高低温循环/温度冲击/快速稳变/高温高湿 各自参考什么标准啊?

建议楼主参看一下GB2423系列，很全面。你要的东西上面都有。
具体的标准，论坛里面都有。

温度冲击试验设备实现途径及热负荷分析
王保贵
(63921部队,北京100094)
摘要:结合试验指标要求,对温度冲击试验设备实现途径进行分析比较,选择两箱式作为试验设备
的实现方式;对设备组成结构及制冷、加热流程进行阐述,并对温度冲击试验过程中两种制冷状态
下的热负荷进行了分析计算。
关键词:温度冲击;制冷流程;制冷量;热负荷
中图分类号:X968　　　　　　　文献标识码:A
TheAnalysisofCompletedApproachandHeatLoads
ontheFacilityofTemperatureShockTest
WANGBao2gui
(Unit63921PLA,Beijing,100094,China)
Abstract:Combinedwithtestparameter,analyzedthecompletedapproachonthefacilityoftemperatureshock
test.Theapparatusconsistsoftwochambersischoseasthetestfacility.Thecomposingandstructureoffacili2
tyisdiscussed,thecoolingandheatingflowisdescribed.Theheatloadsintwodifferentcoolingconditionsof
temperatureshocktestiscalculated.
Keywords:temperatureshock;coolingflow;coolingquantity;heatloads
1　引言
环境条件是影响装备质量和使用可靠性的关键
因素,对在周围大气温度急剧变化环境中使用的装
备而言,温度冲击环境的影响是一个必须考虑的因
素,这种环境给装备带来多种典型的环境效应,如零
部件的变形或破裂、绝缘保护失效、运动部件的卡紧
或松弛、电气和电子元器件的变化、快速冷凝水或结
霜引起电子或机械故障等。能否在温度冲击环境下
正常工作,直接反映了装备对这种环境的适应能力
的强弱。
GJB150-86《军用设备环境试验方法》正在进行
修订,修订原则是以美国军用标准MIL-STD-810F
为蓝本。MIL-STD-810F中方法503.4(温度冲击
试验)规定:可能部署在空气温度急剧变换环境中的
装备应进行温度冲击试验,试验箱必须具备试件转
换后5min内重新稳定试验条件的能力,试验转换时
间为1min,试件周围使用的空气不超过1.7m/s。
如何建设温度冲击试验设备?设备采用何种试
验模式?设备采用何种制冷方式?如何确定设备制
冷量、加热量都是在建设设备之前需要解决的主要
问题。
2　试验方案的确定
温度冲击试验设备的结构通常有三种形式:单
箱式、垂直升降式和水平两箱式。三种结构的比较
如表1所示。
综合比较以上三种形式,单箱式由于所需制冷
量及加热量较大,这种结构可行性较差,实际应用很
少;垂直升降式通过内部升降的转换,避开了外界环
境的影响,但由于升降装置本身作为一个热负载要
消耗冷量或热量,因此这种方式通常适用于小型试
验箱,对于中、大型试验箱,由于升降装置太重,该方
式不适用;水平两箱式通过两箱间的相互转换,减小
收稿日期:2004-02-25
作者简介:王保贵(1971-),男,山西,工程师,硕士,常规兵器测试。
·环境设备·　　　　　　　　　　　　　　《环境技术》　　　　　　　　2004年第3期·5·
表1　温度冲击试验设备三种结构的比较
单箱式垂直升降式水平两箱式
特点在同一箱内实现高温和低温的转换上下两箱式,通过试件升降架实
现高温和低温之间的转换
试件通过转换装置在高温箱和
低温箱之间转换
优点试件不动,无需试件转移设备,外界
环境对试件温度的影响小
转换时间快,所需制冷量及加热
量较小
所需制冷量及加热量较少,温度
控制比较容易
缺点高低温转换时不仅要冷却、加热试
件,还要冷却、加热围护结构,所需制
冷量及加温量大;温度变换速度很
快,温度控制有一定难度
对中、大型试验箱,升降架不易
