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Cámara de pruebas de choque térmico Conocimientos

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Cámara de pruebas de choque térmico Conocimientos

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Las condiciones ambientales son los factores clave que afectan a la calidad y fiabilidad de los equipos. En el caso de los equipos utilizados en un entorno en el que la temperatura ambiente del aire cambia rápidamente, el impacto del entorno de choque térmico es un factor que debe tenerse en cuenta. Este entorno conlleva una variedad de efectos ambientales típicos para los equipos, como la deformación o fractura de piezas, fallos de protección del aislamiento, aprisionamiento o relajación de piezas móviles, cambios de componentes eléctricos y electrónicos o fallos mecánicos causados por condensación rápida o heladas. El hecho de que el equipo pueda funcionar con normalidad en un entorno de choque térmico refleja directamente la adaptabilidad del equipo a este entorno.

Según el método 503.4 (ensayo de choque térmico) de la norma militar estadounidense ML-STD-810 F, los equipos que puedan utilizarse en un entorno con cambios rápidos de la temperatura del aire deberán someterse a un ensayo de choque térmico. La cámara de ensayo debe tener la capacidad de volver a estabilizar las condiciones de ensayo en 5 min después de cambiar la pieza de ensayo. El tiempo de conversión de la prueba es de 1 min, y el aire utilizado alrededor de la pieza de prueba no deberá superar 1,7 m/s.

¿Cómo se construye un equipo de ensayo de choque térmico? ¿Qué modo de prueba se utiliza para el equipo? ¿Qué método de refrigeración se utiliza para el equipo? Cómo determinar la capacidad de refrigeración y la capacidad de calentamiento del equipo es el principal problema a resolver antes de la construcción del equipo.

1.Determinación del esquema de prueba

La estructura de los equipos de ensayo de choque térmico suele ser de tres tipos: de cámara única, de elevación vertical y de dos cámaras horizontales. En comparación con las tres formas anteriores, el tipo de cámara única tiene poca viabilidad y pocas aplicaciones prácticas debido a su gran capacidad de refrigeración y calefacción; El tipo de elevación vertical evita la influencia del entorno externo mediante la conversión de la elevación interna. Sin embargo, como el propio dispositivo de elevación es una carga térmica, consume frío o calor, por lo que este método suele ser aplicable a cámaras de pruebas de pequeña escala. Para las cámaras de pruebas de mediana y gran escala, este método no es aplicable porque el dispositivo de elevación es demasiado pesado; El tipo horizontal de dos cámaras reduce la carga de la cámara a través de la conversión mutua entre las dos cámaras, reduciendo así la capacidad de refrigeración y la capacidad de calefacción del equipo. Sin embargo, el dispositivo de conversión horizontal es necesario y se verá afectado por el entorno exterior. Por lo tanto, la selección del método de prueba debe analizarse según la situación específica. Para equipos pequeños, el método de elevación vertical puede ahorrar una cámara, lo que puede ahorrar costes; Para equipos de prueba de mediana y gran escala, siempre que el esquema sea razonable y factible y pueda cumplir los requisitos de las normas nacionales y militares, el esquema de prueba horizontal de dos cámaras es una mejor opción.

2.Composición y estructura del equipo

2.1 Composición del equipo

El equipo de ensayo de choque térmico se compone de cámara de baja temperatura, cámara de alta temperatura, sistema de refrigeración, sistema de calefacción, sistema de control, dispositivo de conversión y otros equipos. La cámara de baja temperatura proporciona una plataforma de baja temperatura para la prueba de choque de temperatura, y también puede llevar a cabo la prueba de baja temperatura de forma independiente; La cámara de alta temperatura proporciona una plataforma de alta temperatura para la prueba de choque de temperatura, y también puede llevar a cabo la prueba de alta temperatura; El sistema de refrigeración proporciona un ambiente de baja temperatura para la cámara de baja temperatura; El sistema de calefacción proporciona un ambiente de alta temperatura para la cámara de alta temperatura; El sistema de control completa el control y la medición de los equipos y el proceso de prueba; El dispositivo de conversión se utiliza para convertir la pieza de prueba durante la prueba.

2.2 Estructura del equipo

Para cumplir los requisitos de la prueba de choque térmico, es necesario diseñar cuidadosamente la estructura de la cámara y el modo de flujo de aire. La estructura de la cámara de baja temperatura debe cumplir los requisitos de enfriamiento rápido durante el proceso del equipo desde la temperatura normal hasta la temperatura baja requerida y el choque de temperatura, y garantizar la uniformidad del flujo de aire y la temperatura en la cámara; La estructura de la cámara de alta temperatura debe cumplir los requisitos de calentamiento conveniente del equipo desde la temperatura normal hasta la temperatura alta requerida y calentamiento rápido en el proceso de choque de temperatura, y garantizar la uniformidad del flujo de aire y la temperatura en la cámara.

