Conoscenza della camera di prova per gli shock termici

Conoscenza della camera di prova per gli shock termici

Le condizioni ambientali sono i fattori chiave che influenzano la qualità e l'affidabilità delle apparecchiature. Per le apparecchiature utilizzate in ambienti in cui la temperatura ambiente cambia rapidamente, l'impatto degli shock termici è un fattore da tenere in considerazione. Questo ambiente comporta una serie di effetti ambientali tipici per le apparecchiature, come la deformazione o la frattura delle parti, il guasto della protezione dell'isolamento, il bloccaggio o il rilassamento delle parti in movimento, le modifiche dei componenti elettrici ed elettronici o i guasti meccanici causati dalla rapida condensazione o dal gelo. La capacità dell'apparecchiatura di funzionare normalmente in condizioni di shock termico riflette direttamente l'adattabilità dell'apparecchiatura a questo ambiente.

Secondo il metodo 503.4 (test di shock termico) dello standard militare americano ML-STD-810 F, le apparecchiature che possono essere impiegate in un ambiente con rapidi cambiamenti di temperatura dell'aria devono essere sottoposte a un test di shock termico. La camera di prova deve essere in grado di stabilizzare nuovamente le condizioni di prova entro 5 minuti dal cambio del pezzo in prova. Il tempo di conversione del test è di 1 minuto e l'aria utilizzata intorno al pezzo da testare non deve superare 1,7 m/s.

Come si costruisce un'apparecchiatura per il test degli shock termici? Quale modalità di test viene utilizzata per l'apparecchiatura? Che tipo di metodo di raffreddamento viene utilizzato per l'apparecchiatura? Come determinare la capacità di raffreddamento e di riscaldamento dell'apparecchiatura è il problema principale da risolvere prima della costruzione dell'apparecchiatura.

1.Determinazione dello schema di prova

La struttura delle apparecchiature per il test degli shock termici è solitamente di tre tipi: a camera singola, a sollevamento verticale e a due camere orizzontali. Rispetto alle tre forme precedenti, il tipo a camera singola ha una scarsa fattibilità e poche applicazioni pratiche a causa della sua grande capacità di raffreddamento e riscaldamento; il tipo a sollevamento verticale evita l'influenza dell'ambiente esterno attraverso la conversione del sollevamento interno. Tuttavia, poiché il dispositivo di sollevamento stesso è un carico termico, consuma freddo o calore, questo metodo è generalmente applicabile a camere di prova di piccole dimensioni. Il tipo a due camere orizzontali riduce il carico della camera attraverso la conversione reciproca tra le due camere, riducendo così la capacità di raffreddamento e di riscaldamento dell'apparecchiatura. Tuttavia, il dispositivo di conversione orizzontale è necessario e sarà influenzato dall'ambiente esterno. Pertanto, la scelta del metodo di prova deve essere analizzata in base alla situazione specifica. Per le apparecchiature di piccole dimensioni, il metodo di sollevamento verticale consente di risparmiare una camera, con conseguente risparmio sui costi; per le apparecchiature di prova di medie e grandi dimensioni, purché lo schema sia ragionevole e fattibile e possa soddisfare i requisiti degli standard nazionali e militari, lo schema di prova orizzontale a due camere è la scelta migliore.

2.Composizione e struttura dell'apparecchiatura

2.1 Composizione dell'apparecchiatura

L'apparecchiatura per il test di shock termico è composta da camera a bassa temperatura, camera ad alta temperatura, sistema di refrigerazione, sistema di riscaldamento, sistema di controllo, dispositivo di conversione e altre apparecchiature. La camera a bassa temperatura fornisce una piattaforma a bassa temperatura per il test di shock termico e può anche condurre test a bassa temperatura in modo indipendente; la camera ad alta temperatura fornisce una piattaforma ad alta temperatura per il test di shock termico e può anche condurre test ad alta temperatura; il sistema di refrigerazione fornisce un ambiente a bassa temperatura per la camera a bassa temperatura; il sistema di riscaldamento fornisce un ambiente ad alta temperatura per la camera ad alta temperatura; il sistema di controllo completa il controllo e la misurazione dell'apparecchiatura e del processo di test; il dispositivo di conversione viene utilizzato per convertire il pezzo in prova durante il test.

2.2 Struttura dell'apparecchiatura

Per soddisfare i requisiti del test di shock termico, è necessario progettare attentamente la struttura della camera e la modalità di flusso dell'aria. La struttura della camera a bassa temperatura deve soddisfare i requisiti di raffreddamento rapido durante il processo di passaggio dell'apparecchiatura dalla temperatura normale alla bassa temperatura richiesta e allo shock termico, e garantire l'uniformità del flusso d'aria e della temperatura nella camera; la struttura della camera ad alta temperatura deve soddisfare i requisiti di riscaldamento conveniente dell'apparecchiatura dalla temperatura normale all'alta temperatura richiesta e di riscaldamento rapido nel processo di shock termico, e garantire l'uniformità del flusso d'aria e della temperatura nella camera.

