CN113125334A - 一种快速温变试验箱性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速温变试验箱性能测试方法，至少用于对所述试验箱的能量转换效率进行测试，具体包括：将所述试验箱在室温环境下预置后，再将所述试验箱中的空气温度先降低再升高，之后恢复至室温，完成一个测试循环，在多个测试循环后，记录此过程中所述试验箱的整机耗电量，再据此计算所述试验箱的能量转换效率。本发明提供的测试方法为快速温变试验箱性能检测提供了方法标准，且简单易操作，风险小，检测结果能够科学评价快速温变试验箱的多方面性能，此外应用广泛，不仅适用于快速温变试验箱，也适用于其他环境试验设备及保温设备等的测试。

Description

一种快速温变试验箱性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种快速温变试验箱，具体涉及一种快速温变试验箱性能测试方法，属于环境实验技术领域。

背景技术

快速温变试验箱是常见的一种环境试验设备，用于各类材料、机械或电子设备进行高低温快速变化应力筛选、高低温恒定、湿热等环境模拟可靠性试验，其工作原理是通过改变箱体内温度来人为复现不同的使用环境，以获得温度环境变化后的参数及性能，并对试品在给定的环境条件下检测产品本身的适应能力与特性是否改变作出评价。为使环境试验的结论更为准确、可靠，一般来说，在温变试验箱出厂之前，需要对其性能进行测试。然而，目前业界尚没有一种对温变试验箱的各项性能进行快速、准确的测试及评价方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种快速温变试验箱性能测试方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种快速温变试验箱性能测试方法，至少用于对所述试验箱的能量转换效率进行测试，所述能量转换效率的测试方法具体包括：

(1)将所述试验箱在温度为23±2℃的环境下预置至少2h，使所述试验箱内外温度与环境温度一致，之后将所述试验箱中的空气温度以降温速度V₁降低到第一目标温度T_A并保持t₁分钟，然后再以升温速度V₂上升到第二目标温度T_B并保持t₁分钟，V₁＝V₂，最后将所述试验箱中空气温度恢复至23±2℃，完成一个测试循环；

(2)重复步骤(1)一次以上，并记录此过程中所述试验箱的整机耗电量E₁，并计算所述试验箱的能量转换效率

其中采用的计算式为：

其中E₁的单位为kWh；c为标准大气压下25℃空气的比热容，取值为1.004kJ/(kg·℃)；V为所述试验箱的实测容积，单位为m³；ρ为标准大气压下25℃时的空气密度，取值为1.185kg/m³。

本发明以试验箱腔体内温度变化为导向，来测试不同试验箱整机的耗电量，通过将两者相比，得出能量转换效率，方法科学简单，易于操作，可实施性高。

进一步的，所述能量转换效率的测试方法还包括：将热电偶置于防风罩中，然后再与防风罩一起置于所述试验箱的几何中心处，之后以所述热电偶对所述试验箱内的温度进行测试。

进一步的，以所述热电偶对所述试验箱内的温度进行测试的频率≥1次/秒。

进一步的，所述防风罩为矩形双层壳体，其中内壳体的长、宽、高中的任一者均在90mm以上，内外壳体之间的间隔在15mm以上。

进一步的，所述防风罩的双层壳体均为金属构件，所述金属构件上分布有多个孔径在1mm以下的通孔，每一金属构件上孔的面积之和占该金属构件总面积的40％以上。

进一步的，所述防风罩的内壁上覆盖有无光泽涂层。

进一步的，所述快速温变试验箱性能测试方法还包括：对所述试验箱的制冷系统效率进行测试，相应的测试方法包括：

a)标定所述试验箱的平均漏热系数K，包括：

在所述试验箱内腔的回风口处放入功率可调的阻性元件，并启动所述试验箱的蒸发风扇，设置所述阻性元件的温度为125℃，且维持温度稳定2h，记录其中后1h内所述阻性元件的耗电量e₁，测量出所述试验箱的内表面积S，再计算所述试验箱的平均漏热系数K，计算公式如下：

