Điều kiện môi trường là yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng và độ tin cậy của thiết bị. Đối với thiết bị sử dụng trong môi trường có nhiệt độ không khí xung quanh thay đổi nhanh chóng, tác động của môi trường sốc nhiệt là yếu tố phải được xem xét. Môi trường này mang lại nhiều tác động môi trường điển hình cho thiết bị, chẳng hạn như biến dạng hoặc gãy các bộ phận, hỏng lớp bảo vệ cách điện, kẹp hoặc giãn các bộ phận chuyển động, thay đổi các thành phần điện và điện tử, hỏng điện tử hoặc cơ học do ngưng tụ nhanh hoặc đóng băng. Việc thiết bị có thể hoạt động bình thường trong môi trường sốc nhiệt hay không phản ánh trực tiếp khả năng thích ứng của thiết bị với môi trường này.

Theo phương pháp 503.4 (kiểm tra sốc nhiệt độ) của tiêu chuẩn quân sự Hoa Kỳ ML-STD-810 F, thiết bị có thể được triển khai trong môi trường có nhiệt độ không khí thay đổi nhanh chóng phải trải qua thử nghiệm sốc nhiệt độ. Buồng thử nghiệm phải có khả năng ổn định lại các điều kiện thử nghiệm trong vòng 5 phút sau khi thay đổi mẫu thử. Thời gian chuyển đổi thử nghiệm là 1 phút và không khí sử dụng xung quanh mẫu thử không được vượt quá 1,7 m/s.

Làm thế nào để xây dựng thiết bị kiểm tra sốc nhiệt độ? Chế độ kiểm tra nào được sử dụng cho thiết bị? Phương pháp làm mát nào được sử dụng cho thiết bị? Làm thế nào để xác định khả năng làm mát và khả năng gia nhiệt của thiết bị là vấn đề chính cần giải quyết trước khi xây dựng thiết bị.

1. Xác định sơ đồ thử nghiệm

Cấu trúc của thiết bị kiểm tra sốc nhiệt độ thường có ba loại: loại buồng đơn, loại nâng thẳng đứng và loại hai buồng nằm ngang . So với ba dạng trên, loại buồng đơn có tính khả thi kém và ít ứng dụng thực tế do khả năng làm mát và sưởi ấm lớn; Loại nâng thẳng đứng tránh được ảnh hưởng của môi trường bên ngoài thông qua việc chuyển đổi lực nâng bên trong. Tuy nhiên, vì bản thân thiết bị nâng là tải nhiệt, nó tiêu thụ lạnh hoặc nhiệt, vì vậy phương pháp này thường áp dụng cho các buồng thử nghiệm quy mô nhỏ. Đối với các buồng thử nghiệm quy mô vừa và lớn, phương pháp này không áp dụng được vì thiết bị nâng quá nặng; Loại hai buồng nằm ngang làm giảm tải của buồng thông qua việc chuyển đổi lẫn nhau giữa hai buồng, do đó làm giảm khả năng làm mát và khả năng sưởi ấm của thiết bị. Tuy nhiên, thiết bị chuyển đổi ngang là bắt buộc và sẽ bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Do đó, việc lựa chọn phương pháp thử nghiệm nên được phân tích theo tình hình cụ thể. Đối với thiết bị nhỏ, phương pháp nâng thẳng đứng có thể tiết kiệm một buồng, có thể tiết kiệm chi phí; Đối với thiết bị thử nghiệm quy mô vừa và lớn, miễn là phương án hợp lý, khả thi và đáp ứng được các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia và quân sự thì phương án thử nghiệm hai buồng nằm ngang là lựa chọn tốt hơn.

