Thử nghiệm mô phỏng áp suất thấp ở độ cao lớn
1. Môi trường áp suất không khí thấp
Do lực hấp dẫn của Trái Đất, không khí có một trọng lượng nhất định tạo thành áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển ở một độ cao nhất định là áp suất nặng nhất của toàn bộ cột không khí trên một đơn vị diện tích vuông góc với mặt đất phía trên điểm đó. Khi độ cao tăng lên, không khí dần loãng hơn và áp suất khí quyển giảm dần. Theo phép đo thực tế, trong phạm vi 3000 km so với mực nước biển, áp suất không khí giảm 100 Pa cho mỗi 10 mét độ cao tăng lên và áp suất khí quyển gần 31 km bằng 1/100 áp suất khí quyển tiêu chuẩn ở mực nước biển. Ngoài việc liên quan đến độ cao, áp suất khí quyển còn liên quan đến sự thay đổi thời tiết. Tại cùng một nơi, áp suất cao vào những ngày nắng và thấp vào những ngày u ám, và áp suất vào mùa đông cao hơn vào mùa hè.
Ở Trung Quốc, khoảng 50% diện tích bề mặt trái đất cao hơn mực nước biển 1000 m, và khoảng 25% diện tích cao hơn mực nước biển 2000 m. Có thể thấy rằng các thiết bị được lưu trữ, vận chuyển và sử dụng trên không tại nơi bề mặt trái đất cao hơn mực nước biển chắc chắn sẽ gặp phải môi trường khí quyển thấp và bị ảnh hưởng bởi môi trường hoạt động của khí quyển thấp. Đối với các sản phẩm âm thanh trên không khô, vì độ cao bay cao nhất và thấp nhất của máy bay cũng là hàng nghìn mét, nên thường phải bay gần 10000 mét trở lên, lên đến 30 km. Do đó, các thiết bị trên không sẽ chịu tác động của áp suất thấp nghiêm trọng hơn so với các thiết bị trên cao nguyên.
2. Tác động của môi trường áp suất thấp lên thiết bị
Tác động của môi trường áp suất thấp lên thiết bị rất đa dạng: bao gồm tác động cơ học trực tiếp do chênh lệch áp suất gây ra do giảm áp suất không khí, tác động của việc giảm mật độ không khí lên khả năng tản nhiệt và lực đẩy của thiết bị điện và hiệu suất điện của thiết bị điện, tác động bổ sung do hư hỏng phớt do chênh lệch áp suất và tác động có hại lên các chất dễ bay hơi.
(1) Trực tiếp phá hủy các sản phẩm niêm phong bằng vỏ đạn
Dưới tác động của áp suất không khí thấp, vỏ sản phẩm bịt kín có vỏ sẽ bị hư hỏng trực tiếp do chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài quá mức, sự tồn tại của chênh lệch áp suất cũng sẽ dẫn đến hư hỏng phớt.
(2) Giảm hiệu suất điện
Trong điều kiện khí quyển bình thường, không khí là môi trường cách điện tốt hơn và nhiều sản phẩm điện sử dụng không khí làm môi trường cách điện. Khi các sản phẩm này được sử dụng ở vùng cao hoặc làm thiết bị trên không, hiện tượng phóng điện cục bộ thường xảy ra gần điện cực có cường độ điện trường mạnh do áp suất khí quyển giảm. Nghiêm trọng hơn là đôi khi xảy ra sự cố khe hở không khí, có nghĩa là hoạt động bình thường của thiết bị bị hỏng. Do đó, môi trường áp suất thấp cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất điện của các sản phẩm điện và điện tử, đặc biệt đối với các thiết bị có không khí làm môi trường cách điện, áp suất thấp có tác động đáng kể hơn đến nó.
(3) Dẫn đến nhiệt độ sản phẩm tản nhiệt tăng cao
Cái gọi là sản phẩm tản nhiệt là mẫu thử nghiệm có nhiệt độ điểm nóng nhất trên bề mặt khác với nhiệt độ môi trường hơn 5 ℃ sau khi nhiệt độ của mẫu thử nghiệm đạt đến độ ổn định trong điều kiện không khí tự do và áp suất khí quyển được chỉ định. Một phần đáng kể các sản phẩm điện và điện tử là các sản phẩm tản nhiệt, chẳng hạn như động cơ, máy biến áp, v.v. các sản phẩm này tiêu thụ một phần năng lượng điện đang sử dụng, biến nó thành năng lượng nhiệt và làm tăng nhiệt độ của sản phẩm. Nhiệt độ tăng của các sản phẩm tản nhiệt tăng theo độ cao (áp suất khí quyển giảm). Nhiệt độ tăng và độ cao
Chiều cao gần như tuyến tính và độ dốc phụ thuộc vào cấu trúc riêng, khả năng tản nhiệt, nhiệt độ môi trường và các yếu tố khác.