其中Δt是所述试验箱内外的温差；

b)测试所述制冷系统效率，包括：

在所述试验箱内腔的回风口处放入所述阻性元件，保持第一目标温度T_A稳定，随后逐渐增加所述阻性元件的功率，达到能够使所述试验箱再次保持温度稳定的最大功率并稳定运行1h，记录所述试验箱的功率P₁，同时记录所述阻性元件的功率P₂，进而计算出所述制冷系统的转换率

相应的计算式如下：

其中P₃为漏热功率，且P₃＝K×S×(T_A-环境温度)。

进一步的，所述快速温变试验箱性能测试方法还包括：对所述试验箱的容积进行测量，相应的测量方法包括：

将所述试验箱内部与温度控制无关的任何可移动部件都取出，而将不可移动部件及与温度控制相关的可移动部件保持在原位，并在计算所述试验箱的容积时，将所述不可移动部件及与温度控制相关的可移动部件所占空间的体积扣除，且将所述试验箱的容积的测量值精确到0.1L，以及，使所述试验箱容积的实测值在额定值的95％以上。

进一步的，所述不可移动部件及与温度控制相关的可移动部件包括：温湿度探头、其护罩及固定支架，蒸发器，制冷或运行所必需的风道，为防止进入空间的格栅及其背面不可触及的区域。

进一步的，在计算所述试验箱的容积时，扣除由所述试验箱内壁凸起部分所占用空间或计入由所述试验箱内壁凹下部分所增加的空间。

较之现有技术，本发明的优点至少在于：

1)提供的测试方法以产品最终用途(人为制造出不同的环境温度)为导向，创新性的利用能量转化效率这一指标，为快速温变试验箱性能检测提供了方法标准；

2)提供的测试方法简单易于操作，风险小，检测结果能够科学评价快速温变试验箱的能耗水平，以及容积、制冷系统效率等其它性能；

3)提供的测试方法应用广泛，不仅适用于快速温变试验箱，也适用于其他环境试验设备及保温设备等的测试。

具体实施方式

以下将结合一些实施例详细说明本发明的结构特点及具体操作步骤。

本发明的如下实施例提供的一种快速温变试验箱(如下简称试验箱)性能测试方法涉及所述试验箱容积、能量转换效率、制冷系统效率的测试。

在本实施例中，所述试验箱在应用于环境测试时，应满足如下条件：

(i)环境条件：环境温度23℃±2℃、相对湿度≤85％、气压80kPa～106kPa、无强制对流空气。其中，环境温度测点处垂直方向的温度梯度不应超过2℃/m。该环境温度(试验箱周围的空间温度)是试验箱边壁垂直中心线1m、距地面1m处的测试点测得的温度(环境温度不应受到试验箱出气口温度的影响)。

(ii)电源条件：交流电压220V±6.6V或380V±11.4V，频率50Hz±0.5Hz。

(iii)供水条件：可使用自来水或循环水，水温23℃±1℃，水压0.20MPa±0.05MPa，水质符合GB/T 19923-2005的要求。

(iv)样品条件：试验箱测试时应保持空载，并符合：

a)制冷系统的冷却：采用风冷的试验箱，应确保冷凝器入口空气温度为23℃±2℃，采用水冷的试验箱，应确保冷却水温度为23℃±1℃，冷却水流量应符合明示的额定值；

b)除预定与试验箱连接才能正常工作的附件外，去除其他非必要的可移动附件；

c)连续通电的除霜装置应保持开通状态，自动通电的除霜功能应保持自动状态，手动控制的除霜装置保状态(报告中应注辅助功能的运行状态)；

d)测试过程中要始终保持测试孔及门处于密闭状态，测试孔用附带的塞子进行密封。

在本实施例中，对所述试验箱进行测试时，所采用的设备包括电能测量仪表、功率表、温升记录仪、秒表、压力表、温度计、钢卷尺等，其均可以通过市场购买等途径获取。

本实施例主要通过运行若干组规定的测试工况(计算出环境温度变化所需的能量)来测试出快温变试验箱整体的耗电量，再计算出箱子能量的转换效率，科学地给出可量化比较的结果。进一步的，对所述试验箱的能量转换效率进行测定的方法包括：

将试验箱置于23±2℃环境下预置至少2h，使试验箱内外温度与环境温度一致。将温度测试用热电偶至于防风罩中然后至于试验箱的几何中心处，且热电偶测温的采样频率≥1次/秒。

所述防风罩为矩形双层壳体，其中内壳体三个基本尺寸不小于90mm，内外壳体之间的间隔约15mm，防风罩内壁涂无光泽的涂料。该双层壳体均用开孔的金属制成，孔有规则的分布，孔径不大于1mm，孔的面积约占每层壳体总面积的40％。

关闭门及通气孔开启试验箱，将试验箱中空气温度以规定的速率V降低到第一目标温度T_A并保持t₁分钟，然后再以同样的速率V将温度上升到第二目标温度T_B并保持t₁分钟，最后再将试验箱中空气温度恢复至23±2℃环境温度，至此为一个测试循环。在一些实施方案下，V的取值可以为5℃/min，T_A可以为-35℃，T_B可以为125℃，t₁可以为1h，并按照2433.22NB进行一个测试循环。重复上述循环一次，记录此过程的整机耗电量E₁，单位为kWh。

转换效率计算公式如下：

c——标准大气压下25℃空气的比热容，取1.004kJ/(kg·℃)；

V——试验箱实测容积，单位为立方米(m³)；

ρ——标准大气压下25℃时的空气密度，取1.185kg/m³。

进一步的，对所述试验箱的制冷系统效率进行测试的方法包括：

(1)平均漏热系数K的标定

在试验箱腔体内回风口处放入功率可调的阻性元件，启动试验箱蒸发风扇，设置功率可调的阻性元件温度125℃，维持温度稳定2h，记录其中后1h阻性元件的耗电量，用e₁表示，测量出试验箱内表面积，用S表示，平均漏热系数K计算公式如下。

其中Δt是所述试验箱内外的温差。

(2)制冷系统效率

在试验箱腔体内回风口处放入功率可调阻性元件，保持第一目标温度T_A温度稳定，随后逐渐增加阻性元件的功率，达到能够使试验箱再次保持温度稳定的最大功率并稳定运行1h，记录试验箱的功率P₁，同时记录阻性元件的功率P₂，进而得出制冷系统转换率

其中P₃为漏热功率，且P₃＝K×S×(T_A-环境温度)。

进一步的，对所述试验箱的容积进行测量的方法包括：

前提是假定试验箱内部与温度控制无关的任何可移动部件都应取出，且这些部件占有的空间认为是容积的一部分。如搁架和活动隔板对间室的温度控制没有影响则在测量时认为可以取走，而用户可调节的温度控制装置以及为了防止进入空间的格栅及其背面不可触及的区域需保持在原位，计算容积时应予以扣除。

试验箱内壁的准确形状包括所有凹凸部分应予以考虑，计算容积时试验箱内部的配件(如：搁架、活动隔板、内部照明灯罩等)应视作不在位。以下部件应保持在原位，计算容积时从总容积中扣除：

温湿度探头及其护罩以及固定其支架所占的容积；

蒸发器的容积(为其深度、宽度及高度的乘积以及其后无法接近空间的容积，包括蒸发风扇和风扇轴占的容积)；

试验箱制冷或运行所必需的风道的容积；

为防止进入空间的格栅及其背面不可触及的区域。

试验箱容积的测量值应精确到0.1L，且实测值不应小于额定值的95％。

本发明可以对快速温变试验箱的多方面性能进行准确的测试，为快速温变试验箱性能测试提供操作指导，确保操作应用的一致性准确性，进而利于提供准确的环境试验数据。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速温变试验箱性能测试方法，至少用于对所述试验箱的能量转换效率进行测试，其特征在于，所述能量转换效率的测试方法具体包括：

