CN115290363A - 一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置，包括：箱式电阻炉温度测试装置、能耗测试装置；其中箱式电阻炉温度测试装置，包括箱式电阻炉温度测试支架、温度测试热电偶阳极丝、温度测试热电偶阴极丝、热电偶保护膜、补偿导线、温度数据采集记录装置；能效测试装置，包括能耗测试设备、控制模块及连接导线。基于以上装置，本发明还提出了一种实验室用箱式电阻炉能效测试方法，包括箱式电阻炉空炉升温能效测试方法以及箱式电阻炉空炉恒温能效测试方法。本发明通过标识设备能耗，间接促进设备的技术升级和能效控制，最终达到节能降耗的目的，促进行业技术的发展与进步，也为打造绿色实验室做出贡献。
Description
技术领域
本发明属于电阻炉技术领域，涉及一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置及方法。
背景技术
能源是人类赖以生存和物质发展的基础，在国民经济中占有特别重要的地位。能效是判 断产品节能程度的重要指标之一，节能减排近年来成为了社会大众的普遍共识。箱式电阻炉 广泛用于陶瓷、冶金、电子、玻璃、化工、机械、生物、医药、食品、耐火材料、新材料开 发、特种材料、建材等领域的生产及实验。广泛用于各企事业单位、大专院校、科研院所及 检验检测机构进行金属材料、陶瓷材料的烧结，单晶体的热处理，耐火材料的高温重烧收缩， 质检药检灰分检测及航空航天疲劳测试等领域。
国内外对家用电器、汽车的能效标准已有了测试方法及普遍的共识，而对于实验室高耗 能设备的能效测试及计算方法仍然缺失。箱式电阻炉使用温度通常为500℃至1200℃，以电 阻丝、硅碳棒、硅钼棒为发热元件，功率在几千瓦到几十千瓦，每次连续工作时间数小时， 使用频次高、耗能巨大，是实验室的耗电大户。箱式电阻炉的能效测试方法研究，促进行业 技术的发展与进步，也为打造绿色实验室做出贡献。
箱式电阻炉能效测试及计算方法研究具有如下目的与意义：
1.应用领域广适用行业多
箱式电阻炉广泛用于陶瓷、冶金、电子、玻璃、化工、机械、生物、医药、食品、耐火材料、新材料开发、特种材料、建材等领域的生产及实验。广泛用于各企事业单位、大专院校、科研院所及检验检测机构进行金属材料、陶瓷材料的烧结，单晶体的热处理，耐火材料的高温重烧收缩，质检药检灰分检测及航空航天疲劳测试等领域。
箱式电阻炉作为实验室常用分析仪器，近十年来，实现了跨越式发展。在经历了2007年 至2009年的低谷期后，自2010年起发展十分迅速，根据wind相关数据统计，2014年箱式 电阻炉的年产量已超过万台。近年来，随着我国基础材料航空航天研究不断深入，投入不断 提升，箱式电阻炉的市场也在逐年增长。箱式电阻炉是检测技术机构和实验室常规配置的设 备，单个专业实验室对此类设备的需求量少则几台，多则几十台，这些设备使用周期通常在 10年左右，随着大型生产企业对原材料质量控制水平的不断提高，这类设备的需求更是日益 增长。
2.节能降耗需求日益突出
箱式电阻炉使用温度通常为500℃至1200℃，以电阻丝、硅碳棒、硅钼棒为发热元件， 功率在几千瓦到几十千瓦，每次连续工作时间数小时，使用频次高、耗能巨大，是实验室的 耗电大户。由于该类产品目前没有能效测试标准方法，导致生产商、用户往往只关注产品的 性能参数，而没考虑电能消耗情况，对社会能源造成了巨大浪费。一些生产企业为了偷工减 料、追逐利益，仍在生产能耗高、性能差的产品。随着技术不断的改进，客户对节能环保要 求不断的提高。箱式电阻炉生产企业也希望专门针对仪器进行参数的认证，为设备的推广应 用提供强有力的权威数据，逐步淘汰落后产品。
研究箱式电阻炉能效测试方法，提升计量服务国家战略的水平，为产业转型升级、生态 环境改善和民生保障发挥积极作用，有效支撑高质量发展。
为了尽快建立高耗能实验室设备能效测试方法，全国实验室仪器及设备标准化技术委员 会(SAC/TC526)负责牵头制定该系列标准。其中《高耗能实验室设备能效测试方法箱式电阻 炉》由上海市计量测试技术研究院负责起草，目前已作为工业和信息化部2020年第三批行业 标准立项(计划编号2020-1708T-JB)。本发明负责人及主要成员作为该标准的第一、第二起 草人，负责对该标准的起草。
我国是一个能源消耗大国，节能减排近年来成为各行各业追逐的目标。工业用电阻炉作 为典型工业电热装置在2015年制定并实施了GB/T30839.4-2015《工业电热装置能耗第4部 分：电阻炉》，该标准针对大型工业用电阻炉，该类设备的功率高(通常50kW以上)，生产过 程中长期保值恒定温度，因此该标准考核电阻炉空炉损失比、表面温升、单位电耗三项指标。 空炉损失比指没有装炉料的电阻炉的炉体部分在额定工作温度下的热稳定状态时所损失的功 率与额定功率的比值；表面温升指电阻炉在额定工作温度下的热稳定状态时,炉体外表面指定 范围内任意点的温度与环境温度的差；单位电耗指在试验方法规定的条件下,电阻炉处理单位 炉料或工件所消耗的电能。国际上，美国军用技术规范MIL-F-80258等标准对箱式电阻炉表 面温升等指标测试方法及计算公式进行了规范，但对变温能效等研究仍属空白。
实验室用箱式电阻炉的使用目的与工业用电阻炉不同，实验室用箱式电阻炉偏重于实验 分析、样品测试、产品小试等，其功率通常在10kW～50kW左右，使用温度需要根据实验所需 进行调整，箱体通常较小，并非用于生产、处理大量炉料，箱式电阻炉在升温阶段能耗最大， 因此本发明着重研究实验室用箱式电阻炉的能效的测试方法及计算公式，对其变温能效、恒 温能效测试方法及计算公式进行研究、推导。
发明内容
本发明着眼实验室能耗高、使用时间长的箱式电阻炉，研究箱式电阻炉能效测试及计算 方法。规范箱式电阻炉能效测试的方法和评判依据，本着科学、开放、适用和促进我国实验 室能效节能减排的原则，对我国箱式电阻炉的节能要求进行深入研究，积极推进能效提升， 制定出适合我国现行适用的《高耗能实验室设备能效测试方法箱式电阻炉》行业、团体标准， 逐步淘汰高耗能、低效率产品，促进相关企业的产品进步与发展，助推产业升级转型发展， 促进绿色高效发展战略，为国家节能减排战略提供技术依据。