(4) Dẫn đến mất các chất dễ bay hơi
Giảm áp suất sẽ làm giảm nhiệt độ sôi của chất lỏng. Đối với những chất lỏng có áp suất hơi bão hòa cao trong điều kiện khí quyển bình thường ở mực nước biển, áp suất thấp sẽ khiến chúng bốc hơi hoặc thậm chí sôi. Quá trình bay hơi của chất lỏng là một quá trình cân bằng, nghĩa là số lượng phân tử chất lỏng bay hơi vào không khí bằng năng lượng và số lượng phân tử liên kết với các phân tử không khí va chạm với bề mặt chất lỏng đạt đến trạng thái cân bằng. Khi áp suất khí quyển giảm, mật độ của không khí giảm và khả năng các phân tử dễ bay hơi của chất lỏng đi vào không khí bị đẩy trở lại bề mặt chất lỏng giảm đi rất nhiều. Do đó, trong điều kiện áp suất thấp, tốc độ bay hơi của chất lỏng sẽ tăng lên rất nhiều. Đây là trường hợp của dầu bôi trơn hoặc mỡ. Việc giảm áp suất sẽ đẩy nhanh quá trình bay hơi của dầu bôi trơn (hoặc mỡ), điều này sẽ làm tăng ma sát của các bộ phận chuyển động và đẩy nhanh quá trình mài mòn bề mặt của các bộ phận chuyển động. Chất hóa dẻo trong vật liệu hữu cơ cũng sẽ đẩy nhanh quá trình bay hơi do áp suất không khí giảm. Sự bay hơi của chất hóa dẻo thúc đẩy quá trình lão hóa của vật liệu hữu cơ và thay đổi các tính chất cơ học hoặc điện của chúng. Sự bay hơi của vật chất dễ bay hơi cũng sẽ làm ô nhiễm sản phẩm và các vật thể xung quanh, khiến sản phẩm hoặc vật thể bị ô nhiễm hoặc thậm chí bị ăn mòn. Dựa trên tác động của môi trường áp suất thấp nêu trên đối với thiết bị, các tác động môi trường áp suất thấp điển hình là: rò rỉ khí hoặc chất lỏng từ vỏ kín; Biến dạng, nứt hoặc nổ các thùng chứa kín; Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu mật độ thấp thay đổi; Thiết bị trục trặc hoặc hỏng hóc do phóng điện hồ quang hoặc corona dưới điện áp thấp; Dưới áp suất thấp, hiệu suất truyền nhiệt giảm, khiến thiết bị quá nhiệt; Sự bay hơi của chất bôi trơn; Động cơ khởi động và cháy không ổn định, lực đẩy hoặc lực kéo giảm và phớt kín khí bị hỏng, v.v.
3.1 Thiết bị thử nghiệm
3.1 Yêu cầu chung
(1) Thiết bị thử áp suất thấp phải có khả năng tạo ra và duy trì áp suất thấp cần thiết cho thử nghiệm và được trang bị các thiết bị phụ trợ cần thiết có thể theo dõi các điều kiện áp suất thấp;
(2) Buồng áp suất thấp phải được trang bị thiết bị ghi liên tục áp suất của buồng thử:
(3) Độ phân giải của thiết bị đọc dữ liệu không được nhỏ hơn 2% thang đo đầy đủ của nó;
(4) Chú ý ngăn ngừa máy bơm khí, van và vật liệu cách điện của thiết bị thử nghiệm
Ô nhiễm các chất dễ bay hơi như vật liệu vào không khí trong hộp;
(5) Khi ép lại, chú ý tránh bụi bẩn và hơi nước bên ngoài lọt vào hộp gây ô nhiễm.
3.2 Thiết bị giải nén nổ giải nén nhanh
Dựa trên thiết bị thử áp suất thấp hiện có, rất khó để nâng cao khả năng hút chân không của hệ thống chân không và thực hiện thử nghiệm giảm áp nhanh, vì nó đòi hỏi hệ thống bơm chân không có khả năng hút chân không mạnh, không chỉ đòi hỏi nhiều đầu tư hơn mà còn rất khó đạt được tốc độ giảm áp suất của buồng thử từ 75 KPa xuống 188 KPa trong vòng 15 giây hoặc 0,1 giây. Hiện nay, phương pháp bể chân không phụ trợ thường được áp dụng, ngay cả khi buồng thử được kết nối với một bể chân không khác hoặc bể áp suất thấp có thể tích lớn thông qua van điện từ đường ống và không khí trong bể chân không hoặc bể áp suất thấp được hút chân không.
Khi cần thử nghiệm giảm áp suất nhanh, hãy nhanh chóng mở van điện từ, có thể đạt được mục đích mong muốn bằng cách kết nối buồng thử nghiệm với bình chân không và cân bằng áp suất của buồng thử nghiệm với áp suất của bình chân không.
