Классификация климатических испытательных камер и их основные параметры.

Для испытаний на воздействие климатических факторов применяют испытательные камеры искусственного климата, позволяющие создавать заданные климатические условия, независимые от значений параметров воздуха окружающей среды. Климатические испытательные камеры являются специальным и сложным оборудованием, предназначенным для воспроизведения внешних воздействующих факторов в лабораторных условиях. Камеры должны обеспечивать:

1) создание и поддержание заданных режимов испытаний в течение установленного времени;

2) возможность программирования изменений значений параметров испытательных режимов в процессе испытаний;

3) регистрацию воспроизводимых в камере значений параметров испытательных режимов;

4) возможность подключения внешних средств измерений, позволяющих вручную, полуавтоматически или автоматически контролировать значения параметров испытуемых изделий, находящихся в камере;

5) сигнализацию (звуковую и световую) и автоматическое отключение при выходе испытательных режимов за пределы установленных допусков.

Поскольку в реальных условиях эксплуатации внешние воздействующие факторы (температура среды, атмосферное давление, влажность воздуха и др.) действуют совместно, то целесообразно, чтобы климатические испытательные камеры воспроизводили комбинированное воздействие ряда внешних факторов.

Климатические испытательные камеры классифицируются по ряду признаков.

1. По назначению различают камеры следующих типов:

· на воздействие теплоты и (или) холода (КТХ),

· на одновременное или раздельное воздействие теплоты (холода) и пониженного атмосферного давления (КТХБ, где Б - барокамера),

· на одновременное или раздельное воздействие теплоты (холода) и повышенной влажности (КТХВ) и т. д.

2. По принципам действия различают камеры:

· с прямым (непосредственным) или косвенным нагревом (охлаждением),

· с инжекционным или неинжекционным увлажнением и т. д.

3. По характеру обмена воздуха в камерах различают камеры:

· со свободным обменом,

· с принудительной циркуляцией.

4. По рабочим объемам и способам установки камер они могут быть:

· передвижные (напольные и настольные) и

· стационарные (перемещаемые или комнатные).

Стационарные камеры имеют существенно большие объемы, чем передвижные.

5. По степени автоматизации и числу регулируемых параметров камеры могут быть:

· с одним регулируемым параметром,

· с несколькими дискретно регулируемыми параметрами,

· с циклическим или с программируемым режимом, при котором одновременно регулируется несколько параметров.

6. По конструктивному исполнению камеры могут быть:

· шкафные,

· сундучковые и

· комнатные.

Общими для различных по назначению или по другим признакам параметрами (техническими характеристиками) испытательных камер являются следующие:

1 Рабочий объем камеры, под которым понимают внутренний объем камеры, имеющей форму правильного геометрического тела (например, куба, параллелепипеда или цилиндра).

2. Полезный объем камеры по форме соответствует рабочему объему и является его частью. В пределах полезного объема при установившемся режиме обеспечиваются значения и отклонения точностных характеристик, установленных в НТД на камеры.

3 Диапазон значений воспроизводимого параметра внешнего воздействующего фактора, оцениваемый средними арифметическими максимальным ( )_ср и минимальным ( )_ср значениями, определенными по показаниям измерительных приборов камеры:

(2.4-8.31.)

где показание измерительного прибора камеры при I - том измерении.

4. Точность воспроизведения значения параметра внешнего воздействующего фактора, характеризующаяся погрешностями, определяемыми схемой и конструкцией камеры, а также входящими в нее измерительными приборами.

4.1. Погрешность, определяемая схемой, конструкцией и измерительными приборами камеры, в частности, зависит от качества работы задающего и управляющего устройства. Она оценивается разностью между значением параметра, установленного на задающем устройстве камеры, и значением в контрольной точке:

(2.4-8.32.)

где х_зу - значение параметра, установленное на задающем устройстве камеры; – среднее арифметическое значение параметра в контрольной точке, полученное с помощью специального средства измерений.

 

4.2. Погрешность измерительного прибора камеры

(2.4-8.33.)

где Δ _ап – допускаемая абсолютная погрешность измерительного прибора камеры, установленная в НТД; – среднее арифметическое значение показаний измерительного прибора камеры.

5. Время τ достижения предельного значения воспроизводимого параметра, исчисляемое с момента подачи команды на изменение значения параметра от базового значения до момента достижения предельного значения, установленного на данную камеру в НТД. Базовым называется воспроизводимое значение параметра, установленное в НТД. Время достижения предельного значения воспроизводимого параметра в общем случае зависит от объема камеры, принципа получения заданного воздействия и системы обмена воздуха. В камерах с принудительной циркуляцией воздуха в полезном объеме время достижения значений ряда параметров испытательного режима существенно зависит от скорости циркуляции воздуха.

6. Скорость циркуляции воздуха в точке полезного объема камеры определяется как среднее арифметическое значение результатов измерений в точке:

(2.4-8.34.)