本发明的主要技术内容：
1)针对箱式电阻炉能效测试方法缺失的问题，研究箱式电阻炉能效测试方法(空炉升温 试验和恒温试验)；
箱式电阻炉能效测试方法充分考虑实验室箱式电阻炉日常使用、大量用能的两个主要状 态，即升温状态和恒温状态。分别研究箱式电阻炉空炉升温试验、恒温试验的能效测试方法。 研究确定测试所需的箱式电阻炉能效测试条件、影响因素，升温过程的温度测试方法，温度 测量仪器的测量范围及技术要求，电能测量仪器的测量范围及技术要求。确定箱式电阻炉空 炉升温能效测试方法、恒温能效测试方法。
2)针对箱式电阻炉能效计算方法缺失的问题，研究箱式电阻炉能效计算方法(空炉升温 能效、恒温能效)；
箱式电阻炉能效计算分为空炉升温能效计算及恒温能效计算两个部分。研究确定空炉升 温状态下的影响因素，考虑炉体大小、起始升温时的空气比热容及密度、炉体升温速率、升 温起止温度对升温能效的影响。研究确定箱式电阻炉恒温状态下的能效影响因素，考虑炉体 大小对和恒温能效的影响。得出箱式电阻炉空炉升温能效、恒温能效的计算公式，并研究其 合理性。
3)试制箱式电阻炉能效测试装置
箱式电阻炉空炉升温测试过程中，需要对箱式电阻炉几何中心位置测温，由于箱式电阻 炉的工作最高温度一般高于1000℃，测试支架的制作就显得尤为重要，要确保测量准确的同 时，保证测试装置在箱式电阻炉使用最高温度1600℃范围内不变形、不损坏。
发明采取的技术思路：
1)研究箱式电阻炉能效测试方法(空炉升温试验和恒温试验)
研究确定箱式电阻炉能效测试所需的环境条件、电源条件，使用的测试仪器及其技术要 求。
研究箱式电阻炉在空炉升温过程、恒温过程能效的测试方法，分析测试过程中的影响因 素，确定研究参数，研究升温、恒温过程中的温度与箱式电阻炉能效的关系，研究箱式电阻 炉升温过程、恒温过程温度测试方法，分析测试过程的误差来源。
2)研究箱式电阻炉能效计算方法(空炉升温能效、恒温能效)
使用功率分析仪，测试箱式电阻炉在空炉升温过程中耗电量。研究空炉升温起始温度、 空炉升温结束温度、空气比热容、空气密度、箱式电阻炉工作区域体积对空炉升温试验下能 效的影响。推导确定箱式电阻炉空炉升温能效计算公式。同时得出空炉升温速率，并研究其 与空炉升温能效之间的关系。评定测试过程的不确定度。
测试箱式电阻炉在恒温状态下单位小时的耗电量。研究箱式电阻炉工作区域体积对恒温 试验下能效的影响。推导确定箱式电阻炉恒温能效的计算公式，评定测试过程的不确定度。
3)试制箱式电阻炉能效测试装置
试制箱式电阻炉能效测试装置，研究制备箱式电阻炉几何中心点温度测试所需的耐高温 夹具，该夹具用于安置温度测量设备，保证测试位置准确，温度测试数据可靠。温度测试是 箱式电阻炉空炉升温能效的关键，其测试的准确性关系到能效测试的结果。因此，箱式电阻 炉能效测试装置对其能效测试的准确性有着重要作用。
具体技术路线图如图5所示。
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置及方法， 达到节能降耗的目的，促进行业技术的发展与进步。
本发明提出了一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置，包括：箱式电阻炉温度测试装置 1、能耗测试装置2。
所述箱式电阻炉温度测试装置1，包括箱式电阻炉温度测试支架3、温度测试热电偶阳极 丝4、温度测试热电偶阴极丝5、热电偶保护膜6、补偿导线7、温度数据采集记录装置8、 标准测温物质15、连接导线16。
所述能效测试装置2，包括能耗测试设备9、控制模块10及连接导线11。
箱式电阻炉温度测试装置1与能耗测试装置2通过电气连接。
箱式电阻炉温度测试支架3采用耐高温绝缘材料制备(如陶瓷)，保证在箱式电阻炉测试 极端高温条件下不变形，同时确保温度测试过程中不引入其他金属材料，影响温度测试结果。 由一个底座12及至少2根支杆13组成，可根据箱式电阻炉箱体大小选择不同尺寸的支杆13， 确保箱式电阻炉能效测试过程中温度测试点在箱式电阻炉几何中心位置，根据箱式电阻炉箱 体大小，选定合适支杆13后，支杆13插入底座12固定。
温度测试热电偶阳极丝4与箱式电阻炉温度测试支架3采用物理连接，温度测试热电偶 阳极丝4一端与箱式电阻炉温度测试支架3的底座12连接，另一端通过支杆13的固定孔后 通过箱式电阻炉炉门引出炉体。温度测试热电偶阳极丝4采用常见热电偶阳极材料(如镍铬)， 每隔1cm有阴极固定连接孔14，方便温度测试热电偶阴极丝5连接，这样设置的目的是确保 箱式电阻炉测温点在箱式电阻炉炉体中心位置，在该点处形成测温点。阴极固定连接孔14由 温度测试热电偶阳极丝4缠绕形成。
温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热电偶阴极丝5可以互换。
温度测试热电偶阴极丝5，采用常见热电偶阴极材料一端与温度测试热电偶阳极丝4阴 极固定连接孔14连接，另一端通过箱式电阻炉炉门引出炉体。阴极丝5与阳极丝4连接点即 为温度测试点。阳极丝常见材料为镍铬、铂铑10等，对应阴极丝常见材料为镍硅、纯铂等。
热电偶保护膜6采用石棉等耐高温绝缘材质，用于保护温度测试热电偶阳极丝4、温度 测试热电偶阴极丝5通过箱式电阻炉炉门，同时起到温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热 电偶阴极丝5与箱式电阻炉炉门绝缘作用。热电偶保护膜6仅设置在被测箱式电阻炉炉门与 温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热电偶阴极丝5接触处。
