CN112316999A - 一种高低温试验箱 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种高低温试验箱,涉及高低温测试设备的领域,包括工作室,工作室的侧壁上连接有送风道和回风道,所述的送风道远离工作室的一端连接有高压干燥气源,在高压干燥气源与送风道之间连接有调整气体温度的温度调节装置。本申请使用高压干燥气源,不需要循环风机,减少了循环风机的热负荷。本申请采用小管径风道足以传输足够的气量,风道漏热少,并且占用空间小,可以灵活布置。风道内气流速度较快,气体与蒸发器、加热器换热效率较高,减少了蒸发器、加热器的换热面积。做低温试验时,高压气体在流动过程中会减压膨胀降温,提供额外的制冷量。可在较长分体距离情况下,实现较快的降温速率和较低的极限低温。
Description
技术领域
本申请涉及高低温测试设备的领域,尤其是涉及一种高低温试验箱。
背景技术
高低温试验箱是一种提供高低温环境的试验设备,由制冷系统、电控系统、箱体组成。箱体由工作室、空气调制室组成,工作室是放置测试试件的空间,空气调制室里面有加热器、蒸发器、循环风机。工作室和空气调制室之间是相通的,通过一个隔板隔开,在循环风机的作用下,空气进入空气调制室下部,依次通过蒸发器、加热器、循环风机,进入工作室,再返回空气调制室下部,形成循环。
目前的一些应用场合对箱体的要求较高,比如高精度矢量磁强计测量系统要求工作室内磁场为纳特量级,加热器和循环风机运行时产生的磁场会导致工作空间内的磁场超标。比如某些测量系统的箱体尺寸受到其他条件限制,除了工作室和必要的保温层外,没有放置蒸发器、加热器、循环风机的空间。因此需要将工作室和空气调制室分开,并通过送风道和回风道连接,形成分体送风式结构。
由于分体送风式结构增加了送风道和回风道,额外增加了制冷或加热的负荷。对于分体距离较短的设备,风道容积不是很大,可选择功率较小的轴流式风机和离心式风机,以减少制冷压缩机功率。对于分体距离较长的设备,可以选用涡轮式风机。但是对于分体距离较长、降温速率较快、极限低温较低的设备,三种风机均都不适用。因为轴流式风机和离心式风机,为了满足较快降温速率、较低极限低温的要求,要增加压缩机功率,从而增加蒸发器面积,增加循环风量。但是循环风量的增加又导致风道面积的增大,并且因为分体距离较长,风道容积大大增加,反而抵消了压缩机功率增加带来降温速率和极限低温上的好处。如果采用的是涡轮风机,虽然可以大大减小风道容积,但风阻加大使得风机功率也是大大增加,依然会抵消压缩机功率增加带来降温速率和极限低温上的好处。
针对上述中的相关技术,发明人认为目前分体距离较长、降温速率较快、极限低温较低的分体式高低温试验箱,在进行送风的时候,并不能够保证降温速率和极限低温满足要求,导致降温效果较差。
发明内容
为了改善在进行送风的时候,并不能够保证降温速率较快和极限低温较低,降温效果较差的问题,本申请提供一种高低温试验箱。
本申请提供的一种高低温试验箱采用如下的技术方案:
一种高低温试验箱,包括工作室,工作室的侧壁上连接有送风道和回风道,所述的送风道远离工作室的一端连接有高压干燥气源,在高压干燥气源与送风道之间连接有调整气体温度的温度调节装置。
通过采用上述技术方案,使用高压干燥气源能够在小管径管道传输的情况下提供足够的供气量,整个风道的热负荷较小,并且占用空间小,可以灵活布置。在做低温试验时,高压干燥空气在流动中会减压膨胀降温,提供额外制冷量,并且体积会膨胀的高压干燥空气在通过温度调节装置的时候,会使通过温度调节装置的气体流速更快,换热效率更高。其并未设有循环风机,有效减少了循环风机热负荷,保证了良好的降温效果。
可选的,所述的高压干燥气源与温度调节装置之间安装有预处理装置,预处理装置包括回热器,回热器包括内回管和外回管,内回管一端为第一进口,另一端为第一出口,外回管一端为第二进口,另一端为第二出口,高压干燥气源与第一进口连接,第一出口与温度调节装置连接,回风道远离工作室的一端与第二进口连接。
通过采用上述技术方案,当工作室内的气体通过回风道排出时,其温度与周围室温的温度之差依然大于高压干燥气源与周围室温的温度之差。将通过回风道排出的气体通入回热器再排出,能够对即将进入到温度调节装置内的高压干燥气体进行预处理,使回风道排出的气体温度接近高压干燥气源输出空气温度后再排放到环境中,对排出气体的热量/冷量进行回收再利用,进一步地提高了设备的运行效率。
可选的,所述的温度调节装置包括加热器和/或制冷系统。
通过采用上述技术方案,温度调节装置可以为单个加热器或者单个蒸发器,也可以是加热器和蒸发器。当温度调节装置包括加热器和蒸发器时,工作室可以既可实现高温,也可以实现低温。当蒸发器制冷量与加热器加热量平衡后,还可以实现工作室温度的恒定。工作室的使用范围更为广泛。
