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案例解剖:步入式恒溫恒濕試驗室實地設計方案

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: www.henhaokao.cn 發布日期: 2019.10.06

    一、前言

    我國設計制造的高低溫交變濕熱試驗箱已從雙循環系統(夾套風道與主風道)向單循環方向(主風道)發展,這樣不僅減輕了能耗,而且還節省了場地與投資,比較從國外進口的濕熱試驗室及高低溫試驗箱都幾乎全是采用一個風道設計,這樣從一個方向輸送來的能源,通過發熱器及冷熱交換器后,就有一部分能量被上述這些附加設備吸取了,而其真正被輸入試驗室內的能量只是被吸取后的剩余能量,而且還增加了輸送能量時的阻力。根據初略計算,從單一方向送風要損耗約20%~ 30%能量,也就是說采用單風道形式的能量最大利用率只有70%~ 80%,很不經濟。我司(瑞凱儀器)在接受XXX研究所委托設計12米步入式恒溫恒濕試驗室時,就采用了對稱式風道,效果顯著,達到了既減少它的能耗及阻力,又增加了試驗室的美觀。其設計的主導思想是在恒溫恒濕試驗室的基礎上,在其對側加裝了一臺K-30型的冷凝蒸發器,并在兩側都加裝檢修封板,使它形成一個完整的試驗室體,如下圖所示。

步入式恒溫恒濕試驗室

步入式恒溫恒濕試驗室示意圖

    在運行時,它分別由兩套機組控制,各施其職,并由微機電腦打印,數字顯示。其溫度范圍為-40℃~+65℃,相對濕度為RH95±3%,其升降溫速率及控制精度均滿足GB-2423, 4Db交變濕熱試驗方法與GB 24231低溫試驗方法的技術要求。對該試驗設備的功能要求,可分別按GB-5170 的高低溫交變濕熱試驗箱及高低溫試驗箱的技術條件進行考核,并已通過鑒定驗收。

    二、設計步驟

    根據XX X研究所提出的步入式恒溫恒濕試驗室有效容積為:長2米X寬2 4米X高2 5米= 12米,技術條件為溫度范圍-40℃~+65℃及其相應的加濕量來進行設計計算,根據計算來確定各功能設備的最低容量,并加以修正,再根據各功能設備所占有的平面面積來確定本試驗室的實用面積,再加上保溫層厚度及其余量,來確定試驗室的占地面積為寬35米X長3米。本試驗室的高度,按室體主頂高(尖頂高度)尺寸,再加上底座,頂部的保溫層厚度及余量約為3 2米,而實際上本試驗室的二側機房高度并不很高,約2~24米,但為了美觀,本試驗室的外型尺寸為寬3 5米X長3米X高32米,外表采用涂塑裝飾板,并裝鑲鋁合金裝飾嵌條,使外型美觀。

步入式恒溫恒濕試驗室實地設計方案

    三、結構設計與工藝

     步入式恒溫恒濕試驗室的結構設計遠較一般濕熱試驗室設計復雜,尤其是門框及底座是主要的技術關鍵。為了克服導冷,故要求本試驗室不僅完全密封,而且還要求本試驗室的內外層完全隔絕。因為步入式恒溫恒濕試驗室采用不銹鋼結構,于是就不能象建造濕熱試驗室那樣可以采用整體焊接,以增加強度。同時根據調研,為了提高冷量效率及精度,又不能采用造不銹鋼冷庫那樣的并裝結構,因為不銹鋼冷庫一般都采用偏心鉤模板的滑塊并裝,其內壁接縫處,盡管采用密封膠填封,但使用日久,總要泄漏,且其內外壁間也不完全隔絕導冷,盡管它可以采用現成的標準復合模板來并裝,可節約造價,但精度不高。為了求得本試驗室質量,于是采用了分體制造,現場發泡,整體絕熱、絕緣,使冷量無法向外遁逃。于是在施工過程中先做好底座及發泡,再豎門框,最后并裝焊接連成整體,經角鋼加固后,再整體噴型,現場發泡,以確保絕熱良好。由于本試驗室門框較大,(1.2米X1.8米),內門框就要求做成凸凹形,可襯以二付密封條,以求密封良好。又為了絕熱,就要求內外門框用厚環氧玻璃布板完全隔絕,并與門很好地進行匹配,使門關上后二個密封條緊貼門邊框,使其高度密封,并確保其密封絕熱可靠。同理,對底座要求也要用高強度的環氧玻璃布柱體支撐,使上下底層也完全隔絕,中間再填噴發泡絕熱層。該底座的內底板分別用厚環氧玻璃布板、硬橡皮及不銹鋼板三層緊固,為求美觀及使排水暢通,本試驗室的底座先置于地壟上,地壟深約30毫米,待底座放置后再用水平校準固定,然后在不銹鋼的底板上燒焊壁體及內門框,最后燒焊尖頂,并要求確保氬弧焊焊接工藝優良,焊接時要克服過熱而引起變形,待內壁完成后,再點焊角鋼支撐筋加固后,再噴涂阻燃型的聚胺酯發泡塑料作絕熱層,其最少厚度約200毫米。本試驗室的外骨架分別連接外門框及下底座,使其與內壁完全隔絕,在外骨架上再敷設涂塑鋼板及鋁合金裝飾嵌條,使外表不留接縫,并充分利用本試驗室左側機房的二端空間位置(18,16)分隔成兩個小室,分別安裝計算機及檢修工具。
    步入式恒溫恒濕試驗室的測量孔分別用φ100nm、內壁厚10mm的環氧玻璃布套管車制,并配以尼龍悶帽,達到密封可靠、絕熱良好的目的。試驗室正面裝著兩只新型100w的封閉式防潮燈,可供室內照明。建成后的本試驗室具有新型、實用、美觀等優點,獲得了與會代表的一致好評。

