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高低溫低氣壓試驗箱的溫度和氣壓調(diào)控系統(tǒng)是如何工作的?
高低溫低氣壓試驗箱的溫度和氣壓調(diào)控系統(tǒng)是保證試驗環(huán)境準確性的關(guān)鍵部分,它們的工作原理如下:
溫度調(diào)控系統(tǒng)
加熱過程
當(dāng)試驗箱需要升溫時,控制系統(tǒng)會發(fā)送指令給加熱元件。加熱元件通常是電加熱絲或加熱管,這些元件分布在試驗箱內(nèi)部的適當(dāng)位置。
電流通過加熱元件,根據(jù)焦耳定律(Q = I2Rt)產(chǎn)生熱量。加熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能,周圍的空氣吸收熱量后溫度升高。
為了使熱量均勻分布,試驗箱內(nèi)配備了循環(huán)風(fēng)扇。風(fēng)扇將熱空氣吹送到試驗箱的各個角落,確保箱內(nèi)溫度均勻上升,避免出現(xiàn)局部過熱的情況。
制冷過程
制冷系統(tǒng)一般基于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理工作。首先,壓縮機將制冷劑氣體壓縮成高溫高壓狀態(tài)。這個過程中,制冷劑的溫度和壓力大幅上升。
高溫高壓的制冷劑進入冷凝器,通過風(fēng)冷或水冷的方式,將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中,自身冷卻并液化。
液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹閥,膨脹閥起到節(jié)流降壓的作用,使制冷劑的壓力和溫度急劇下降,變成低溫低壓的氣液混合物。
低溫低壓的制冷劑進入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中吸收周圍空氣的熱量而汽化。試驗箱內(nèi)的空氣熱量被制冷劑帶走,溫度降低。同樣,循環(huán)風(fēng)扇會促使冷空氣在箱內(nèi)循環(huán),使溫度均勻下降。
溫度傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)溫度,并將溫度信號反饋給控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)根據(jù)設(shè)定的溫度值和實際溫度的差異,精確調(diào)節(jié)加熱或制冷系統(tǒng)的工作狀態(tài),以保持溫度的穩(wěn)定。例如,如果設(shè)定溫度為 50℃,而實際溫度為 48℃,控制系統(tǒng)會適當(dāng)降低加熱功率,使溫度緩慢上升到設(shè)定值。
氣壓調(diào)控系統(tǒng)
降壓過程
當(dāng)需要營造低氣壓環(huán)境時,真空泵開始工作。真空泵通過管道與試驗箱內(nèi)部相連,它不斷地抽出箱內(nèi)的空氣,使箱內(nèi)氣壓逐漸降低。
氣壓傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)氣壓,并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)根據(jù)設(shè)定的氣壓值來控制真空泵的工作狀態(tài)。例如,如果設(shè)定氣壓為 10kPa,當(dāng)氣壓傳感器檢測到氣壓高于 10kPa 時,真空泵會持續(xù)工作,直到達到設(shè)定氣壓。
在降壓過程中,為了防止試驗樣品受到過大的氣壓差影響,降壓速度通常是可調(diào)節(jié)的。一般來說,氣壓的變化速率會控制在一定范圍內(nèi),比如不超過 15kPa/min。
升壓過程
當(dāng)試驗結(jié)束或需要恢復(fù)到常壓環(huán)境時,進氣閥門打開,外界空氣緩慢進入試驗箱。進氣的速度也可以通過控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié),以避免氣壓的急劇變化對試驗樣品造成損壞。
同樣,氣壓傳感器會持續(xù)監(jiān)測氣壓變化,當(dāng)箱內(nèi)氣壓達到常壓或者設(shè)定的其他氣壓值時,控制系統(tǒng)會關(guān)閉進氣閥門。
溫度和氣壓調(diào)控系統(tǒng)相互配合,通過精確的傳感器反饋和智能的控制系統(tǒng),能夠模擬出各種高低溫、低氣壓的復(fù)雜環(huán)境,為試驗提供穩(wěn)定、準確的條件。
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