补偿导线7用于连接温度数据采集记录装置8与温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热 电偶阴极丝5，补偿导线7阳极与温度测试热电偶阳极丝4采用同种材料、补偿导线7阴极 与温度测试热电偶阴极丝5采用同种材料。补偿导线7与温度测试热电偶阳极丝4、温度测 试热电偶阴极丝5采用插口连接、补偿导线7与温度数据采集记录装置8采用插口连接。标 准测温物质15两端与连接导线16连接；连接导线16与控制模块10采用电气连接；标准测温物质15、连接导线16与控制模块10形成电流回路；
所述温度数据采集记录装置8采集温度数据，并运算；在箱式电阻炉升温能效测试时， 根据箱式电阻炉最高工作温度，选取对应的标准测温物质15，当标准测温物质15融化断裂 时，标准测温物质15、连接导线16与控制模块10所形成电流回路断路；在箱式电阻炉恒温 能效测试过程中，输入箱式电阻炉的最高工作温度后，温度数据采集记录装置8判断采集到 的箱式电阻炉炉体几何中心点温度是否达到箱式电阻炉最高工作温度±5℃范围内，若达到， 输出温度已达到信号，而后持续判断箱式电阻炉炉内温度是否在相应的工作温度范围内，即 最高工作温度的±5℃，若超出范围，则输出温度超出范围的信号。
标准测温物质15采用熔点高且稳定的金属或合金材料，如纯金、纯铜、黄铜H62等，连 接导线16与标准测温物质15连接，并与箱式电阻炉温度支架3通过支杆13的固定孔物理连 接，并通过箱式电阻炉炉门引出炉体。补偿导线16采用耐高温金属或合金材料，如纯铂、镍 硅等，且该材料的熔点需高于标准测温物质15的熔点；测试过程中，通过调节支杆13的尺 寸、箱式电阻炉温度支架3的位置、补偿导线15的长度及位置确保标准测温物质15在箱式 电阻炉炉体几何中心位置。
能耗测试装置2包括能耗测试设备9、控制模块10及连接导线11。
控制模块10与温度数据采集记录装置8、能耗测试设备9采用软件连接通讯，能耗测试 设备9与被测箱式电阻炉通过连接导线11连接。
基于以上装置，本发明还提出了一种实验室用箱式电阻炉能效测试方法，
箱式炉工作状态：基于以下测试条件：
能效测试时，箱式炉应保持空载，并符合如下要求：
1.预定与箱式炉连接才能确保箱式炉正常工作的附件，应按照使用说明书的安装要求安 装与连接箱式电阻炉工作所需的附件；
2.对第一次使用或长期不用的箱式炉需要按制造厂产品说明书的要求进行烘炉；
3.箱式炉的门应保持完全关闭状态；
4.打开箱式炉炉门，并空置至少2h，使箱式电阻炉内温度与环境温度一致；
5.具有风机的箱式电阻炉，在试验期间风机应正常运转。
6.本方法适用于工作温度在100℃～1600℃自然气氛和保护气氛实验用箱式电阻炉的 能效测试。保护气氛实验用箱式电阻炉的能效测试过程中，需要通入对应的保护气。
工作区域的测量：采用钢卷尺按JJF 1376-2012中7.3.2对箱式炉工作区几何形状进行 测量，其结果即为箱式炉工作区域，采用V表示。
几何中心点温度的测量：将温度测量设备的测温探头置于箱式炉几何中心点，每隔3min 测试一次温度。几何中心点见GB/T28849-2012中6.3.1.3。
箱式炉试验温度：将箱式炉试验温度设置为最高工作温度。
空炉升温试验：试验前箱式炉应已充分干燥，在空炉冷态情况下连接电源，以最大温度 变化速率升温到最高工作温度。记录几何中心点起始温度和结束温度、温升区间内耗电量E1、 升温时间T。
恒温试验：设定箱式炉几何中心点温度达到最高工作温度±5℃范围内后，维持热稳定状 态2h，记录其后1h的耗电量，用E2表示。
实验室用箱式电阻炉能效测试方法具体包括如下步骤：
一、箱式电阻炉空炉升温能效测试方法：
1.测量箱式电阻炉工作区域体积大小，用V表示；根据电阻炉箱体大小选择合适的支杆 13，而后搭建温度测试支架3，确定箱式电阻炉几何中心位置：温度测试热电偶阴极丝5选 择一个通过温度测试热电偶阳极丝4阴极固定连接孔14连接，所述阴极固定连接孔14位于 箱式电阻炉箱体的几何中心位置。温度测试热电偶阴极丝5与温度测试热电偶阳极丝4连接 点即为温度测试点；连接导线16与控制模块10连接；
2.将箱式电阻炉温度测试装置1的测温探头通过箱式电阻炉温度测试支架3置于箱式炉 几何中心点；标准测温物质15与连接导线16连接，标准测温物质15位于箱式电阻炉箱体的 几何中心位置；
3：每隔3min测试一次温度；具体地，根据电阻炉箱体大小选择合适的支杆13，而后搭 建温度测试支架3，阴极热电偶丝选择一个通过阳极热电偶丝固定孔连接，该固定孔位置在 箱式电阻炉箱体的几何中心位置。连接点即为温度测试点。以额定流量通入保护气体，稳定 30min，并在此后测试过程中持续通入；
4.将箱式电阻炉试验温度设置为最高工作温度；
5.试验前箱式电阻炉应已充分干燥，在空炉冷态情况下连接电源以最大温度变化速率升 温到最高工作温度箱式电阻炉温度测试装置1测得的温度达到设定的最高工作温度±5℃范 围内时。
开始测试后，能耗测试装置2开始工作。记录几何中心点起始温度和结束温度、温升区 间内耗电量E1、升温时间T。
6.随着温度的升高，当标准测温物质15融化断裂时，标准测温物质15、连接导线16与控制模块10所形成电流回路断路，能耗测试设备9停止记录耗电量，得出几何中心点起始温度和结束温度、温升区间内耗电量E1；同时，通过热电偶测得此时箱式电阻炉几何中心位置的实测温度t3；根据标准测温物质15固有的熔点温度t2计算分别见公式(1)和公式(2)，进一步计算得出空炉升温能效。
C1＝E1/[(t2-t1)·c·V·ρ] (1)
v＝(t2-t1)/T (2)
式中：
C1——空炉升温试验下的能效，单位为1；
E1——空炉升温试验下的耗电量，单位为焦耳(J)；直接读数测得；
t1——空炉升温试验的起始温度，单位为摄氏度(℃)；直接读数测得；
t2——t2为标准测温物质固有的熔点温度，单位为摄氏度；直接读数测得；
c——标准大气压下起始温度通入保护气体的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度(J/(kg ·℃))；
V——箱式炉工作区域，单位为立方米(m3)；