    四、本試驗室的工作原理

    本試驗室的工作原理為對稱式風道,室體右則為濕熱試驗功能,內設致冷揮發器離心加濕器、貫流風機、電加熱器及引流擋板,上下端設可拆式不銹鋼網板,用來作為進風口和回風口的循環通道,中部為可拆式不銹鋼封板,以便于檢修,其補濕系統及輔助水箱均設在室體背面的右側,由二臺半封閉式的JZF系列壓縮冷凝風冷機組,供給濕熱試驗的致冷元件(冷凝器),進行去濕及降溫,效果良好,單機使用就可使室體溫度降到0~5℃。室體左側為低溫試驗功能,風道內置一-臺KL- 30型的冷凝揮發器,上下二端也為可拆式不銹鋼網板,中部為不銹鋼封板,借KL- 30揮發器上二臺離心風機來進行工作,使冷氣輸入室內,它與室體背部的一臺SD型的低溫機組相連接,在1. 5小時內,使室體的溫度下降到- 40'℃以 下。室體地面共置有四個排水孔,分別供機房及室內排水,并直接進入地壟下的下水道,以保持試驗室內整潔。在門框右側離地面80am高度,置二根直徑為100毫米的環氧玻璃布套管,作測量孔,外置二個尼龍悶帽,內穿二束絕緣導線,以確保密封可靠,絕緣良好。
    步入式恒溫恒濕試驗室在操作運行時,如果要進行濕熱試驗時,試驗室左面不工作,濕熱能源由右側風路輸入室內進行濕熱循環。同理,如果要進行低溫試驗時,試驗室右面不工作,冷氣由左側風路輸入室內,進行致冷循環,二套機組各不相干,均能獨立地完成濕熱試驗方法與低溫試驗方法的二個使命,且能量損耗很少,冷機的冷量得到充分利用,其室內的溫濕度控制,分別由計算機及常規儀表二套裝置,自動地進行數字顯示或打印。

    五、結語

    (1)步入式恒溫恒濕試驗室的優點是采用對稱式風道后,提高了冷量效率,可以根據需要各自完成濕熱試驗或低溫試驗,也可以進行濕熱低溫的綜合試驗,具有多功能試驗特點,屬國內首創,且操作簡便,維護方便。
    (2)本試驗室結構合理,造型美觀,能充分利用試驗室空間,且采用地壟結構,使試驗室重度穩定,節約造價,也便于排水。
    (3)由于試驗室底座置于地壟上(即有一部分底座埋入地F),不僅便于排水,重度穩定,其試驗室內地平離地只有100毫米高度,若有重物進入試驗室時,只要在試驗室門口置一個1:50的移動式斜坡,可把重物沿斜面推入室內,就不必設置起重設備或輕便鐵規。
    (4)本試驗室的所有部件、設備,均采用國產標準件,便于互換,也便于維修。
    (5)步入式恒溫恒濕試驗室采用程控及手動二套裝置,并均能獨立地進行工作,一只計算機在試驗中途發生故障,可立即進行互換,使手動常規儀表進行控制,也不影響試驗結果。
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