La modalità di distribuzione dell'aria è un elemento importante nella progettazione delle apparecchiature. Le modalità di alimentazione dell'aria comunemente utilizzate comprendono l'alimentazione dell'aria sul lato superiore e il ritorno dell'aria sul lato inferiore e l'alimentazione dell'aria sul lato superiore a orifizio completo e il ritorno dell'aria sul lato inferiore. Poiché la modalità di alimentazione dell'aria a orifizio completo presenta i vantaggi di una rapida e buona miscelazione del flusso d'aria, di una diffusione uniforme e parallela del flusso d'aria e di una rapida attenuazione della differenza di temperatura e della velocità del vento, la temperatura e la distribuzione della velocità dell'aria nell'area di lavoro sono più uniformi. Pertanto, la modalità di circolazione dell'aria della camera a bassa temperatura e della camera ad alta temperatura adotta la modalità di ritorno dell'aria con alimentazione dell'aria a orifizio completo. Il processo di circolazione dell'aria è il seguente: il flusso d'aria nella camera aspirato dal ventilatore viene miscelato con l'aria fredda generata dal sistema di refrigerazione o con l'aria calda generata dal sistema di riscaldamento, quindi entra nello strato di stabilizzazione della pressione lungo il condotto dell'aria di circolazione per rendere il flusso d'aria uniforme e in pressione, quindi viene inviato nella camera.

La camera a bassa temperatura e la camera ad alta temperatura adottano una struttura in acciaio e sono dotate di uno strato isolante. Un orifizio in scala reale è installato a una certa altezza dalla parete superiore. L'orifizio in scala reale e la parete superiore formano uno strato di pressione stabile. L'estremità anteriore della camera è il cancello, mentre l'estremità posteriore della camera è dotata di un condotto dell'aria di circolazione e di un ventilatore di circolazione.

2.3 Dispositivo di conversione

Per realizzare la funzione di conversione rapida, il dispositivo di conversione adotta la modalità di conversione su rotaia, composta da vagoni ferroviari e vagoni campione. Come supporto del provino, il carrello porta provini viene trasferito e testato tra due camere insieme al provino; il vagone ferroviario di trasferimento viene utilizzato per trasferire rapidamente il provino e il vagone porta provini da una camera all'altra. La ruota inferiore è impostata per rotolare sulla pista di terra, mentre la pista superiore è impostata per facilitare l'aggancio con i binari delle due camere e il movimento del carrello portapezzi.

3.Determinazione del processo di refrigerazione e riscaldamento

Attualmente, la modalità di refrigerazione della camera a bassa temperatura è solitamente la refrigerazione con compressore a vapore o la refrigerazione ad aria. Rispetto alla refrigerazione con compressore a vapore, la refrigerazione ad aria presenta i seguenti vantaggi: elevato coefficiente di refrigerazione a bassa temperatura, facilità nell'ottenere una temperatura inferiore e ampio intervallo di regolazione della temperatura; non è sensibile alle perdite dell'apparecchiatura. Le piccole perdite d'aria hanno un impatto minimo sulle prestazioni di refrigerazione e le prestazioni di refrigerazione sono relativamente stabili; il refrigerante è l'aria, senza alcun danno per l'ambiente: funzionamento affidabile, funzionamento semplice, manutenzione conveniente e basso costo di funzionamento. Per le apparecchiature di prova per shock termici su larga scala, la velocità di variazione della temperatura deve essere rapida e il raffreddamento ad aria è la scelta migliore.

La modalità di refrigerazione a pressione positiva utilizza il turboespansore per la compressione secondaria. Aumenta il rapporto di espansione della turbina Aumenta la caduta di temperatura della turbina e migliora la capacità di raffreddamento. Poiché la modalità di refrigerazione con aumento della pressione positiva presenta i vantaggi di un elevato coefficiente di refrigerazione, buone prestazioni di regolazione, prestazioni di refrigerazione stabili, processi di avvio e arresto e di regolazione stabili, minore potenza installata, consumo di energia operativa e investimento in apparecchiature, l'impianto adotta il sistema di refrigerazione con aumento della pressione positiva. Il sistema di refrigerazione ad aria è diviso in due parti: sorgente d'aria e refrigerazione. La parte della sorgente d'aria comprende l'unità del compressore d'aria, il post-refrigeratore, la torre di essiccazione, il separatore d'acqua, ecc; la parte della refrigerazione comprende l'unità della turbina, il refrigeratore, il raffreddatore d'acqua, il filtro, ecc.

La camera ad alta temperatura è riscaldata da un riscaldatore elettrico; il regolatore controllato al silicio è utilizzato per regolare e controllare il riscaldatore elettrico e realizzare la regolazione continua della quantità di riscaldamento.

4.Conclusione

Grazie alla modalità di raffreddamento ad aria e al dispositivo di conversione a binario, sono stati realizzati i requisiti dell'indice di rapido recupero della temperatura entro 5 minuti e di rapida conversione dei pezzi di prova entro 1 minuto tra due camere. La capacità di raffreddamento e la capacità di riscaldamento dell'apparecchiatura sono ridotte grazie all'adozione dello schema a due camere. Il successo dello sviluppo dell'apparecchiatura per il test di shock termico a due camere ha un certo significato di riferimento per lo sviluppo di apparecchiature simili per il test di shock termico di grandi e medie dimensioni e per il test di shock termico.