实现,并且升降架增加了更多负
荷
需要两个尺寸相同的箱体以及
试件的转换设备;试件转换过程
中要受外界环境影响。
应用情况很少应用适用于小型设备适用于中、大型设备
了箱体的负载从而减小了设备的制冷量和加热量,
但需要水平转换装置,并会受到外界环境的影响。
因此,试验方式的选择要根据具体情况具体分析,对
于小型设备,采用垂直升降方式少了一个箱体,可以
节约费用;对于中、大型试验设备,只要方案合理可
行,能保证满足国军标指标要求,采用水平两箱式的
试验方案是一种较好的选择。
3　设备组成及结构
3.1　设备组成
温度冲击试验设备由低温箱、高温箱、制冷系
统、加热系统、控制系统、转换装置等设备组成。其
设备组成图如图1所示。低温箱为温度冲击试验提
供低温平台,同时也可以单独进行低温试验;高温箱
为温度冲击试验提供高温平台,同时可以进行高温
试验;制冷系统为低温箱提供低温环境;加热系统为
高温箱提供高温环境;控制系统完成对设备和试验
过程的控制和测量;转换装置用于试验过程中试件
的转换。
图1　温度冲击试验设备组成图
3.2　设备结构确定
为保证温度冲击试验指标要求,需要对箱体结
构、气流流通方式进行精心设计。低温箱结构应满
足设备由常温到要求低温的制冷和温度冲击过程中
迅速制冷的要求,并保证箱内气流和温度均匀性要
求;高温箱结构应满足方便设备由常温到要求高温
的加热和温度冲击过程中迅速加热的要求,并保证
箱内气流和温度均匀性要求。
气流组织方式是设备设计中的重要环节。常用
的送风方式有上侧送下侧回和全面孔板顶送下侧回
的方式。由于全面孔板送风方式具有气流混合快混
合好、气流均匀平行扩散、温差和风速衰减快的优
点,从而使工作区温度和气流速度分布更加均匀。
因此低温箱、高温箱气流循环方式采用全面孔板送
风下侧回风方式,其气流循环过程为:风机抽吸的箱
内气流和制冷系统产生冷空气或加热系统产生的热
空气混合,再沿循环风道进入稳压层使气流均流均
压后送入箱内。
低温箱和高温箱均采用钢框架围护结构,加装保
温层。在距顶壁一定高度装全面孔板,全面孔板与顶
壁形成稳压层,箱前端为大门,箱后端设循环风道和
循环风机。低温箱、高温箱结构示意图如图2所示。
3.3转换装置的确定
为实现快速转换的功能,转换装置采用轨道式
转换方式,由轨道车和试件车组成。转换装置结构
示意图如图3所示。试件车作为试件的支架,和试
件一起在两个箱之间转移和试验;转换轨道车用于
将试件和试件车由一个箱迅速转换到另一个箱,下
设转轮在地面轨道上滚动,上设轨道方便和两个箱
内轨道的对接和试件小车的移动。
4　制冷、加热流程确定
目前低温箱制冷方式常采用蒸气压缩机制冷或
空气制冷。
·6·2004年第3期　　　　　　　　《环境技术》　　　　　　　　　　　　　　·环境设备·
图2　低温箱、高温箱结构示意图
图3　转换装置结构示意图
　　空气制冷和蒸气压缩机制冷相比较具有以下优
点:在较低温度下制冷系数高,易于获得较低温度,
调温范围宽;对设备泄露不敏感,小的漏气对制冷性
能影响不大,制冷性能比较稳定;制冷剂为空气,对
环境无任何危害;运行可靠,操作简单,维护方便,运
行费用低。对于较大尺寸温度冲击试验设备,温度
变化速度要求较快,空气制冷是一种较好的选择。
正升压式制冷方式是用涡轮膨胀机二次压缩,
提高涡轮的膨胀比,加大涡轮机温降,提高制冷能
力。由于正升压式制冷方式有制冷系数高,调节性
能好,制冷性能稳定,启停以及调节过程平稳,装机
电量、运行能耗和设备投资较少等优点,系统采用正
升压式制冷系统。空气制冷系统分为气源和制冷两
部分。气源部分包括空压机组、后冷却器、干燥塔、
水分离器等;制冷部分包括涡轮机组、回冷器、水冷
器、过滤器等。低温箱空气正升压式制冷系统基本
流程图如图4所示。
高温箱加热采用电加热器加热的方式实现;采
用可控硅调控器对电加热器进行调节、控制,实现加
热量的无级调节。
图4　低温箱空气制冷基本流程图
5　制冷量、加热量的确定
制冷量、加热量的大小直接关系到制冷设备、加
热设备参数的确定、选择、设备成本、运行能耗和费
用等。因此,在确定制冷设备、加热设备之前要先确
定系统所需制冷量和加热量。
5.1　制冷量及制冷设备的确定
低温箱既可作为温度冲击试验的低温部分,又
可独立完成低温试验功能。因此,低温箱的制冷有