2. Thành phần và cấu trúc thiết bị

2.1 Thành phần thiết bị

Thiết bị kiểm tra sốc nhiệt độ bao gồm buồng nhiệt độ thấp, buồng nhiệt độ cao, hệ thống làm lạnh, hệ thống sưởi ấm, hệ thống điều khiển, thiết bị chuyển đổi và các thiết bị khác. Buồng nhiệt độ thấp cung cấp một nền tảng nhiệt độ thấp cho thử nghiệm sốc nhiệt độ và cũng có thể tiến hành thử nghiệm nhiệt độ thấp một cách độc lập; Buồng nhiệt độ cao cung cấp một nền tảng nhiệt độ cao cho thử nghiệm sốc nhiệt độ và cũng có thể tiến hành thử nghiệm nhiệt độ cao; Hệ thống làm lạnh cung cấp một môi trường nhiệt độ thấp cho buồng nhiệt độ thấp; Hệ thống sưởi ấm cung cấp một môi trường nhiệt độ cao cho buồng nhiệt độ cao; Hệ thống điều khiển hoàn thành việc kiểm soát và đo lường thiết bị và quy trình thử nghiệm; Thiết bị chuyển đổi được sử dụng để chuyển đổi mẫu thử trong quá trình thử nghiệm.

2.2 Cấu trúc thiết bị

Để đáp ứng các yêu cầu của thử nghiệm sốc nhiệt độ, cấu trúc buồng và chế độ luồng không khí cần được thiết kế cẩn thận. Cấu trúc của buồng nhiệt độ thấp phải đáp ứng các yêu cầu làm mát nhanh trong quá trình thiết bị từ nhiệt độ bình thường đến nhiệt độ thấp cần thiết và sốc nhiệt độ, và đảm bảo tính đồng nhất của luồng không khí và nhiệt độ trong buồng; Cấu trúc của buồng nhiệt độ cao phải đáp ứng các yêu cầu về gia nhiệt thuận tiện cho thiết bị từ nhiệt độ bình thường đến nhiệt độ cao cần thiết và gia nhiệt nhanh trong quá trình sốc nhiệt, và đảm bảo tính đồng nhất của luồng không khí và nhiệt độ trong buồng.

Chế độ phân phối không khí là một liên kết quan trọng trong thiết kế thiết bị. Các chế độ cung cấp không khí thường được sử dụng bao gồm cung cấp không khí phía trên và trả lại không khí phía dưới và cung cấp không khí phía trên toàn bộ lỗ và trả lại không khí phía dưới. Bởi vì chế độ cung cấp không khí lỗ tổng thể có ưu điểm là trộn luồng không khí nhanh và tốt, khuếch tán luồng không khí đồng đều và song song, và làm giảm nhanh chênh lệch nhiệt độ và tốc độ gió, nên phân phối nhiệt độ và vận tốc không khí trong khu vực làm việc đồng đều hơn. Do đó, chế độ lưu thông không khí của buồng nhiệt độ thấp và buồng nhiệt độ cao áp dụng chế độ không khí hồi lưu theo nguồn cung cấp không khí lỗ toàn bộ. Quá trình lưu thông không khí là: luồng không khí trong buồng được quạt hút vào được trộn với không khí lạnh do hệ thống làm lạnh tạo ra hoặc không khí nóng do hệ thống sưởi tạo ra, sau đó đi vào lớp ổn định áp suất dọc theo ống dẫn khí tuần hoàn để làm cho luồng không khí đều và áp suất, sau đó được đưa vào buồng.

Buồng nhiệt độ thấp và buồng nhiệt độ cao sử dụng kết cấu vỏ khung thép và được trang bị lớp cách nhiệt. Một tấm lỗ toàn phần được lắp đặt ở một độ cao nhất định từ thành trên cùng. Tấm lỗ toàn phần và thành trên cùng tạo thành một lớp áp suất ổn định. Đầu trước của buồng là cổng, đầu sau của buồng được trang bị ống dẫn khí tuần hoàn và quạt tuần hoàn.

