恒温恒湿箱的工作原理主要涉及温度控制和湿度控制两个方面,具体依赖于其内部的多个系统协同工作。以下是详细的工作原理介绍:
一、温度控制
1、制冷系统
工作原理:制冷系统通常采用蒸汽压缩制冷法,主要由冷凝器、压缩机、节流机构和蒸发器组成。液态制冷剂在蒸发器中吸收空气的热量并开始蒸发,造成制冷剂与空气之间形成一定的温度差,使空气被降温。随后,气态制冷剂被压缩机吸入并压缩,压力和温度增加,然后通过冷凝器吸收热量,凝结成液体。通过膨胀阀(或毛细管)节流后,制冷剂变成低温低压状态,再次进入蒸发器,完成制冷剂循环过程。
制冷方式:由于试验环境的低温要求通常需要达到-55℃以下,单一制冷难以满足要求,因此试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。复叠式制冷系统由高温和低温部分组成,每部分是一个单独的制冷系统,通过蒸发冷凝器联系起来。
2、加热系统
工作原理:加热系统相对简单,主要由大功率电阻丝组成。当实际温度低于设定温度时,控制系统会启动加热系统,通过电热元件提高温度。
3、控制系统
作用:控制系统是试验箱的核心部分,决定了试验箱的升温速率、精度等重要指标。
工作原理:控制系统通过温度传感器监测实际温度,并与设定温度进行比较。当实际温度高于设定温度时,控制系统会启动制冷系统;当实际温度低于设定温度时,会启动加热系统。
二、湿度控制
1、湿度系统
工作原理:湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。当实际湿度低于设定湿度时,控制系统会启动加湿器,增加箱体内的湿度;当实际湿度高于设定湿度时,会启动去湿器,降低箱体内的湿度。
加湿方式:加湿器通过增加空气中的水蒸气来提高湿度。
除湿方式:除湿器通常采用机械制冷除湿或干燥器除湿。机械制冷除湿的原理是将空气冷却到露点温度以下,使大于饱和含湿量的水汽凝聚析出,从而降低湿度。干燥器除湿则是利用气泵将试验箱内的空气抽出,并将干燥的空气注入。
2、空气循环系统
组成:空气循环系统通常由离心式风扇和驱动其运转的电机构成。
工作原理:风机负责将空气从回风口吸入,空气经过蒸发器(降温、除湿)、加湿器(加湿)、电加热器(升温)后,经送风口到达用户指定的空间。送出的空气与空间内的空气混合后,再回到回风口,形成循环。
三、电器自控系统
组成:电器自控系统包括电源部分和自动控制部分。
工作原理:温湿度控制器将回风的温湿度与用户设定的温湿度进行对比,自动运行压缩机(降温、除湿)、加湿器、电加热(升温)等元件,实现恒温恒湿试验的自动控制。