Buồng thử nhiệt ẩm nhiệt độ cao và thấp là sản phẩm bán chạy nhất trong các thiết bị thử nghiệm hiện nay. Trên thị trường, nhiệt độ và độ ẩm của loại buồng thử nghiệm này là không đổi. Hầu hết chúng đều áp dụng điều khiển nhiệt, tức là nhiệt của lò sưởi bù trừ thể tích lạnh của bộ bay hơi để đạt được sự cân bằng giữa nhiệt độ và độ ẩm. Điều khiển lạnh là bộ điều khiển PID tính toán thời gian bật-tắt của van điện từ trong một chu kỳ đơn vị theo tình hình thực tế của thiết bị và điều khiển lượng chất làm lạnh đi vào hệ thống thông qua việc bật-tắt của van điện từ. So với chế độ điều khiển nhiệt, chế độ điều khiển lạnh có lợi thế rõ ràng về tiết kiệm năng lượng.

1. Giới thiệu thiết bị

Tiếp theo, hãy lấy buồng thử độ ẩm nhiệt độ cao và thấp kiểm soát lạnh do DGBELL phát triển làm ví dụ để giới thiệu các chỉ số kỹ thuật của thiết bị.

1) Thể tích bên trong: Rộng 600 mm x Cao 850 mm x Sâu 800 mm;

2) Phạm vi nhiệt độ: -70~+150 ℃;

3) Phạm vi độ ẩm: 20% – 98%;

4) Độ đồng đều nhiệt độ: ± 2℃;

5) Độ lệch nhiệt độ: ≤± 2.0 ℃;

6) Độ dao động nhiệt độ: ± 0,5℃;

7) Biến động độ ẩm: khi độ ẩm >75%RH, ≤± 3,0%RH, khi độ ẩm ≤ 75%RH, ≤± 5,0%RH;

8) Tốc độ gia nhiệt: 25~+85℃, tốc độ thay đổi nhiệt độ trung bình khoảng 3℃/phút (trung bình trong toàn bộ quá trình, không tải);

9) Tốc độ làm mát: 25~-70℃, tốc độ thay đổi nhiệt độ trung bình khoảng 1℃/phút (trung bình trong toàn bộ quá trình, không tải).

2. Cấu trúc thiết bị và nguyên lý hoạt động

Thiết bị được chia thành các bộ phận sau: hộp chính, lưu thông không khí, làm lạnh và điều khiển điện. Cấu trúc chung và nguyên lý hoạt động của nó như sau:

a) Phần hộp chính

Thân thư viện. Hộp chính được cấu tạo từ tấm polyurethane + bông thủy tinh (độ dày: 100 mm), thành hộp bên trong là tấm thép không gỉ SUS 304 (độ dày: 10 mm), thành hộp bên ngoài là tấm thép phun nhựa (màu bề mặt: màu lạc đà).

Cổng. Cửa đơn có kích thước mở cửa là W 600 mm x H 850 mm. Tấm bên trong của cửa là tấm thép không gỉ, và bề mặt bên ngoài là tấm thép phun nhựa có cùng màu sắc và vật liệu với bề mặt bên ngoài của hộp. Dây sưởi được nhúng xung quanh cửa và khung cửa. Việc mở dây sưởi được thiết bị tự động mở theo các điều kiện vận hành khác nhau, để đảm bảo rằng cửa của thiết bị sẽ không ngưng tụ và đóng băng trong môi trường nhiệt độ thấp.

b) Phần lưu thông không khí

Bộ phận này là bộ phận đảm bảo quan trọng cho tính đồng nhất, độ lệch và các chỉ số khác của thiết bị, chủ yếu bao gồm các thành phần sau: quạt ly tâm. Quạt là nguồn điện để trộn không khí trong hộp. Quạt trộn không khí đã trộn trong hộp thông qua bộ bay hơi và bộ gia nhiệt, sau đó đưa không khí ra khỏi kênh để lưu thông không khí trong hộp. Bộ bay hơi có cánh. Nguồn làm mát chính trong hộp là thành phần chính để trao đổi năng lượng giữa công suất làm mát của thiết bị làm lạnh và không khí nóng trong hộp. Bộ gia nhiệt bằng dây điện. Đây là nguồn nhiệt chính của thiết bị, cung cấp nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ thiết bị và kiểm soát nhiệt độ điểm lạnh và nhiệt. Máy tạo độ ẩm. Bộ gia nhiệt áo khoác bằng thép không gỉ được sử dụng để làm nóng nước trong chảo nước để cung cấp độ ẩm cần thiết cho thiết bị.

c) Bộ phận làm lạnh

Bộ phận làm lạnh là bộ phận chính tạo ra nguồn lạnh do thiết bị tạo ra, cung cấp công suất làm lạnh cần thiết cho nhu cầu làm mát, nhiệt độ thấp, nhiệt độ không đổi và nhiệt ẩm của thiết bị.