El modo de distribución del aire es un eslabón importante en el diseño del equipo. Los modos de suministro de aire comúnmente utilizados incluyen el suministro de aire por el lado superior y el retorno de aire por el lado inferior y el suministro de aire por el lado superior de orificio total y el retorno de aire por el lado inferior. Debido a que el modo de suministro de aire de orificio total tiene las ventajas de una mezcla rápida y buena del flujo de aire, una difusión uniforme y paralela del flujo de aire y una atenuación rápida de la diferencia de temperatura y la velocidad del viento, la distribución de la temperatura y la velocidad del aire en el área de trabajo son más uniformes. Por lo tanto, el modo de circulación de aire de la cámara de baja temperatura y la cámara de alta temperatura adopta el modo de aire de retorno bajo el suministro de aire de orificio completo. El proceso de circulación de aire es: el flujo de aire en la cámara aspirado por el ventilador se mezcla con el aire frío generado por el sistema de refrigeración o el aire caliente generado por el sistema de calefacción, y luego entra en la capa de estabilización de presión a lo largo del conducto de aire de circulación para hacer que el flujo de aire sea uniforme y con presión, y luego se envía a la cámara.

La cámara de baja temperatura y la cámara de alta temperatura adoptan una estructura de cerramiento de bastidor de acero y están equipadas con una capa de aislamiento. A cierta altura de la pared superior se instala una placa de orificio a escala real. La placa de orificio a escala real y la pared superior forman una capa de presión estable. El extremo delantero de la cámara es la puerta, y el extremo trasero de la cámara está provisto de un conducto de aire circulante y un ventilador de circulación.

2.3 Dispositivo de conversión

Con el fin de realizar la función de conversión rápida, el dispositivo de conversión adopta el modo de conversión de tipo ferroviario, que se compone de vagones de ferrocarril y vagones de probetas. Como el soporte de la pieza de prueba, el carro de la pieza de prueba se transfiere y se prueba entre dos cámaras junto con la pieza de prueba; El carro de ferrocarril de transferencia se utiliza para transferir rápidamente la pieza de prueba y el carro de la pieza de prueba de una cámara a otra. La rueda inferior está ajustada para rodar sobre la pista de tierra, y la pista superior está ajustada para facilitar el acoplamiento con las pistas de las dos cámaras y el movimiento del carro de piezas de prueba.

3.Determinación del proceso de refrigeración y calentamiento

En la actualidad, el modo de refrigeración de la cámara de baja temperatura suele ser la refrigeración por compresor de vapor o la refrigeración por aire. La refrigeración por aire tiene las siguientes ventajas en comparación con la refrigeración por compresor de vapor: alto coeficiente de refrigeración a baja temperatura, facilidad para obtener una temperatura más baja y amplio rango de regulación de la temperatura; No es sensible a las fugas del equipo. Las pequeñas fugas de aire tienen poco impacto en el rendimiento de refrigeración, y el rendimiento de refrigeración es relativamente estable; El refrigerante es aire, sin ningún daño para el medio ambiente: funcionamiento fiable, operación simple, mantenimiento conveniente y bajo coste de operación. Para los equipos de prueba de choque térmico a gran escala, se requiere que la velocidad de cambio de temperatura sea rápida, y la refrigeración por aire es una mejor opción.

El modo de refrigeración de aumento de presión positiva utiliza el turboexpansor para la compresión secundaria. Aumenta la relación de expansión de la turbina Aumenta la caída de temperatura de la turbina y mejora la capacidad de refrigeración. Como el modo de refrigeración de aumento de presión positiva tiene las ventajas de alto coeficiente de refrigeración, buen rendimiento de regulación, rendimiento de refrigeración estable, proceso de arranque y parada y regulación estables, menor potencia instalada, consumo de energía de funcionamiento e inversión en equipos, el sistema adopta el sistema de refrigeración de aumento de presión positiva. El sistema de refrigeración de aire se divide en dos partes: fuente de aire y refrigeración. La parte de fuente de aire incluye unidad de compresor de aire, postenfriador, torre de secado, separador de agua, etc; La parte de refrigeración incluye unidad de turbina, refrigerador, enfriador de agua, filtro, etc.

La cámara de alta temperatura se calienta mediante un calentador eléctrico; el regulador controlado de silicio se utiliza para regular y controlar el calentador eléctrico para realizar el ajuste continuo de la cantidad de calefacción.

4.Conclusión

Mediante el modo de refrigeración por aire y el dispositivo de conversión de tipo pista, se cumplen los requisitos del índice de recuperación rápida de la temperatura en 5 minutos y conversión rápida de las piezas de prueba en 1 minuto entre dos cámaras. La capacidad de enfriamiento y la capacidad de calentamiento del equipo se reducen adoptando el esquema de tipo de dos cámaras. El desarrollo exitoso del equipo de prueba de choque de temperatura de tipo de dos cámaras tiene cierta importancia de referencia para el desarrollo de equipos similares de prueba de choque de temperatura de tamaño grande y mediano y la prueba de choque de temperatura.