两种状态:状态1:低温试验过程中由大气温度到要
求低温的制冷过程;状态2:温度冲击试验过程中,
试件由高温箱迅速转移到低温箱时恢复原低温的制
冷过程。两种制冷状态不同,制冷负荷和冷量的变
化也不同。
a.状态1所需制冷量
低温试验过程中的制冷主要是将试件从常温降
·环境设备·　　　　　　　　　　　　　　《环境技术》　　　　　　　　2004年第3期·7·
温到要求的低温。该制冷过程中的冷负荷主要包
括:试件Q1、全面孔板Q2、保温层Q3、循环风道Q4、
照明和风机做功发热量Q5等。这些冷量变化主要
是由负荷吸热而产生的,而照明和风机做功发热量
Q5与照明灯、风机电机功率以及作用时间有关。
制冷量计算公式如下:
Q=Σ
5
i=1
Qi=Σ
4
i=1
cimiΔt+Q5(1)
式中:
Q—总的制冷量
Qi、ci、mi—第i项冷负荷制冷量、比热、质量
Δt—温度差
b.状态2所需制冷量
温度冲击试验过程中,试件从高温箱迅速转到
低温箱后,低温箱温度回升,要求制冷系统迅速将低
温箱温度恢复到要求的低温。该制冷过程主要是低
温箱恢复低温的过程,热负荷主要包括:试件在高温
热透后转移到低温箱低温环境下的放热量Q1、打开
大门时外界进入的热量Q2、经围护结构传入热量
Q2、试件车放热量Q3、风机做功转化热量和照明灯
发热量Q4等。这些冷量变化包括由于对流换热而
产生的冷量和负荷吸热而产生的冷量,而照明和风
机做功发热量Q4与照明灯、风机电机功率以及作用
时间有关。
制冷量计算公式如下:
Q=Σ
4
i=1
Qi=α1F1Δt1+α2F2Δt2+c3m3Δt3+Q4(2)
式中:
Q—总的制冷量
α1、F1、Δt1—对流换热系数、试件表面积、试件表
面和箱内空气平均温差
α2、F2、Δt2—保温材料导热系数、围护结构表面
积、围护结构内外温差
c3、m3、Δt3—试件车材料的比热、质量、试件车表
面和箱内空气平均温差
由以上两种状态分别计算出所需制冷量。制冷
设备参数以两种制冷状态中所需最大制冷量来确定。
c.空气质量流量的计算
涡轮机组的选择通常依据空气质量流量而定,因
此必须计算出空气质量流量值。空气制冷设备的制
冷量与其空气质量流量成正比。其函数关系式为:
Gaτ=A
Q
q0-qen
ln
q0
qen
(3)
式中:
Ga—空气制冷设备的空气质量流量,kg/h
τ—要求的降温时间,h
A—与降温速率有关的系数,在0.6～1.0范围内
Q—冷负荷,kcal
q0、qen—初、终温时空气制冷设备的单位制冷
量,kcal/kg
空气制冷设备单位制冷量计算公式:
q=cpTei(1-
1
π0.286
e
)ηe-(Thi-Td)(1-ηh)(4)
式中:
Tei=Thi-(Thi-Td)ηh
q—单位制冷量,kcal/kg
Tei、πe、ηe—膨胀涡轮进口温度(K)、膨胀比和热
效率
Thi、ηh—回冷换热器进口温度(K)、传热效率
Td—温压舱温度
d.制冷设备的确定
由式(3)和式(4)可计算出空气质量流量Ga,依
据空气质量流量确定涡轮机组的参数,而后进一步
确定出其它供气设备和气源设备。
5.2　加热量及加热设备的确定
高温箱的加热经历两种状态:由大气温度到要
求高温的加热过程和温度冲击试验过程中试件由低
温箱迅速转移到高温箱时恢复原高温的加热过程。
同样的方法,分别计算两种加热状态所需加热量。
以最大加热量确定电加热器的功率。
6　结束语
通过空气制冷方式和轨道式转换装置实现了温
度在5min内迅速恢复和试件在两箱之间1min内迅
速转换的指标要求,通过采用两箱式方案减小了设
备的制冷量和加热量。两箱式温度冲击试验设备的
成功研制,对于类似大、中型温度冲击试验设备的研
制和温度冲击试验的进行具有一定的借鉴意义。
参考文献:
[1]　国家军用标准GJB150-86.军用设备环境试验方法
[S].总装备部,1986.
[2]　MIL-STD-810F.环境工程考虑和实验室试验[S].中
国航空第三零一研究所,2000.
[3]　王浚,黄本诚,万才大.环境模拟技术[M].北京:国防
工业出版社,1996.

可参考IEC标准
[url]http://www.kekaoxing.com/club/thread-2977-1-1.html[/url]