可选的,所述的高压干燥气源与回热器之间的管道上均安装有流量调节装置。
通过采用上述技术方案,流量调节阀可连续调节空气流量,可以实现无级调节。目前同时安装有加热器和蒸发器的工作室在维持工作室温度恒定时,是通过控制加热器的输出,使得加热量与蒸发器制冷量平衡来实现的;并且在调节工作室内的温度时也需要有加热器的输出。在降温或者升温的过程中,通过流量调节阀来加大气体的流量,提高温度变化速率;通过减小气体的流量,可以减小温度变化速率。在高温恒温时,制冷系统停止运行,通过适当地调节空气流量,加热器以较小的功率运行即可维持高温恒温;在低温恒温时,加热器停止运行,通过适当地调节空气流量,制冷系统以较小的功率运行即可维持低温恒温。在某些低温范围,加热器和制冷系统都停止运行,通过适当地调节空气流量,高压干燥空气在减压膨胀降温产生的制冷量足以维持低温恒温。
可选的,所述的流量调节装置包括流量调节阀和气体流量传感器,气体流量传感器安装在流量调节阀靠近预处理装置的一侧。
通过采用上述技术方案,通过气体流量传感器能够方便的判断气体流过的量,便于人们调节流量调节阀。
可选的,所述的温度调节装置中的加热器的一端和制冷系统的一端均与送风道连接,加热器的另一端和制冷系统的另一端均与高压干燥气源连接,使加热器和制冷系统并联,回热器设置有两组,加热器与高压干燥气源之间安装有一组回热器,制冷系统与高压干燥气源之间安装有另一组回热器,回热器的第二出口处均安装有排放阀。
通过采用上述技术方案,将加热器和蒸发器并联在一起,在升温和室温以上恒温时,将与加热器连接的回热器所相邻的流量调节阀和排放阀打开,空气经过加热器升温,进入工作室后再流过与加热器连接的回热器,并从排放阀排出。而在降温和室温以下恒温时,将与蒸发器连接的回热器所相邻的流量调节阀和排放阀打开,空气经过蒸发器降温,进入工作室后再流过与蒸发器连接的回热器,并从排放阀排出。使加热器和蒸发器相互独立,加热器工作时,蒸发器不工作,蒸发器工作时,加热器不工作,更为节约电能。并且在升温或者降温的时候,从蒸发器或者加热器通过的气体并不会通过另一个温度调节装置,直接进入工作室,减少了整个温度调节装置的热负荷。
可选的,所述的制冷系统包括蒸发器和压缩机,安装在蒸发器与高压干燥气源之间管道上的回热器的第二出口连接有排出管,排出管排出的气体用于给压缩机降温。
通过采用上述技术方案,在降温和室温以下恒温时,空气在通过回热器后,因为回热器的效率无法达到100%,排放阀的排出的空气温度比环境温度低,可以用来给压缩机降温。
可选的,所述的送风道与工作室连接的一端连接有多根送风支管,各根送风支管的另一端均连接至工作室。
通过采用上述技术方案,通过设置有多根送风支管,从而使工作室内侧与送风道连接的位置处形成有多个出风口,可以使气体均匀地吹向工作室,提高工作室温度的均匀度。
可选的,所述的工作室、送风道和回风道均由非导磁材料制成,送风道的流道面积不大于回风道的流道面积。
通过采用上述技术方案,工作室、送风道和回风道均由非导磁材料制成,非导磁材料选用铜、铝、环氧树脂、四氟乙烯、尼龙的其中的一种。能够减小加热器等设备运行时产生的磁场对工作室的影响。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.取消了循环风机,大大减少了风道容积及漏热,高压干燥空气膨胀带来额外制冷量,从而保证了良好的降温效果;
2.可以使气体均匀地吹向工作室,提高工作室温度的均匀度。
附图说明
图1是本申请实施例一的结构示意图。
图2是本申请实施例二的结构示意图。
图3是本申请实施例三和本实施例六的结构示意图。
图4是本申请实施例四的结构示意图。
图5是本申请实施例五的结构示意图。
附图标记说明:1、工作室;11、送风道;111、送风支管;12、回风道;2、温度调节装置;21、加热器;22、蒸发器;23、压缩机;3、高压干燥气源;4、回热器;41、第一进口;42、第一出口;43、第二进口;44、第二出口;45、排出管;5、流量调节阀;51、气体流量传感器;6、第一送管;61、第二送管;62、并联管;63、第一回管;64、第二回管;65、排放阀。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种高低温试验箱。
实施例1
参照图1,高低温试验箱包括工作室1,工作室1上连接有小口径的送风道11和回风道12。送风道11与工作室1连接的一端固定连接有至少两根送风支管111,各根送风支管111的另一端均连接至工作室1,且各个送风支管111与工作室1连接的一端均匀设置。可以使气体均匀地吹向工作室1,提高工作室1温度的均匀度。