где j – номер точки объема камеры, в которой проводились измерения ( i= 1, ..., k ); n – число точек; ( i номер измерения ( i=1,..., k ); k – число измерений; v _ij скорость циркуляции воздуха, определяемая в точке при i -м измерении.

Диапазон рекомендуемых скоростей 0, 05...10 м/с. Предпочтительное значение скорости в незаполненном рабочем объеме должно составлять 2 м/с. Диапазон скоростей циркуляции воздуха в полезном объеме камеры определяется от v_min = min(v_ij) до v_max = max(v_ij).

Все камеры должны иметь характеристики, соответствующие требованиям НТД, воспроизводимые с необходимой точностью. Очевидно, что значения параметров, характеризующих испытательные режимы камеры, зависят от устройства, воспроизводящего определенное воздействие внешнего фактора, от системы циркуляции воздуха в объеме камеры, а также от измерительных приборов, входящих в состав измерительной системы камеры.

Следует отметить, что воздействие большинства внешних факторов происходит одновременно с температурным воздействием, поэтому конструкции климатических испытательных камер должны надежно выдерживать все внешние и искусственные климатические воздействия (например, действие росы, инея, морского тумана и т. д.).

Кроме указанных параметров, камеры характеризуются: напряжением и частотой питания, максимальной потребляемой мощностью, потребностью применения воды для охлаждения, ее давлением, температурой и расходом, массой, габаритными размерами, наличием системы аварийной защиты и т. д.

В качестве основы для проектирования и разработки НТД на проведение испытаний пользуются стандартными условиями окружающей среды. Воспроизведение условий испытаний, близких к реальным, возможно в так называемых климатических испытательных камерах, габаритные размеры которых, как правило, во много раз превышают габаритные размеры изделия. В этом случае в камере создаются условия, примерно аналогичные свободному обмену воздуха в пространстве. Однако реализация таких испытаний весьма затруднительна, поэтому широкое распространение получили камеры с принудительной циркуляцией воздуха , что существенно облегчает установление и поддержание определенного температурного режима. Для оценки возможности воспроизведения в термокамерах различных испытательных режимов, необходимо ввести для них ряд специфических параметров:

1. Неравномерность распределения температуры в полезной объеме камеры , определяемая разностью температур

(2.4-8.35.)

где t_jmax и t_jmin – температуры в экстремальных точках полезного объема камеры.

Неравномерность распределения температуры в полезном объеме камеры зависит от способа нагрева или охлаждения (термостатирования), расположения нагревателей (охладителей), системы циркуляции воздуха, теплоизоляции и ряда других конструктивных особенностей камеры.

2. Колебание температуры в экстремальных точках полезного объема камеры, вычисляемое по формулам

(2.4-8.36.– 2.4-8.37.)

где а_j – амплитуда колебаний температуры; t_jmax и t_jmin – максимальное и минимальное значения температуры в экстремальных точках:

(2.4-8.38.– 2.4-8.39.)

где ψ ₁ и ψ ₂ – коэффициенты, учитывающие динамическую погрешность измерений t_jmax и t_jmin – соответственно:

(2.4-8.40. – 2.4-8.41.)

ε _c1 и ε _c2 – показатели тепловой инерции термопреобразователей, учитывающие скорость воздушного потока в экстремальных точках.

Указанные коэффициенты зависят от тепловой инерционности датчиков, которая не должна превышать 10 с, а также от работы регулирующего устройства, определяющего период колебаний температуры t_ка в камере, под которым понимают минимальное время между двумя включениями регулирующего устройства камеры, найденное не менее чем из трех циклов автоматического регулирования:

(2.4-8.42.)

где q – число циклов автоматического регулирования (q=1,..., Q); – длительность одного цикла.

3. Отклонение температуры в полезном объеме камеры от заданного значения, определяемое разностью между максимальным значением температуры в экстремальной точке ( ) и температурой в контрольной точке, принимаемой за заданное ( ):

(2.4-8.43. – 2.4-8.44.)

где – среднее арифметическое значение температуры в экстремальных точках:

(2.4-8.45.)

Максимальное и минимальное мгновенные отклонения температуры в полезном объеме камеры от заданного значения определяются формулами

(2.4-8.46.– 2.4-8.47.)

4. Относительная разность между температурой стенки и температурой воздуха в полезном объеме камеры, зависящая от способа нагрева (охлаждения), оценивается в процентах:

(2.4-8.48.)

где – среднее арифметическое значение температуры в точках полезного объема; – значение температуры стенки рабочего объема камеры, определяемое как среднее арифметическое значение результатов измерений:

(2.4-8.49.)

где g – номер стенки (g=1, 2 m) m – чисто стенок, i номер измерения, k – число измерений t_ig – значение температуры в геометрическом центре g - й стенки при i - м измерении.

Температуру стенок измеряют с помощью термодатчика закрепляемого в геометрическом центре каждой стенки любым способом, обеспечивающим его тепловой контакт со стенкой (например, с помощью теплопроводящей замазки).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: