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Chambre d'essai pour les chocs thermiques Connaissances

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Chambre d'essai pour les chocs thermiques Connaissances

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Les conditions environnementales sont les facteurs clés qui affectent la qualité et la fiabilité des équipements. Pour les équipements utilisés dans un environnement où la température de l'air ambiant change rapidement, l'impact des chocs thermiques est un facteur qui doit être pris en compte. Cet environnement entraîne une variété d'effets environnementaux typiques pour l'équipement, tels que la déformation ou la fracture des pièces, la défaillance de la protection de l'isolation, le serrage ou la relaxation des pièces mobiles, les changements des composants électriques et électroniques ou la défaillance mécanique causée par une condensation rapide ou le gel. La capacité de l'équipement à fonctionner normalement dans un environnement soumis à des chocs de température reflète directement la capacité d'adaptation de l'équipement à cet environnement.

Conformément à la méthode 503.4 (test de choc thermique) de la norme militaire américaine ML-STD-810 F, les équipements susceptibles d'être déployés dans un environnement où la température de l'air varie rapidement doivent être soumis à un test de choc thermique. La chambre d'essai doit être capable de stabiliser à nouveau les conditions d'essai dans les 5 minutes qui suivent le changement de l'élément d'essai. Le temps de conversion de l'essai est de 1 minute et l'air utilisé autour de l'élément d'essai ne doit pas dépasser 1,7 m/s.

Comment construire un équipement d'essai de choc thermique ? Quel mode d'essai est utilisé pour l'équipement ? Quel type de méthode de refroidissement est utilisé pour l'équipement ? La détermination de la capacité de refroidissement et de la capacité de chauffage de l'équipement est le principal problème à résoudre avant la construction de l'équipement.

1.Détermination du schéma d'essai

La structure de l'équipement d'essai de choc thermique comporte généralement trois types : le type à chambre unique, le type à levage vertical et le type à deux chambres horizontales. Par rapport aux trois formes susmentionnées, le type à chambre unique a une faible faisabilité et peu d'applications pratiques en raison de sa grande capacité de refroidissement et de chauffage ; le type à levage vertical évite l'influence de l'environnement externe grâce à la conversion du levage interne. Cependant, le dispositif de levage étant lui-même une charge thermique, il consomme du froid ou de la chaleur, de sorte que cette méthode est généralement applicable aux chambres d'essai à petite échelle. Le type à deux chambres horizontales réduit la charge de la chambre grâce à la conversion mutuelle entre les deux chambres, réduisant ainsi la capacité de refroidissement et la capacité de chauffage de l'équipement. Cependant, le dispositif de conversion horizontale est nécessaire et sera affecté par l'environnement extérieur. Par conséquent, le choix de la méthode d'essai doit être analysé en fonction de la situation spécifique. Pour les petits équipements, la méthode de levage vertical permet d'économiser une chambre, ce qui permet de réduire les coûts ; pour les équipements d'essai de moyenne et grande taille, tant que le schéma est raisonnable et réalisable et peut répondre aux exigences des normes nationales et militaires, le schéma d'essai horizontal à deux chambres est un meilleur choix.

2.Composition et structure de l'équipement

2.1 Composition de l'équipement

L'équipement d'essai de choc thermique est composé d'une chambre à basse température, d'une chambre à haute température, d'un système de réfrigération, d'un système de chauffage, d'un système de contrôle, d'un dispositif de conversion et d'autres équipements. La chambre à basse température fournit une plate-forme à basse température pour l'essai de choc thermique et peut également effectuer un essai à basse température indépendamment ; La chambre à haute température fournit une plate-forme à haute température pour l'essai de choc thermique et peut également effectuer un essai à haute température ; Le système de réfrigération fournit un environnement à basse température pour la chambre à basse température ; Le système de chauffage fournit un environnement à haute température pour la chambre à haute température ; Le système de contrôle complète le contrôle et la mesure de l'équipement et du processus d'essai ; Le dispositif de conversion est utilisé pour convertir l'élément d'essai pendant l'essai.

2.2 Structure de l'équipement

Afin de répondre aux exigences de l'essai de choc thermique, la structure de la chambre et le mode de circulation de l'air doivent être soigneusement conçus. La structure de la chambre à basse température doit répondre aux exigences de refroidissement rapide pendant le processus de passage de l'équipement de la température normale à la basse température requise et au choc thermique, et garantir l'uniformité du flux d'air et de la température dans la chambre ; la structure de la chambre à haute température doit répondre aux exigences de chauffage pratique de l'équipement de la température normale à la haute température requise et de chauffage rapide pendant le processus de choc thermique, et garantir l'uniformité du flux d'air et de la température dans la chambre.

Le mode de distribution de l'air est un élément important dans la conception de l'équipement. Les modes d'alimentation en air couramment utilisés comprennent l'alimentation en air par le haut et le retour d'air par le bas, ainsi que l'alimentation en air par le haut et le retour d'air par le bas. Le mode d'alimentation en air par orifice global présente les avantages d'un mélange rapide et efficace du flux d'air, d'une diffusion uniforme et parallèle du flux d'air et d'une atténuation rapide de la différence de température et de la vitesse du vent, ce qui permet une distribution plus uniforme de la température et de la vitesse de l'air dans la zone de travail. Par conséquent, le mode de circulation de l'air de la chambre à basse température et de la chambre à haute température adopte le mode de retour d'air sous l'alimentation en air à orifice plein. Le processus de circulation de l'air est le suivant : le flux d'air dans la chambre aspiré par le ventilateur est mélangé à l'air froid généré par le système de réfrigération ou à l'air chaud généré par le système de chauffage, puis entre dans la couche de stabilisation de la pression le long du conduit d'air de circulation pour rendre le flux d'air uniforme et la pression, avant d'être envoyé dans la chambre.

La chambre à basse température et la chambre à haute température adoptent une structure d'enceinte en acier et sont équipées d'une couche d'isolation. Une plaque d'orifice grandeur nature est installée à une certaine hauteur de la paroi supérieure. La plaque d'orifice grandeur nature et la paroi supérieure forment une couche de pression stable. L'extrémité avant de la chambre est la porte, et l'extrémité arrière de la chambre est équipée d'un conduit d'air de circulation et d'un ventilateur de circulation.

2.3 Dispositif de conversion

Afin de réaliser la fonction de conversion rapide, le dispositif de conversion adopte le mode de conversion de type ferroviaire, qui est composé de wagons et de wagons porte-échantillons. En tant que support de l'éprouvette, le chariot de l'éprouvette est transféré et testé entre deux chambres avec l'éprouvette ; le wagon de transfert est utilisé pour transférer rapidement l'éprouvette et le chariot de l'éprouvette d'une chambre à l'autre. La roue inférieure est réglée pour rouler sur la voie au sol, et la voie supérieure est réglée pour faciliter l'arrimage aux voies dans les deux chambres et le mouvement du chariot de l'éprouvette.

3.Détermination des processus de réfrigération et de chauffage

Actuellement, le mode de réfrigération de la chambre à basse température est généralement la réfrigération par compresseur à vapeur ou la réfrigération par air. La réfrigération par air présente les avantages suivants par rapport à la réfrigération par compresseur de vapeur : coefficient de réfrigération élevé à basse température, facilité d'obtention d'une température plus basse et large plage de régulation de la température ; elle n'est pas sensible aux fuites de l'équipement. Les petites fuites d'air ont peu d'impact sur les performances de réfrigération, et les performances de réfrigération sont relativement stables ; le réfrigérant est de l'air, sans danger pour l'environnement : fonctionnement fiable, fonctionnement simple, entretien pratique et faible coût d'exploitation. Pour les équipements d'essai de choc thermique à grande échelle, la vitesse de changement de température doit être rapide, et le refroidissement par air est un meilleur choix.

Le mode de réfrigération par surpression utilise le turbodétendeur pour la compression secondaire. Augmenter le taux d'expansion de la turbine Augmenter la chute de température de la turbine et améliorer la capacité de refroidissement. Le mode de réfrigération à pression positive ascendante présente les avantages suivants : coefficient de réfrigération élevé, bonnes performances de régulation, performances de réfrigération stables, processus de démarrage, d'arrêt et de régulation stables, puissance installée, consommation d'énergie de fonctionnement et investissement en équipement moindres ; le système adopte donc le système de réfrigération à pression positive ascendante. Le système de réfrigération de l'air est divisé en deux parties : la source d'air et la réfrigération. La partie source d'air comprend le compresseur d'air, le refroidisseur final, la tour de séchage, le séparateur d'eau, etc. La partie réfrigération comprend l'unité de turbine, le refroidisseur, le refroidisseur d'eau, le filtre, etc.

La chambre à haute température est chauffée par un chauffage électrique. Un régulateur au silicium est utilisé pour réguler et contrôler le chauffage électrique afin de réaliser un réglage progressif de la quantité de chauffage.

4.Conclusion

Grâce au mode de refroidissement par air et au dispositif de conversion de type rail, les exigences de récupération rapide de la température en 5 minutes et de conversion rapide des pièces d'essai en 1 minute entre deux chambres sont satisfaites. La capacité de refroidissement et la capacité de chauffage de l'équipement sont réduites par l'adoption du schéma à deux chambres. Le développement réussi de l'équipement d'essai de choc thermique à deux chambres a une certaine importance de référence pour le développement d'équipements d'essai de choc thermique similaires de grande et moyenne taille et pour l'essai de choc thermique.