Vì giới hạn nhiệt độ thấp của buồng thử nghiệm là -70℃ nên hệ thống làm lạnh áp dụng phương pháp làm lạnh theo tầng.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh bốn tầng gồm hai hệ thống làm lạnh một tầng sử dụng các chất làm lạnh khác nhau. Thông thường, chất làm lạnh môi trường R404A có điểm sôi cao hơn được sử dụng trong hệ thống nhiệt độ cao và chất làm lạnh môi trường R23 có điểm sôi thấp hơn được sử dụng trong hệ thống nhiệt độ thấp. Mỗi hệ thống trở thành một hệ thống làm lạnh sử dụng một chất làm lạnh duy nhất. Quá trình bay hơi chất làm lạnh trong hệ thống nhiệt độ cao được sử dụng để ngưng tụ chất làm lạnh trong hệ thống nhiệt độ thấp. Chất làm lạnh trong hệ thống nhiệt độ thấp hấp thụ nhiệt của không khí được làm mát trong quá trình bay hơi, do đó nhiệt độ trong hộp có thể đạt tới -70 ℃. Hệ thống tầng kết nối các mức nhiệt độ cao và thấp thông qua bộ bay hơi ngưng tụ. Trong bộ bay hơi ngưng tụ, quá trình bay hơi chất làm lạnh của hệ thống mức nhiệt độ cao ngưng tụ chất làm lạnh của hệ thống mức nhiệt độ thấp thành chất lỏng và chất làm lạnh trong hệ thống mức nhiệt độ cao truyền nhiệt sang môi trường xung quanh (không khí hoặc nước).

Bộ điều khiển PID của hệ thống làm lạnh kiểm soát lạnh tính toán thời gian van điện từ cần mở trong chu kỳ bật-tắt theo tình hình thực tế của thiết bị và kiểm soát lượng chất làm lạnh đi vào bộ bay hơi thông qua công tắc của van điện từ, để đạt được trạng thái cân bằng ở nhiệt độ không đổi. Trong quá trình này, bộ gia nhiệt không cần phải bật và nhiệt độ không đổi được duy trì hoàn toàn bởi chính hệ thống làm lạnh.

d) Phần điều khiển điện

Kiểm soát điện bao gồm hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và hệ thống bảo vệ.

Bộ điều khiển của hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm có thể thực hiện chương trình và giá trị cố định. Bộ điều khiển là màn hình cảm ứng LCD màu, có thể thực hiện đối thoại giữa người và máy, với giao diện thân thiện và thao tác thuận tiện. Bộ điều khiển so sánh giá trị nhiệt độ và độ ẩm trong hộp được đo bằng cảm biến nhiệt độ với giá trị nhiệt độ và độ ẩm do người dùng cài đặt và thực hiện thao tác PID theo một quy luật nhất định để tính toán kích thước của lượng điều khiển cần đưa ra và xác định trạng thái làm việc của từng điểm đầu ra. Khối lượng bật-tắt và độ ẩm của van điện từ được điều khiển thông qua cổng đầu ra đầu vào i/o để làm cho nhiệt độ và độ ẩm trong hộp thay đổi theo yêu cầu.

Hệ thống bảo vệ bao gồm cầu dao rò rỉ điện, bảo vệ quá nhiệt bộ điều khiển và bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá nhiệt quạt, bảo vệ quá áp máy nén và bảo vệ quá nhiệt máy nén. Khi xảy ra lỗi, sẽ phát ra âm thanh và đèn báo động, và nguồn điện tương ứng sẽ bị cắt để đảm bảo an toàn cho nhân viên, thiết bị, mẫu và môi trường.

Dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm được ghi lại trong bộ điều khiển có thể được chuyển đến đĩa U thông qua chức năng USB và dữ liệu có thể được đọc và chỉnh sửa trên PC thông qua phần mềm chuyên dụng. Giao diện RS485 tiêu chuẩn cũng được cung cấp và người dùng có thể theo dõi thiết bị từ xa thông qua PC.

3.Kết luận

Công nghệ kiểm soát lạnh có thể xuất ra chính xác và đạt được hiệu quả kiểm soát nhiệt độ thông qua việc đóng mở van điện từ. Toàn bộ quá trình làm mát và duy trì nhiệt độ dưới nhiệt độ bình thường không cần sự tham gia của máy sưởi, hoàn toàn khác với phương pháp kiểm soát nhiệt độ được sử dụng rộng rãi hiện nay. Hơn nữa, hiệu quả tiết kiệm của nó là rõ ràng và tiết kiệm năng lượng hơn 30%.