参照图1和图2,送风道11远离工作室1的一端连接有温度调节装置2,温度调节装置2为加热器21或者蒸发器22。温度调节装置2的另一端连接有高压干燥气源3。
参照图1,在高压干燥气源3与温度调节装置2之间安装有预处理装置,预处理装置包括回热器4,回热器4包括外回管和固定安装在外回管内的内回管,内回管一端为第一进口41,另一端为第一出口42,外回管与第一进口41相邻的一端为第二出口44,另一端为第二进口43。高压干燥气源3与第一进口41连接,第一出口42与温度调节装置2连接,回风道12远离工作室1的一端与第二进口43连接,第二出口44连接有排出管45。
实施例1的实施原理为:通过高压干燥气源3运输空气,并未设置有循环风机,有效减少了循环风机热负荷,保证了良好的降温效果。而送风道11和回风道12均为小口径管道,热负荷较小,并且占用空间小,可以灵活布置。并且在做低温试验时,高压干燥空气在流动中会减压膨胀降温,提供额外的制冷量,并且体积膨胀的高压干燥空气通过温度调节装置2的时候,使通过温度调节装置2的气体流速更快,换热效率更高。将通过回风道12排出的气体通入回热器4再排出,能够对即将进入到温度调节装置2内的高压干燥气体进行预处理,使回风道12排出的气体温度接近高压干燥气源3输出空气温度后再排放到环境中,对排出气体的热量/冷量进行回收再利用,进一步地提高了设备的运行效率。
实施例2
参照图2,高低温试验箱相较于实施例一的不同之处在于:温度调节装置2为加热器21和蒸发器22,加热器21的一端与送风道11连接,加热器21的另一端与蒸发器22连接,蒸发器22的另一端与高压干燥气源3连接。
实施例2的实施原理为:通过将温度调节装置2设置成蒸发器22与加热器21串联的结构。当蒸发器22制冷量与加热器21加热量平衡后,从而达到工作室1温度恒定的状态。工作室1可以既可实现高温,也可以实现低温。使用范围相比单一的加热器或者蒸发器更为广泛。
实施例3
参照图3,高低温试验箱相较于实施例二的不同之处在于:在回热器4与高压干燥气源3之间的管道上安装有流量调节装置,流量调节装置包括流量调节阀5和气体流量传感器51,气体流量传感器51安装在流量调节阀5靠近回热器4的一侧。
实施例3的实施原理为:流量调节阀5可无级调节空气的流量,并通过气体流量传感器51能够方便的判断气体流过的量。温度的控制除了调节加热器、制冷系统以外,通过气体流量也可以实现调节。在降温或者升温的过程中,通过流量调节阀5来加大气体的流量,提高温度变化速率;通过减小气体的流量,可以减小温度变化速率。在高温恒温时,制冷系统停止运行,通过适当地调节空气流量,加热器以较小的功率运行即可维持高温恒温;在低温恒温时,加热器停止运行,通过适当地调节空气流量,制冷系统以较小的功率运行即可维持低温恒温。在某些低温范围,加热器和制冷系统都停止运行,通过适当地调节空气流量,高压干燥空气在减压膨胀降温产生的制冷量足以维持低温恒温。
实施例4
参照图4,高低温试验箱相较于实施例三的不同之处在于:在送风道11远离工作室1的一端上连接有第一送管6和第二送管61,第一送管6与加热器21连接,第二送管61与蒸发器22连接。加热器21远离第一送管6的一端以及蒸发器22远离第二送管61的一端均连接有并联管62,两根并联管62的另一端均与高压干燥气源3连接。在两根并联管62上均安装有回热器4和流量调节装置,并联管62与回热器4的第一出口42连接;流量调节装置位于回热器4靠近高压干燥气源3的一侧。
参照图4,回风道12远离工作室1的一端连接有第一回管63和第二回管64,第一回管63与加热器21相邻的回热器4上的第二进口43连接,第二回管64与蒸发器22相邻的回热器4上的第二进口43连接,在两个蒸发器22的第二出口44处的排出管45上均安装有排放阀65。
实施例4的实施原理为:将加热器21和蒸发器22并联在一起,在升温和室温以上恒温时,将与加热器21连接的回热器4所相邻的流量调节阀5和排放阀65打开,空气经过加热器21升温,进入工作室1后再流过与加热器21连接的回热器4,并从排放阀65排出。而在降温和室温以下恒温时,将与蒸发器22连接的回热器4所相邻的流量调节阀5和排放阀65打开,空气经过蒸发器22降温,进入工作室1后再流过与蒸发器22连接的回热器4,并从排放阀65排出。
该结构使加热器21和蒸发器22相互独立,加热器21工作时,蒸发器22不工作,蒸发器22工作时,加热器21不工作,更为节约电能。并且在升温或者降温的时候,从蒸发器22或者加热器21通过的气体并不会通过另一个温度调节装置2,而是直接进入工作室1,减少了整个温度调节装置2的热负荷。
实施例5
