高低溫濕熱交變試驗箱工作原理

高低溫濕熱交變試驗箱是用于模擬高溫、低溫、濕度交替變化環境的設備，主要用于測試材料、零部件或整機在復雜氣候條件下的性能穩定性。其工作原理涉及溫度控制、濕度控制及環境交變三個核心模塊，以下是詳細解析：

一、整體工作邏輯

通過溫控系統和濕控系統的協同作用，在密閉試驗箱內形成目標溫濕度環境，并根據設定程序實現交變，同時通過控制系統實時監測與調節，確保環境參數符合試驗要求。

二、核心系統工作原理

1. 溫度控制原理

升溫模塊

通過電加熱管（鎳鉻合金等材質）通電發熱，熱量經風扇強制循環，均勻分布至箱內空間。

控制系統根據溫度傳感器（如 PT100 熱電阻）反饋的實時溫度，與設定值對比后，通過固態繼電器或調壓器調節加熱功率，實現升溫與恒溫控制。

降溫模塊

采用壓縮機制冷系統，原理類似空調：

壓縮機將低溫低壓制冷劑（如 R404A）壓縮成高溫高壓氣體；

冷凝器將氣體散熱冷凝為液態，釋放熱量至箱外；

膨脹閥使液態制冷劑降壓膨脹，變為低溫低壓液體 / 氣體混合物；

蒸發器中制冷劑吸熱汽化，吸收箱內熱量，實現降溫；

風扇將蒸發器冷量吹入箱內，通過 PID 控制調節壓縮機啟停或變頻運行，精準控制降溫速率與溫度。

溫度均勻性保障

箱內設置風道和循環風扇，強制空氣對流，減少溫度梯度；加熱與制冷模塊分布在箱體兩側或背部，避免局部過熱 / 過冷。

2. 濕度控制原理

加濕模塊

蒸汽加濕（常用）：通過電加熱水箱中的水產生蒸汽，經管道送入箱內。控制系統根據濕度傳感器（如電容式或電阻式傳感器）反饋，調節蒸汽發生量，實現濕度控制。

噴霧加濕：將水霧化后噴入箱內，適用于低濕度場景，但濕度均勻性略差。

除濕模塊

制冷除濕：當箱內濕度高于設定值時，降溫系統啟動，使空氣溫度降至露點以下，水蒸氣凝結成水排出，再通過升溫恢復目標溫度（避免溫度過低影響試驗）。

分子篩除濕（可選）：利用分子篩物理吸附水分，適用于低濕度高精度場景，通過加熱分子篩再生重復使用。

3. 交變環境實現原理

程序設定與執行

用戶通過控制面板或上位機軟件設定溫濕度變化曲線（如升溫速率、保溫時間、濕度波動范圍等），形成 “交變程序”。

控制系統按程序順序觸發加熱、制冷、加濕、除濕模塊動作，例如：

從 25℃/50% RH 升溫至 80℃/90% RH，保持 2 小時；

快速降溫至 - 20℃/30% RH，保持 1 小時；

重復循環指定次數。

動態補償技術

溫濕度交變時，系統會根據歷史數據和實時變化速率，提前調整設備輸出（如預加熱、預加濕），減少過沖或滯后，確保參數快速穩定在目標值。

三、關鍵組件與功能

四、應用場景與典型標準

應用領域：電子電器（如芯片、電路板）、汽車零部件（耐高低溫測試）、航空航天材料、塑膠制品（抗老化測試）等。

參考標準：GB/T 2423.3（恒定濕熱試驗）、GB/T 2423.4（交變濕熱試驗）、IEC 60068-2-30（環境試驗標準）等。

五、關鍵技術參數

溫度范圍：常見 - 40℃~150℃，設備可達 - 70℃~200℃；

濕度范圍：20%~98% RH（低溫時濕度下限受露點限制）；

升降溫速率：1℃/min~10℃/min（可調，快速溫變試驗箱可達 20℃/min 以上）；

均勻性：溫度 ±1℃，濕度 ±3% RH（空載條件下）。

總結

高低溫濕熱交變試驗箱通過 “溫控 - 濕控 - 程序控制” 的協同工作，模擬自然環境中的氣候交變，為材料與產品的可靠性測試提供標準化環境。其核心在于精準的溫濕度控制算法、高效的熱濕交換系統，以及動態補償技術，確保試驗結果的可重復性與準確性。