ρ——标准大气压下起始温度时的保护气体密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
v——空炉升温过程温度变化速率，单位为摄氏度每分钟(℃/min)；
T——空炉升温试验时间，单位为分钟(min)。
V＝V1-V2，V1箱式炉炉体体积大小，V2箱式炉炉门保温层体积大小；
通过所述公式(3)判断测试过程的可靠性，对比箱体实测温度t3和标准测温物质固有 的熔点温度t2，确定升温测试的可靠性，当公式(3)成立，则测试可靠，数据可用；
公式(3)(t3-10)≤t2≤(t3+10)。
标准大气压下23℃空气的比热容取1.004kJ/(kg·℃)，空气密度取1.193kg/m3。
二、箱式电阻炉空炉恒温能效测试方法：
1.测量箱式电阻炉工作区域体积大小，用V表示；根据电阻炉箱体大小选择合适的支杆 13，而后搭建温度测试支架3，确定箱式电阻炉几何中心位置：温度测试热电偶阴极丝(5) 选择一个通过温度测试热电偶阳极丝(4)阴极固定连接孔(14)连接，所述阴极固定连接孔 (14)位于箱式电阻炉箱体的几何中心位置。温度测试热电偶阴极丝(5)与温度测试热电偶 阳极丝(4)连接点即为温度测试点；
2.将箱式电阻炉温度测试装置1的测温探头通过箱式电阻炉温度测试支架(3)置于箱 式炉几何中心点，每隔3min测试一次温度；
3.以额定流量通入保护气体，稳定30min，并在此后测试过程中持续通入；
4.开始测试后，温度测量设备测得的温度达到设定的最高工作温度±5℃范围内后，维 持热稳定状态2h，当接收到温度数据采集记录装置8输出的温度已到达信号后，能耗测试 装置2开始工作，记录其后1h的耗电量，用E2表示。
5.1h后，能耗测试设备2停止记录，进一步计算得出空炉恒温能效。在此过程中，若收到温度数据采集记录装置8输出的温度超出范围的信号时，则停止能耗记录，并出异常报警。
计算恒温能效，恒温能效计算见公式(4)。
C2＝E2/V (4)
式中：
C2——恒温试验的能效，单位为焦耳每立方米(J/m3)；
E2——恒温试验的耗电量，单位为焦耳(J)；
V——箱式炉工作区域，单位为立方米(m3)；V＝V1-V2，V1为箱式炉炉体体积大小，V2为箱式炉炉门保温层体积大小。
本发明的有益效果在于：
本发明针对实验室高耗能设备箱式电阻炉能效测试方法及计算公式缺失的问题，本发明 从箱式电阻炉空炉升温状态下的能效(变温能效)及恒温状态下的能效(恒温能效)测试入 手，研究最高温度1600℃以下的箱式电阻炉能效测试方法，推导总结箱式电阻炉能效测试计 算方法。
本发明为箱式电阻炉的能效测试方法提供依据和参考，通过标识设备能耗，间接促进设 备的技术升级和能效控制，最终达到节能降耗的目的，促进行业技术的发展与进步，也为打 造绿色实验室做出贡献。
本发明摒弃传统热电偶而采用本发明中特殊热电偶形式的主要目的是传统热电偶将热电 偶阳极丝与热电偶阴极丝同时加工于热电偶保护套中，相对较粗(约3mm)，在通过箱式电阻 炉炉门时，会造成箱式电阻炉炉门有较大缝隙，影响箱式电阻炉的升温及保温，进一步影响 箱式电阻炉温度测试，增加了箱式电阻炉能耗，造成箱式电阻炉能效测试的误差。此外，传 统热电偶也较难固定在箱式电阻炉几何中心位置，开关箱式电阻炉炉门时会对热电偶位置造 成影响偏移。采用热电偶阳极丝、热电偶阴极丝，同时在热电偶通过箱式电阻炉炉门区域部 分外加热电偶保护膜形式，降低通过炉门的厚度为(＜0.5mm)，大大降低箱式电阻炉测温及 能效的误差。
本发明针对美丽中国与能源领域，针对环境监测、评价和治理，以及能源生产、使用和 贸易对计量技术的迫切需求，针对实验室耗能大户：箱式电阻炉，结合我国具体情况进行能 效测试分析，推进箱式电阻炉能效提升，有力支持我国绿色、可持续和高质量发展。
本发明符合服务生态文明建设要求。开展工业节能、建筑节能等重点领域关键计量测试 技术研究应用。针对高耗能实验设备箱式电阻炉的能效测试方法的研究，提升相关企业的产 品进步与发展，助推产业升级转型发展，促进绿色高效可持续发展战略。
本发明借鉴国内外能效领域现有标准，并结合我国具体情况，本着科学、开放、适用和 促进我国实验室能效节能减排的原则，对我国箱式电阻炉的节能要求进行深入研究，积极推 进能效提升，制定出适合我国现行使用的箱式电阻炉能效测试方法。
本发明装置的主要创新点：测温支架，测温热电偶阳极丝、阴极丝及热电偶保护膜
本发明主要创新点：
1)箱式电阻炉能效测试方法研究。
研究确定箱式电阻炉空炉升温能效、恒温能效测试的方法。分析箱式电阻炉空炉升温能 效、恒温能效的影响因素。
2)箱式电阻炉能效计算方法推导。
研究推导确定箱式电阻炉空炉升温能效、恒温能效测试的计算公式。确定箱式电阻炉空 炉升温能效、恒温能效各影响因素的关系。
3)箱式电阻炉能效测试装置设计及制备
箱式电阻炉能效测试装置的关键是箱式电阻炉几何中心点温度测量夹具。该夹具用于测 试空炉升温状态下箱式电阻炉箱体几何中心点温度，由于升温过程中温度变化快、温变幅度 大，该夹具需保证在此过程中不变形、不影响测温尤为重要。满足不同尺寸的箱式电阻炉测 试需求。
本发明预期经济社会效益和推广应用情况：
箱式电阻炉主要在高校、科研院所、工矿企业实验室等用于分析研发，箱式电阻炉的主 要市场及生产企业分布于东部沿海地区。因而，上海作为箱式电阻炉重要市场，拥有数十家 箱式电阻炉生产企业及进口代理商，具有较大的能效测试需求。随着用户对节能减排的不断 重视，生产企业对产品的能效测试需求也不断增加。预计初期发明产生的检测业务收入约为 5万元/年，随着客户、生产企业、国家对实验室高耗能产品能效的进一步重视，中后期检测 业务收入有望突破50万元/年。
本发明针对高耗能实验设备箱式电阻炉的能效测试及计算方法的研究，促进相关企业的 产品进步与发展，助推产业升级转型发展，促进绿色高效发展战略。
本发明箱式电阻炉有通入保护气功能，可以在做实验时起到保护样品，防止氧化的作用。
本发明通过标准测温物质熔断，使电回路短路，第一时间停止能耗测试设备工作的方式 得出t2，这样做的好处是：
a.减少温度测量误差，温度测量过程容易造成波动等产生误差，热电偶的响应速度一般 在5s左右，在升温过程中比实测的温度低；
b.在特定温度点设置选择标准测温物质，如1100℃、1200℃，可以更好地对同类设备进 行能效测试比对，(如箱式电阻炉标定的最高温度为1200℃，由于算法不同，有的箱式电阻 炉是直接最大功率升温1200℃，而有的则是升温至1100℃后进行降低功率慢速升温)，如果 都选用1100℃的标准测温物质，将能更准确地判断升温能效；
c.用标准物质进行测温业内比较少见。
附图说明
图1为本发明实验室用箱式电阻炉能效测试装置示意图。
图2为本发明箱式电阻炉温度测试支架示意图。
图3为本发明箱式电阻炉温度测试支架组装图。
图4为本发明实验室用箱式电阻炉能效测试装置示意图。
图5为本发明具体研究路线图。
其中：箱式电阻炉温度测试装置1；能耗测试装置2；箱式电阻炉温度测试支架3；温度 测试热电偶阳极丝4；温度测试热电偶阴极丝5；阴极固定连接孔14；热电偶保护膜6；补偿 导线7；温度数据采集记录装置8；能耗测试设备9；控制模块10；连接导线11；底座12； 支杆13；阴极固定连接孔14；标准测温物质15；连接导线16。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、 实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有 特别限制内容。
高耗能实验室设备能效测试方法箱式电阻炉
以下界定了箱式电阻炉(简称箱式炉)能效测试的术语和定义，规定了箱式炉产品技术 要求、测试条件、测试方法等。
本发明适用于工作温度在100℃～1600℃自然气氛和保护气氛实验用箱式炉的能效测 试。
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本发明必不可少的条款。其中，注日期 的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本发明；不注日期的引用文件，其最新版本(包括 所有的修改单)适用于本发明。
GB/T 28849-2012SX系列实验用箱式电阻炉
GB/T 30839.43-2015工业电热装置能耗分等第43部分：箱式电阻炉
JJF 1376-2012箱式电阻炉校准规范
箱式电阻炉：加热室呈箱式、卧式，具有进出料炉门的间歇式电阻炉。[GB/T30839.43-2015， 3.1]
恒温能效参数constanttemperatureenergyefficiency：箱式炉恒温过程中，维持单位 工作区域温度恒定并保持1h所消耗的能量。单位为J/m3。
变温能效参数temperaturerampingenergyefficiency：箱式炉升温过程中，耗电量与转 化温度变化所需能量的比值。单位为1。
热稳定状态thermalsteadystate：箱式炉达到吸、放热平衡的一种热力学状态，热稳定 状态时炉膛内温度在某一范围内波动。[GB/T28849-2012，3.11]
工作区域workingarea：箱式炉内能将规定的条件维持在规定允差范围内的部分。
产品技术要求：箱式炉的性能要求应符合GB/T28849-2012的相关规定。
环境条件
箱式炉环境测试条件应满足：
环境温度：23℃±2℃；
相对湿度：≤85％；
气压：80kPa～106kPa；
环境空气流速不应大于0.25m/s。
环境温度(箱式炉周围的空间温度)，即距箱式炉边壁垂直中心线1m、距地面1m处的测 试点测得的温度(环境温度不应受到箱式炉出气口温度的影响)。
电源条件
箱式炉电源测试条件应满足：
交流电压：220V±6.6V或380V±11.4V；
频率：50Hz±0.5Hz。
测试仪器
电能测量仪器
测量范围：额定电压、额定电流测量范围满足试验要求；
最大允许误差：不超过±0.5％；
用途：箱式炉消耗有功电能测量。
温度测量仪器
测量范围：温度测量范围满足试验要求；
温度测量设备技术要求：应满足JJF 1376-2012，6.2要求；
用途：箱式炉几何中心温度测量。
秒表
日差：±1s。
钢卷尺
准确度级别：Ⅱ级及以上；
用途：箱式炉工作区几何尺寸测量。
本发明提出了一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置，包括：箱式电阻炉温度测试装置 1、能耗测试装置2。
所述箱式电阻炉温度测试装置1，包括箱式电阻炉温度测试支架3、温度测试热电偶阳极 丝4、温度测试热电偶阴极丝5、热电偶保护膜6、补偿导线7、温度数据采集记录装置8。
所述能效测试装置2，包括能耗测试设备9、控制模块10及连接导线11。
箱式电阻炉温度测试装置1与能耗测试装置2通过电气连接。
箱式电阻炉温度测试支架3采用耐高温绝缘材料制备(如陶瓷)，保证在箱式电阻炉测试 极端高温条件下不变形，同时确保温度测试过程中不引入其他金属材料，影响温度测试结果。 由一个底座12及至少2根支杆13组成，可根据箱式电阻炉箱体大小选择不同尺寸的支杆13， 确保箱式电阻炉能效测试过程中温度测试点在箱式电阻炉几何中心位置，根据箱式电阻炉箱 体大小，选定合适支杆13后，支杆13插入底座12固定。
温度测试热电偶阳极丝4与箱式电阻炉温度测试支架3采用物理连接，温度测试热电偶 阳极丝4一端与箱式电阻炉温度测试支架3的底座12连接，另一端通过支杆13的固定孔后 通过箱式电阻炉炉门引出炉体。温度测试热电偶阳极丝4采用常见热电偶阳极材料(如镍铬)， 每隔1cm有阴极固定连接孔14，方便温度测试热电偶阴极丝5连接，这样设置的目的是确保 箱式电阻炉测温点在箱式电阻炉炉体中心位置，在该点处形成测温点。阴极固定连接孔14由 温度测试热电偶阳极丝4缠绕形成。
温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热电偶阴极丝5可以互换。
温度测试热电偶阴极丝5，采用常见热电偶阴极材料，一端与温度测试热电偶阳极丝4 阴极固定连接孔14连接，另一端通过箱式电阻炉炉门引出炉体。阴极丝5与阳极丝4连接点 即为温度测试点。
热电偶保护膜6采用石棉等耐高温绝缘材质，用于保护温度测试热电偶阳极丝4、温度 测试热电偶阴极丝5通过箱式电阻炉炉门，同时起到温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热 电偶阴极丝5与箱式电阻炉炉门绝缘作用。热电偶保护膜6仅设置在被测箱式电阻炉炉门与 温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热电偶阴极丝5接触处。
补偿导线7用于连接温度数据采集记录装置8与温度测试热电偶阳极丝4、温度测试热 电偶阴极丝5，补偿导线7阳极与温度测试热电偶阳极丝4采用同种材料、补偿导线7阴极 与温度测试热电偶阴极丝5采用同种材料。补偿导线7与温度测试热电偶阳极丝4、温度测 试热电偶阴极丝5采用插口连接、补偿导线7与温度数据采集记录装置8采用插口连接。
温度数据采集记录装置8采集温度数据，并运算。在箱式电阻炉升温能效测试时，输入 箱式电阻炉的最高工作温度后，温度数据采集记录装置8判断采集到的箱式电阻炉炉体几何 中心点温度是否达到箱式电阻炉最高工作温度±5℃范围内，若达到，则输出温度已到达信号。 在箱式电阻炉恒温能效测试过程中，输入箱式电阻炉的最高工作温度后，在箱式电阻炉达到 箱式电阻炉最高工作温度±5℃范围后，输出温度已达到信号，而后持续判断箱式电阻炉炉内 温度是否在相应的工作温度范围内(最高工作温度的±5℃)，若超出范围，则输出温度超出 范围的信号。
能耗测试装置2包括能耗测试设备9、控制模块10及连接导线11。
控制模块10与温度数据采集记录装置8、能耗测试设备9采用软件连接通讯，能耗测试 设备9与被测箱式电阻炉通过连接导线11连接。
基于以上装置，本发明还提出了一种实验室用箱式电阻炉能效测试方法，
箱式炉工作状态：基于以下测试条件：
能效测试时，箱式炉应保持空载，并符合如下要求：
1.预定与箱式炉连接才能确保箱式炉正常工作的附件，应按照使用说明书的安装要求安 装与连接箱式电阻炉工作所需的附件；
2.对第一次使用或长期不用的箱式炉需要按制造厂产品说明书的要求进行烘炉；
3.箱式炉的门应保持完全关闭状态；
4.打开箱式炉炉门，并空置至少2h，使箱式电阻炉内温度与环境温度一致；
5.具有风机的箱式电阻炉，在试验期间风机应正常运转。
6.本方法适用于工作温度在100℃～1600℃自然气氛和保护气氛实验用箱式电阻炉 的能效测试。保护气氛实验用箱式电阻炉的能效测试过程中，需要通入对应的保护气。
工作区域的测量：采用钢卷尺按JJF 1376-2012中7.3.2对箱式炉工作区几何形状进行 测量，其结果即为箱式炉工作区域，采用V表示。
几何中心点温度的测量：将温度测量设备的测温探头置于箱式炉几何中心点，每隔3min 测试一次温度。几何中心点见GB/T28849-2012中6.3.1.3。
箱式炉试验温度：将箱式炉试验温度设置为最高工作温度。
空炉升温试验：试验前箱式炉应已充分干燥，在空炉冷态情况下连接电源，以最大温度 变化速率升温到最高工作温度。记录几何中心点起始温度和结束温度、温升区间内耗电量E1、 升温时间T。
恒温试验：设定箱式炉几何中心点温度达到最高工作温度±5℃范围内后，维持热稳定状 态2h，记录其后1h的耗电量，用E2表示。
实验室用箱式电阻炉能效测试方法具体包括如下步骤：
一、箱式电阻炉空炉升温能效测试方法：
1.测量箱式电阻炉工作区域体积大小，用V表示；根据电阻炉箱体大小选择合适的支杆 13，而后搭建温度测试支架3，确定箱式电阻炉几何中心位置：温度测试热电偶阴极丝5选 择一个通过温度测试热电偶阳极丝4阴极固定连接孔14连接，所述阴极固定连接孔14位于 箱式电阻炉箱体的几何中心位置。温度测试热电偶阴极丝5与温度测试热电偶阳极丝4连接 点即为温度测试点；
步骤2.将箱式电阻炉温度测试装置1的测温探头通过箱式电阻炉温度测试支架3置于箱 式炉几何中心点；标准测温物质15与连接导线16连接，标准测温物质15位于箱式电阻炉箱 体的几何中心位置；
步骤3.以额定流量通入保护气体，稳定30min，并在此后测试过程中持续通入；
步骤4.将箱式电阻炉试验温度设置为最高工作温度；
步骤5.试验前箱式电阻炉已充分干燥，在空炉冷态情况下连接电源以最大温度变化速率 升温到最高工作温度，开始测试后，能耗测试装置2开始工作，记录几何中心点起始温度和 结束温度、温升区间内耗电量E1、升温时间T；
步骤6.随着温度的升高，当标准测温物质15融化断裂时，标准测温物质15、连接导线 16与控制模块10所形成电流回路断路，能耗测试设备9停止记录耗电量，得出几何中心点 起始温度和结束温度、温升区间内耗电量E1；同时，通过热电偶测得此时箱式电阻炉几何中 心位置的实测温度t3；根据标准测温物质15固有的熔点温度t2计算分别见公式(1)和公式 (2)，进一步计算得出空炉升温能效；
C1＝E1/[(t2-t1)·c·V·ρ] (1)
v＝(t2-t1)/T (2)
式中：
C1——空炉升温试验下的能效，单位为1；
E1——空炉升温试验下的耗电量，单位为焦耳(J)；
t1——空炉升温试验的起始温度，单位为摄氏度(℃)；
t2——空炉升温试验的结束温度，单位为摄氏度(℃)；
c——标准大气压下起始温度空气的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度(J/(kg·℃))；
V——箱式炉工作区域，单位为立方米(m3)；
ρ——标准大气压下起始温度时的空气密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；
v——空炉升温过程温度变化速率，单位为摄氏度每分钟(℃/min)；
T——空炉升温试验时间，单位为分钟(min)。
标准大气压下23℃空气的比热容取1.004kJ/(kg·℃)，空气密度取1.193kg/m3。
