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(jiǎn)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(dòng)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(yíng)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(guó)內(nèi)外廠商的信賴與支持。現(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(guò)控制高溫、低溫和濕度來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。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(huì)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(jí)：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(jí)：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(jiàn)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(gè)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(cè)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(wú)論保溫效果有多好，我們都不能排除箱體一點(diǎn)漏熱都沒(méi)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(shí)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(gè)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(kù)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(kāi)，我們編寫了一個(gè)Excel表格用來(lái)計(jì)算高低溫的制冷量：

我們把剛剛的這些思路，計(jì)算過(guò)程轉(zhuǎn)化到Excel表格當(dāng)中；

藍(lán)色部分為手動(dòng)填寫的部分，橙色部分為自動(dòng)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(guò)查資料手冊(cè)，得到內(nèi)側(cè)不銹鋼和外側(cè)鋼板的傳熱系數(shù)，通過(guò)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(lái)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(shí)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(lái)（最后設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的時(shí)候，可以調(diào)整這個(gè)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(gè)溫度，蒸發(fā)器、鋁鐵負(fù)載、內(nèi)壁等這些會(huì)有延遲，并不是18min中內(nèi)能夠全部達(dá)到-70℃，所以有一個(gè)系數(shù)，我們用“降溫時(shí)間/冷透時(shí)間"來(lái)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?cè)俪艘砸粋€(gè)余量1.2；得到最后的結(jié)果：

有了這個(gè)制冷量，我們就可以根據(jù)制冷量，選擇合適的壓縮機(jī)了。

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• 上海簡(jiǎn)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(dòng)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(yíng)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(guó)內(nèi)外廠商的信賴與支持。自公司成立以來(lái),多次服務(wù)于國(guó)內(nèi)外大學(xué)和研究所等檢測(cè)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(guó)申美檢測(cè)、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(kāi)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(cè)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(gè)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(chǎng)快速變化及客戶多樣化的要求，上海簡(jiǎn)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(wú)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)。

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• 　上海簡(jiǎn)戶榮獲企業(yè)，表明上海簡(jiǎn)戶在技術(shù)、科技成果轉(zhuǎn)化、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面得到了國(guó)家的高度認(rèn)可。簡(jiǎn)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(jiǎn)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(gè)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(jiǎn)戶公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來(lái)，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(cè)試設(shè)備裝置。
  

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• 簡(jiǎn)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(gè)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(guó)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(guò)ISO9001。是中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)會(huì)員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國(guó)儀器儀表20強(qiáng)品牌》殊榮，2010年入駐上海世博會(huì)民企館。簡(jiǎn)戶自創(chuàng)辦以來(lái)，參與3項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)起草與制定，獲得40+件原創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、軟著、集成電路)，6次獲得上?？萍夹椭行∑髽I(yè)稱號(hào)，合作過(guò)3200+家合作客戶(其中世界500強(qiáng)高校600家)。
  

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• 簡(jiǎn)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(jiǎn)戶儀器簡(jiǎn)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(píng)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(cè)等】

• 　　【公司總部】

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