参照图5,蒸发器22上还连接有压缩机23,蒸发器22和压缩机23称为制冷系统,与蒸发器22相邻的回热器4上的排出管45指向压缩机23。
实施例5的实施原理为:空气在通过回热器4后,因为回热器4的效率无法达到100%,排放阀65的排出的空气温度比环境温度低,可以用来给压缩机23降温。
实施例6
参照图3,高低温试验箱相较于实施例三的不同之处在于:高低温试验箱的制冷系统采用混合工质制冷机,混合工质制冷机的最低制冷温度-120℃。工作室1、送风道11、回风道12均由非导磁材料制成,如选用铜、铝、环氧树脂、四氟乙烯、尼龙的其中的一种。送风道11的流道面积不大于回风道12的流道面积。送风道11和回风道12长度足够长,使得制冷系统、加热器21在工作室1处产生的磁场小于10纳特。
实施例6的实施原理为:通过将工作室、送风道和回风道由非导磁材料制成,减小了加热器等设备运行时产生的磁场对工作室的影响。该结构在实际测试结果表明,工作室1最低温可达到-115℃,工作室1内磁场小于10纳特,可以满足技术要求。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高低温试验箱,包括工作室(1),工作室(1)的侧壁上连接有送风道(11)和回风道(12),其特征在于:所述的送风道(11)远离工作室(1)的一端连接有高压干燥气源(3),在高压干燥气源(3)与送风道(11)之间连接有调整气体温度的温度调节装置(2)。
2.根据权利要求1所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的高压干燥气源(3)与温度调节装置(2)之间安装有预处理装置,预处理装置包括回热器(4),回热器(4)包括内回管和外回管,内回管一端为第一进口(41),另一端为第一出口(42),外回管一端为第二进口(43),另一端为第二出口(44),高压干燥气源(3与第一进口(41)连接,第一出口(42)与温度调节装置(2)连接,回风道(12)远离工作室(1)的一端与第二进口(43)连接。
3.根据权利要求2所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的温度调节装置(2)包括加热器(21)和/或制冷系统。
4.根据权利要求3所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的高压干燥气源(3)与回热器(4)之间的管道上均安装有流量调节装置。
5.根据权利要求4所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的流量调节装置包括流量调节阀(5)和气体流量传感器(51),气体流量传感器(51)安装在流量调节阀(5)靠近预处理装置的一侧。
6.根据权利要求4所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的温度调节装置(2)中的加热器(21)的一端和制冷系统的一端均与送风道(11)连接,加热器(21)的另一端和制冷系统的另一端均与高压干燥气源(3)连接,使加热器(21)和制冷系统并联,回热器(4)设置有两组,加热器(21)与高压干燥气源(3)之间安装有一组回热器(4),制冷系统与高压干燥气源(3)之间安装有另一组回热器(4),回热器(4)的第二出口(44)处均安装有排放阀(65)。
7.根据权利要求6所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的制冷系统包括蒸发器(22)和压缩机(23),安装在蒸发器(22)与高压干燥气源(3)之间的回热器(4)的第二出口(44)连接有排出管(45),排出管(45)排出的气体用于给压缩机(23)降温。
8.根据权利要求1所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的送风道(11)与工作室(1)连接的一端连接有多根送风支管(111),各根送风支管(111)的另一端均连接至工作室(1)。
9.根据权利要求1所述的一种高低温试验箱,其特征在于:所述的工作室(1)、送风道(11)和回风道(12)均由非导磁材料制成,送风道(11)的流道面积不大于回风道(12)的流道面积。
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- 2020-11-16 CN CN202011277945.XA patent/CN112316999B/zh active Active
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