(1)将所述试验箱在温度为23±2℃的环境下预置至少2h，使所述试验箱内外温度与环境温度一致，之后将所述试验箱中的空气温度以降温速度V₁降低到第一目标温度T_A并保持t₁分钟，然后再以升温速度V₂上升到第二目标温度T_B并保持t₁分钟，V₁＝V₂，最后将所述试验箱中空气温度恢复至23±2℃，完成一个测试循环；

(2)重复步骤(1)一次以上，并记录此过程中所述试验箱的整机耗电量E₁，并计算所述试验箱的能量转换效率

其中采用的计算式为：

其中E₁的单位为kWh；c为标准大气压下25℃空气的比热容，取值为1.004kJ/(kg·℃)；V为所述试验箱的实测容积，单位为m³；ρ为标准大气压下25℃时的空气密度，取值为1.185kg/m³。

2.根据权利要求1所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于，所述能量转换效率的测试方法还包括：将热电偶置于防风罩中，然后再与防风罩一起置于所述试验箱的几何中心处，之后以所述热电偶对所述试验箱内的温度进行测试。

3.根据权利要求1所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于：以所述热电偶对所述试验箱内的温度进行测试的频率≥1次/秒。

4.根据权利要求1所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于：所述防风罩为矩形双层壳体，其中内壳体的长、宽、高中的任一者均在90mm以上，内外壳体之间的间隔在15mm以上。

5.根据权利要求4所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于：所述防风罩的双层壳体均为金属构件，所述金属构件上分布有多个孔径在1mm以下的通孔，每一金属构件上孔的面积之和占该金属构件总面积的40％以上。

6.根据权利要求4所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于：所述防风罩的内壁上覆盖有无光泽涂层。

7.根据权利要求1所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于还包括：对所述试验箱的制冷系统效率进行测试，相应的测试方法包括：

a)标定所述试验箱的平均漏热系数K，包括：

在所述试验箱内腔的回风口处放入功率可调的阻性元件，并启动所述试验箱的蒸发风扇，设置所述阻性元件的温度为125℃，且维持温度稳定2h，记录其中后1h内所述阻性元件的耗电量e₁，测量出所述试验箱的内表面积S，再计算所述试验箱的平均漏热系数K，计算公式如下：

其中Δt是所述试验箱内外的温差；

b)测试所述制冷系统效率，包括：

在所述试验箱内腔的回风口处放入所述阻性元件，保持第一目标温度T_A稳定，随后逐渐增加所述阻性元件的功率，达到能够使所述试验箱再次保持温度稳定的最大功率并稳定运行1h，记录所述试验箱的功率P₁，同时记录所述阻性元件的功率P₂，进而计算出所述制冷系统的转换率

相应的计算式如下：

其中P₃为漏热功率，且P₃＝K×S×(T_A-环境温度)。

8.根据权利要求1所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于还包括：对所述试验箱的容积进行测量，相应的测量方法包括：

将所述试验箱内部与温度控制无关的任何可移动部件都取出，而将不可移动部件及与温度控制相关的可移动部件保持在原位，并在计算所述试验箱的容积时，将所述不可移动部件及与温度控制相关的可移动部件所占空间的体积扣除，且将所述试验箱的容积的测量值精确到0.1L，以及，使所述试验箱容积的实测值在额定值的95％以上。

9.根据权利要求8所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于，所述不可移动部件及与温度控制相关的可移动部件包括：温湿度探头、其护罩及固定支架，蒸发器，制冷或运行所必需的风道，为防止进入空间的格栅及其背面不可触及的区域。

10.根据权利要求8所述的快速温变试验箱性能测试方法，其特征在于：在计算所述试验箱的容积时，扣除由所述试验箱内壁凸起部分所占用空间或计入由所述试验箱内壁凹下部分所增加的空间。