V＝V1-V2，V1为箱式炉炉体体积大小，V2为箱式炉炉门保温层体积大小；
通过所述公式(3)判断测试过程的可靠性，对比箱体实测温度t3和标准测温物质固有 的熔点温度t2，确定升温测试的可靠性，当公式(3)成立，则测试可靠，数据可用；
公式(3)(t3-10)≤t2≤(t3+10)。
二、箱式电阻炉空炉恒温能效测试方法：
1.测量箱式电阻炉工作区域体积大小，用V表示；根据电阻炉箱体大小选择合适的支杆 13，而后搭建温度测试支架3，确定箱式电阻炉几何中心位置：温度测试热电偶阴极丝5选 择一个通过温度测试热电偶阳极丝4阴极固定连接孔14连接，所述阴极固定连接孔14位于 箱式电阻炉箱体的几何中心位置。温度测试热电偶阴极丝5与温度测试热电偶阳极丝4连接 点即为温度测试点；
2.将箱式电阻炉温度测试装置1的测温探头通过箱式电阻炉温度测试支架3置于箱式炉 几何中心点，每隔3min测试一次温度；
3.以额定流量通入保护气体，稳定30min，并在此后测试过程中持续通入；
4.开始测试后，温度测量设备测得的温度达到设定的最高工作温度±5℃范围内后，维 持热稳定状态2h，当接收到温度数据采集记录装置8输出的温度已到达信号后，能耗测试 装置2开始工作，记录其后1h的耗电量，用E2表示。
5.1h后，能耗测试设备2停止记录，进一步计算得出空炉恒温能效。在此过程中，若收到温度数据采集记录装置8输出的温度超出范围的信号时，则停止能耗记录，并出异常报警。
计算恒温能效，恒温能效计算见公式(4)。
C2＝E2/V (4)
式中：
C2——恒温试验的能效，单位为焦耳每立方米(J/m3)；
E2——恒温试验的耗电量，单位为焦耳(J)；
V——箱式炉工作区域，单位为立方米(m3)；V＝V1-V2，V1为箱式炉炉体体积大小，V2 为箱式炉炉门保温层体积大小。
参考文献
1.齐悦,何柳,夏子渊.高校实验室安全规范与可持续发展的研究探索[J].实验技术与管 理,2021,38(01):276-277+281.
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本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技 术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (10)
1.一种实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，包括箱式电阻炉温度测试装置(1)和能耗测试装置(2)；
所述箱式电阻炉温度测试装置(1)，包括箱式电阻炉温度测试支架(3)、温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)、热电偶保护膜(6)、补偿导线(7)、温度数据采集记录装置(8)、标准测温物质(15)、连接导线(16)；其中，
所述补偿导线(7)用于连接温度数据采集记录装置(8)与温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)，所述补偿导线(7)阳极与温度测试热电偶阳极丝(4)采用同种材料；补偿导线(7)阴极与温度测试热电偶阴极丝5采用同种材料；补偿导线(7)与温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)采用插口连接；补偿导线(7)与温度数据采集记录装置(8)采用插口连接；标准测温物质(15)两端与连接导线(16)连接；连接导线(16)与控制模块(10)采用电气连接；标准测温物质(15)、连接导线(16)与控制模块(10)形成电流回路；
所述温度数据采集记录装置(8)采集温度数据，并运算；在箱式电阻炉升温能效测试时，根据箱式电阻炉最高工作温度，选取对应的标准测温物质(15)，当标准测温物质(15)融化断裂时，标准测温物质(15)、连接导线(16)与控制模块(10)所形成电流回路断路；在箱式电阻炉恒温能效测试过程中，输入箱式电阻炉的最高工作温度后，温度数据采集记录装置(8)判断采集到的箱式电阻炉炉体几何中心点温度是否达到箱式电阻炉最高工作温度±5℃范围内，若达到，输出温度已达到信号，而后持续判断箱式电阻炉炉内温度是否在相应的工作温度范围内，即最高工作温度的±5℃，若超出范围，则输出温度超出范围的信号；
所述能效测试装置(2)，包括能耗测试设备(9)、控制模块(10)及连接导线(11)。
2.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述箱式电阻炉温度测试装置(1)与能耗测试装置(2)通过电气连接。
3.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述箱式电阻炉温度测试支架(3)材质为耐高温绝缘材料，由一个底座(12)及至少2根支杆(13)组成，所述支杆(13)插入底座(12)固定。
4.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述温度测试热电偶阳极丝(4)采用常见电偶阳极材料，每隔1cm有阴极固定连接孔(14)，所述阴极固定连接孔(14)由温度测试热电偶阳极丝(4)缠绕形成；
所述常见电偶阳极材料包括镍铬、铂铑10；
所述温度测试热电偶阳极丝(4)与箱式电阻炉温度测试支架(3)采用物理连接，温度测试热电偶阳极丝(4)一端与箱式电阻炉温度测试支架(3)的底座(12)连接，另一端通过支杆(13)的固定孔后通过箱式电阻炉炉门引出炉体。
5.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述标准测温物质(15)采用熔点高且稳定的金属或合金材料，包括纯金、纯铜、黄铜H62，连接导线(16)与标准测温物质(15)连接，并与箱式电阻炉温度支架(3)通过支杆(13)的固定孔物理连接，并通过箱式电阻炉炉门引出炉体；补偿导线(16)采用耐高温金属或合金材料，包括纯铂、镍硅，且该材料的熔点需高于标准测温物质(15)的熔点；测试过程中，通过调节支杆(13)的尺寸、箱式电阻炉温度支架(3)的位置、补偿导线(15)的长度及位置确保标准测温物质(15)在箱式电阻炉炉体几何中心位置。
