類為(wei) 高低溫箱的外形尺寸已經溫度要求。

空氣降溫熱負荷Q1計算:

圖片

我們(men) 隻需要計算出初始的焓值和終了的焓值,再乘以空氣的質量,即可計算出空氣的降溫熱負荷。

Q1=58.67W

隔熱層熱傳(chuan) 導與(yu) 門縫漏熱熱負荷Q2計算:

圖片

保溫層可以選擇岩棉或者聚氨酯板,兩(liang) 者的傳(chuan) 熱係數不同,我們(men) 通過查資料手冊(ce) ,得到內(nei) 側(ce) 不鏽鋼和外側(ce) 鋼板的傳(chuan) 熱係數,通過計算得到箱體(ti) 的傳(chuan) 熱係數K值;門縫的漏熱一般很小(步入式的高低溫箱可忽略不計),我們(men) 根據整體(ti) 的漏熱百分比來估算。

Q2=222.3W

蒸發器等設備降溫熱負荷Q3:

圖片


蒸發器整體(ti) 是放在高低溫箱體(ti) 內(nei) ,箱體(ti) 需要降低到-70℃,蒸發器本體(ti) 同樣也需要降低到-70℃;計算的時候我們(men) 可以先預估下蒸發器的尺寸,把銅管的重量和鋁翅片的重量估算出來(最後設計蒸發器的時候,可以調整這個(ge) 重量)。但是有一點,該高低溫箱18min需要從(cong) 20℃下降到-70℃,最早是高低溫箱內(nei) 空氣的溫度到達這個(ge) 溫度,蒸發器、鋁鐵負載、內(nei) 壁等這些會(hui) 有延遲,並不是18min中內(nei) 能夠全部達到-70℃,所以有一個(ge) 係數,我們(men) 用“降溫時間/冷透時間"來表示。

箱體(ti) 內(nei) 結構負荷熱負荷Q4:

圖片

計算方法同Q3;最後結果Q5=733.3W;

其他負載Q6:


圖片

其他負載包含:風機或者設備的功率、門框加熱、玻璃窗加熱、額定熱負載、電加熱等負荷。

最後把以上的負荷求和,我們(men) 再乘以一個(ge) 餘(yu) 量1.2;得到最後的結果:

圖片

有了這個(ge) 製冷量,我們(men) 就可以根據製冷量,選擇合適的壓縮機了。

  • 關(guan) 於(yu) 我們(men)

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