2.3 Thiết bị chuyển đổi

Để thực hiện chức năng chuyển đổi nhanh, thiết bị chuyển đổi áp dụng chế độ chuyển đổi loại ray, bao gồm toa ray và toa mẫu. Là giá đỡ của mẫu thử, xe tải mẫu thử được chuyển và thử nghiệm giữa hai buồng cùng với mẫu thử; toa ray chuyển được sử dụng để nhanh chóng chuyển mẫu thử và toa mẫu thử từ buồng này sang buồng khác. Bánh xe phía dưới được thiết lập để lăn trên đường ray mặt đất, và đường ray phía trên được thiết lập để tạo điều kiện cho việc ghép nối với các đường ray trong hai buồng và chuyển động của toa mẫu thử.

3. Xác định quá trình làm lạnh và sưởi ấm

Hiện nay, chế độ làm lạnh của buồng nhiệt độ thấp thường là làm lạnh bằng máy nén hơi hoặc làm lạnh bằng không khí. Làm lạnh bằng không khí có những ưu điểm sau so với làm lạnh bằng máy nén hơi: hệ số làm lạnh cao ở nhiệt độ thấp, dễ dàng đạt được nhiệt độ thấp hơn và phạm vi điều chỉnh nhiệt độ rộng; Không nhạy cảm với rò rỉ thiết bị. Rò rỉ không khí nhỏ ít ảnh hưởng đến hiệu suất làm lạnh và hiệu suất làm lạnh tương đối ổn định; Chất làm lạnh là không khí, không gây hại cho môi trường: hoạt động đáng tin cậy, vận hành đơn giản, bảo trì thuận tiện và chi phí vận hành thấp. Đối với thiết bị kiểm tra sốc nhiệt độ quy mô lớn, tốc độ thay đổi nhiệt độ cần phải nhanh và làm mát bằng không khí là lựa chọn tốt hơn.

Chế độ làm lạnh tăng áp suất dương sử dụng bộ giãn nở turbo để nén thứ cấp. Tăng tỷ lệ giãn nở của tuabin Tăng độ giảm nhiệt độ của tuabin và cải thiện khả năng làm mát. Vì chế độ làm lạnh tăng áp suất dương có ưu điểm là hệ số làm lạnh cao, hiệu suất điều chỉnh tốt, hiệu suất làm lạnh ổn định, quá trình khởi động và tắt máy và điều chỉnh ổn định, công suất lắp đặt ít hơn, mức tiêu thụ năng lượng vận hành và đầu tư thiết bị, hệ thống áp dụng hệ thống làm lạnh tăng áp suất dương. Hệ thống làm lạnh không khí được chia thành hai phần: nguồn không khí và làm lạnh. Phần nguồn không khí bao gồm cụm máy nén khí, bộ làm mát sau, tháp sấy, bộ tách nước, v.v.; Phần làm lạnh bao gồm cụm tuabin, bộ làm mát lại, bộ làm mát nước, bộ lọc, v.v.

Buồng nhiệt độ cao được làm nóng bằng lò sưởi điện; Bộ điều chỉnh bằng silicon được sử dụng để điều chỉnh và kiểm soát lò sưởi điện để thực hiện điều chỉnh lượng nhiệt liên tục.

4.Kết luận

Thông qua chế độ làm mát bằng không khí và thiết bị chuyển đổi loại rãnh, các yêu cầu về chỉ số phục hồi nhiệt độ nhanh trong vòng 5 phút và chuyển đổi nhanh các mẫu thử trong vòng 1 phút giữa hai buồng được thực hiện. Công suất làm mát và công suất gia nhiệt của thiết bị được giảm bằng cách áp dụng sơ đồ loại hai buồng. Sự phát triển thành công của thiết bị kiểm tra sốc nhiệt loại hai buồng có ý nghĩa tham chiếu nhất định đối với sự phát triển của các thiết bị kiểm tra sốc nhiệt độ cỡ lớn và cỡ trung tương tự và thử nghiệm sốc nhiệt độ.