6.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述温度测试热电偶阴极丝(5)采用常见电偶阴极材料，一端与温度测试热电偶阳极丝(4)阴极固定连接孔(14)连接，另一端通过箱式电阻炉炉门引出炉体；温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)可以互换；
所述常见电偶阴极材料包括镍硅、纯铂。
7.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述热电偶保护膜(6)采用耐高温绝缘材质，设置在被测箱式电阻炉炉门与温度测试热电偶阳极丝(4)、温度测试热电偶阴极丝(5)接触处；温度测试热电偶阴极丝(5)与温度测试热电偶阳极丝(4)连接点即为温度测试点。
8.如权利要求1所述的实验室用箱式电阻炉能效测试装置，其特征在于，所述控制模块(10)与温度数据采集记录装置(8)、能耗测试设备(9)采用软件连接通讯，能耗测试设备(9)与被测箱式电阻炉通过连接导线(11)连接。
9.一种实验室用箱式电阻炉升温能效测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：测量箱式电阻炉工作区域体积大小，用V表示；根据电阻炉箱体大小选择支杆(13)搭建箱式电阻炉温度测试支架(3)，确定箱式电阻炉几何中心位置：温度测试热电偶阴极丝(5)选择一个通过温度测试热电偶阳极丝(4)阴极固定连接孔(14)连接，所述阴极固定连接孔(14)位于箱式电阻炉箱体的几何中心位置；温度测试热电偶阴极丝(5)与温度测试热电偶阳极丝(4)连接点即为温度测试点；连接导线(16)与控制模块(10)连接；
步骤2.将箱式电阻炉温度测试装置(1)的测温探头通过箱式电阻炉温度测试支架(3)置于箱式炉几何中心点；标准测温物质(15)与连接导线(16)连接，标准测温物质(15)位于箱式电阻炉箱体的几何中心位置；
步骤3.以额定流量通入保护气体，稳定30min，并在此后测试过程中持续通入；
步骤4.将箱式电阻炉试验温度设置为最高工作温度；
步骤5.试验前箱式电阻炉已充分干燥，在空炉冷态情况下连接电源以最大温度变化速率升温到最高工作温度，开始测试后，能耗测试装置(2)开始工作，记录几何中心点起始温度和结束温度、温升区间内耗电量E1、升温时间T；
步骤6.随着温度的升高，当标准测温物质(15)融化断裂时，标准测温物质(15)、连接导线(16)与控制模块(10)所形成电流回路断路，能耗测试设备(9)停止记录耗电量，得出几何中心点起始温度和结束温度、温升区间内耗电量E1；同时，通过热电偶测得此时箱式电阻炉几何中心位置的实测温度t3；根据标准测温物质(15)固有的熔点温度t2计算分别见公式(1)和公式(2)，进一步计算得出空炉升温能效；
所述公式(1)为C1＝E1/[(t2-t1)·c·V·ρ]；
所述公式(2)为v＝(t2-t1)/T；
其中C1为空炉升温试验下的能效，单位为1；E1为空炉升温试验下的耗电量，单位为焦耳；t1为空炉升温试验的起始温度，单位为摄氏度；t2为标准测温物质固有的熔点温度，单位为摄氏度；c为标准大气压下起始温度通入保护气体的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度；V为箱式炉工作区域，单位为立方米；ρ为标准大气压下起始温度时的保护气体密度，单位为千克每立方米；v为空炉升温过程温度变化速率，单位为摄氏度每分钟；T为空炉升温试验时间，单位为分钟；
V＝V1-V2，V1为箱式炉炉体体积大小，V2为箱式炉炉门保温层体积大小；
通过所述公式(3)判断测试过程的可靠性，对比箱体实测温度t3和标准测温物质固有的熔点温度t2，确定升温测试的可靠性，当公式(3)成立，则测试可靠，数据可用；
公式(3)(t3-10)≤t2≤(t3+10)。
10.一种实验室用箱式电阻炉恒温能效测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1.测量箱式电阻炉工作区域体积大小，用V表示；根据电阻炉箱体大小选择支杆(13)搭建箱式电阻炉温度测试支架(3)，确定箱式电阻炉几何中心位置：温度测试热电偶阴极丝(5)选择一个通过温度测试热电偶阳极丝(4)阴极固定连接孔(14)连接，所述阴极固定连接孔(14)位于箱式电阻炉箱体的几何中心位置；温度测试热电偶阴极丝(5)与温度测试热电偶阳极丝(4)连接点即为温度测试点；
步骤2.将箱式电阻炉温度测试装置(1)的测温探头通过箱式电阻炉温度测试支架(3)置于箱式炉几何中心点，每隔3min测试一次温度；
步骤3.以额定流量通入保护气体，稳定30min，并在此后测试过程中持续通入；
步骤4.开始测试后，温度测量设备测得的温度达到设定的最高工作温度±5℃范围内后，维持热稳定状态2h，当接收到温度数据采集记录装置(8)输出的温度已到达信号后，能耗测试装置(2)开始工作，记录其后1h的耗电量，用E2表示；
步骤5.1h后，能耗测试设备(2)停止记录，进一步计算得出空炉恒温能效；在此过程中，若收到温度数据采集记录装置(8)输出的温度超出范围的信号时，则停止能耗记录，并出异常报警；计算恒温能效，恒温能效计算见公式(4)；
所述公式(4)为C2＝E2/V；
其中，C2为恒温试验的能效，单位为焦耳每立方米；E2为恒温试验的耗电量，单位为焦耳；V为箱式炉工作区域，单位为立方米；V＝V1-V2，V1为箱式炉炉体体积大小，V2为箱式炉炉门保温层体积大小。
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