恒溫恒溫試驗箱工作原理

一、設(shè)備用途與核心功能

二、溫度控制原理

1. 加熱系統(tǒng)

• 組成：電加熱管（鎳鉻合金或不銹鋼材質(zhì)）、加熱繼電器、溫度傳感器（PT100）。
• 工作流程：
  • 控制器設(shè)定目標溫度，當(dāng)箱內(nèi)溫度低于設(shè)定值時，加熱繼電器接通，加熱管通電發(fā)熱。
  • 溫度傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)溫度，并將信號反饋至控制器，通過PID 算法調(diào)節(jié)加熱功率（如脈沖寬度調(diào)制 PWM），使溫度穩(wěn)定在設(shè)定值 ±0.5℃范圍內(nèi)。

2. 制冷系統(tǒng)

• 組成：壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、制冷劑（如 R404A）。
• 工作流程（蒸氣壓縮制冷循環(huán)）：
  1. 壓縮：壓縮機將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓氣體。
  2. 冷凝：高溫高壓氣體進入冷凝器，通過風(fēng)扇散熱，液化成中溫高壓液體。
  3. 節(jié)流：液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓，變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔铩?
  4. 蒸發(fā)：混合物進入蒸發(fā)器，吸收箱內(nèi)熱量汽化，使箱內(nèi)溫度降低；汽化后的制冷劑氣體返回壓縮機，循環(huán)往復(fù)。
• 控溫邏輯：當(dāng)箱內(nèi)溫度高于設(shè)定值時，壓縮機啟動制冷，控制器根據(jù)溫度偏差調(diào)節(jié)制冷量，避免溫度過沖。

三、濕度控制原理

1. 加濕系統(tǒng)

• 常見類型及原理：

  類型	工作原理	特點
  蒸汽加濕	電加熱水箱中的水產(chǎn)生蒸汽，通過電磁閥控制蒸汽量，直接注入箱內(nèi)提升濕度。	加濕速度快，適用于高溫高濕場景
  超聲波加濕	超聲波振蕩器將水霧化成微米級水霧，由風(fēng)扇吹入箱內(nèi)，水霧蒸發(fā)后增加濕度。	能耗低，濕度控制精度高
  濕膜加濕	水通過濕膜材料緩慢滲透，空氣流經(jīng)濕膜時吸收水分，實現(xiàn)自然蒸發(fā)加濕。	結(jié)構(gòu)簡單，適用于低濕環(huán)境

2. 除濕系統(tǒng)

• 常見類型及原理：

  類型	工作原理	特點
  制冷除濕	利用蒸發(fā)器降溫使空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水，通過排水管排出，降低濕度。	適用于溫度≥10℃的環(huán)境
  轉(zhuǎn)輪除濕	吸濕轉(zhuǎn)輪（如硅膠或分子篩）吸附空氣中的水分，再通過高溫空氣吹掃脫附水分，循環(huán)除濕。	可在低溫環(huán)境下高效除濕

• 控濕邏輯：
  • 當(dāng)箱內(nèi)濕度低于設(shè)定值時，加濕系統(tǒng)啟動；當(dāng)濕度高于設(shè)定值時，除濕系統(tǒng)啟動。控制器通過濕度傳感器（如電容式或電阻式）實時監(jiān)測，結(jié)合溫度補償（濕度與溫度相關(guān)）調(diào)整加濕 / 除濕量，確保濕度精度達 ±2% RH（高濕區(qū)）或 ±5% RH（低濕區(qū)）。

四、空氣循環(huán)系統(tǒng)

• 組成：離心風(fēng)機、風(fēng)道、導(dǎo)流板。
• 工作原理：
  • 風(fēng)機驅(qū)動箱內(nèi)空氣循環(huán)，空氣經(jīng)加熱 / 制冷段、加濕 / 除濕段后，通過導(dǎo)流板均勻分布至箱內(nèi)各區(qū)域，避免出現(xiàn)溫度和濕度死角。
  • 循環(huán)風(fēng)量與風(fēng)速設(shè)計（通常 0.5-2m/s）直接影響溫濕度均勻性，高速氣流可加速熱交換和濕氣擴散。

五、控制系統(tǒng)與安全保護

1. 控制系統(tǒng)

• 核心部件：PLC（可編程邏輯控制器）或觸摸屏控制器、PID 調(diào)節(jié)模塊。
• 工作流程：
  • 操作人員通過觸摸屏設(shè)定溫度、濕度、時間等參數(shù)，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序協(xié)調(diào)加熱、制冷、加濕、除濕部件工作。
  • 傳感器實時反饋溫濕度數(shù)據(jù)，控制器通過 PID 算法（比例 - 積分 - 微分調(diào)節(jié)）動態(tài)修正輸出，消除偏差，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

2. 安全保護裝置

• 超溫保護：獨立溫度保護器（如雙金屬片開關(guān)），當(dāng)實際溫度超過設(shè)定值 10℃時自動切斷加熱電源。
• 漏電保護：漏電斷路器檢測到漏電電流≥30mA 時立即跳閘，保障操作人員安全。
• 壓縮機保護：高低壓保護器防止制冷系統(tǒng)壓力異常，過載保護器避免電機燒毀。
• 缺水保護：水位傳感器檢測到水箱缺水時，自動停止加濕并報警。