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[align=center][size=18px]东莞高低温湿热试验箱的湿热交换原理 [/size][/align][size=18px]在环境试验设备领域,东莞皓天高低温湿热试验箱以其精准的温度和湿度控制能力,为众多行业的产品质量检测和可靠性评估提供了关键支持。要深入理解其性能优势,就必须探究其湿热交换原理。[/size][img=,690,1058]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/07/202407111653377897_3189_6279606_3.jpg!w690x1058.jpg[/img][size=18px]技术参数如下:[/size][size=18px]型号:SMA-50PF [/size][size=18px]工作室尺寸:W×D×H 350×350×400 [/size][size=18px]立式外形尺寸570×950×1380[/size][size=18px]卧式外形尺寸1050×930×1050×890[/size][size=18px]温度范围:[/size][size=18px]0℃→150℃[/size][size=18px]湿度范围:20%~98%R.H 20~98%RH(温度在25℃~80℃时)[/size][size=18px]温度均匀度:[/size] [size=18px]≤2℃ (空载时)[/size][size=18px]湿度均匀度:2.5%R.H +2% -3%R.H[/size][size=18px]温度波动度:≤±0.5℃ (空载时)[/size][size=18px]湿度波动度:±2%[/size] [size=18px]温度偏差:≤±2℃ [/size][size=18px]湿度偏差:≤±2%[/size][size=18px]降温速率:0.7~1.2℃/min[/size][size=18px]升温速率:1.0~3.5℃/min +20℃~150℃ 约30min 可按需定制[/size][size=18px]时间设定范围:0~999 小时h [/size][size=18px]电源电压: AC220V±10% 50/60Hz [/size][img=,690,655]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/07/202407111653545483_1842_6279606_3.jpg!w690x655.jpg[/img][size=18px]高低温湿热试验箱的湿热交换过程是一个复杂而精妙的物理现象。其核心原理基于热量和水分的传递与交换。[/size][size=18px]首先,热量交换主要通过三种方式实现:热传导、热对流和热辐射。在试验箱内部,热传导发生[/size][size=18px]在固体部件之间,例如箱壁与内部空气之间。金属材质的箱壁具有良好的导热性能,使得箱内温度能够相对均匀地分布。[/size][size=18px]热对流则是通过空气的流动来传递热量。试验箱内部的风扇强制推动空气循环,使热空气和冷空气充分混合,从而实现快速的温度均衡。这种对流作用在较大的空间内效果稳定,能够确保不同位置的样品受到均匀的温度影响。[/size][size=18px]热辐射在湿热交换中也起着一定作用,尽管相对较次要。高温物体向低温物体发射红外线,实现热量的传递。[/size][size=18px]在湿度控制方面,主要依靠水分的蒸发和凝结来实现。当试验箱需要增加湿度时,通常采用蒸汽加湿或喷雾加湿的方式。蒸汽加湿是将水蒸气直接引入箱内,增加空气中的水分含量;喷雾加湿则是通过将水雾化成微小颗粒,然后喷射到箱内,这些微小的水雾颗粒迅速蒸发,从而提高空气湿度。[/size][size=18px]相反,当需要降低湿度时,一般通过制冷除湿的方法。制冷系统降低空气温度,使得空气中的水分达到饱和并凝结成水滴,然后通过排水系统排出箱外,从而降低空气的湿度。[/size][size=18px]为了精确控制温度和湿度,东莞高低温湿热试验箱配备了先进的传感器和控制系统。传感器能够实时监测箱内的温度和湿度变化,并将数据反馈给控制系统。控制系统根据预设的参数和反馈数据,精确调节加热、制冷、加湿和除湿等功能模块的工作状态,以维持试验箱内稳定的温湿度环境。[/size][size=18px]例如,当传感器检测到温度过高时,控制系统会启动制冷系统,降低箱内温度;若湿度低于设定值,加湿系统会相应启动。这种精准的反馈调节机制确保了试验结果的准确性和可靠性。[/size][size=18px]此外,良好的密封性能和合理的风道设计也是保证湿热交换效果的重要因素。密封性能可以防止外界环境对箱内温湿度的干扰,而合理的风道设计则有助于空气的均匀流动和湿热交换的高效进行。[/size][size=18px]东莞高低温湿热试验箱的湿热交换原理是一个涉及多种物理过程和精确控制技术的综合体系。通过深入理解和不断优化这些原理和技术,使得试验箱能够为各行业提供更加准确、可靠的环境模拟条件,为产品质量的提升和技术创新提供有力保障。[/size]
[size=16px][color=#339999][b]摘要:针对燃料电池质子交换膜高低温退化机理表征,基于德国慕尼黑工业大学团队提出的替代环境试验箱的TEC半导体制冷温控方案及其功能指标,本文给出此方案具体实施内容的补充,详细介绍了用于TEC半导体制冷温控系统的PID调节器和大功率电源驱动器。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][img=燃料电池质子交换膜高低温性能测试中的TEC温度控制解决方案,600,403]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070908318537_6710_3221506_3.jpg!w690x464.jpg[/img][/size][/align][b][size=16px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 燃料电池聚合物电解质膜或质子交换膜(PEM)的性能和耐久性对工作温度十分敏感,为了研究退化机理和考核退化性能,必须在较宽的高低温环境下对质子交换膜进行各种性能测试。目前测试中所采用的高低温测试环境大多为环境试验箱,在环境试验箱中进行测试试验除了设备昂贵和耗时长之外,关键是环境试验箱的测试环境与实际应用相比不具有代表性,这主要是因为电池在低温启动以及正常运行的实际使用期间PEM表面是不均匀的温度分布,而这种温度不均匀性会导致电池的性能下降和退化,故环境试验箱温度控制方法缺乏模拟PEM表面温度梯度的能力。[/size][size=16px] 为了准确模拟出质子交换膜实际使用过程中的温度不均匀性分布以及相应的高低温交变试验环境,德国慕尼黑工业大学的研究团队[1]提出了采用TEC半导体制冷的技术方案,整个测试装置结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][img=质子交换膜退化性能高低温试验装置结构示意图,690,469]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070910015558_3661_3221506_3.jpg!w690x469.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 质子交换膜退化性能高低温试验装置结构示意图[1][/b][/color][/size][/align][size=16px] 图1所示测试系统的核心部分——TEC半导体制冷型温控装置的详细结构如图2所示[2]。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=TEC温控装置结构示意图,500,444]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070910471523_3799_3221506_3.jpg!w690x613.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 TEC温控装置结构示意图[2][/b][/color][/size][/align][size=16px] 从文献[2]中的描述可知,TEC温控装置具备的功能和相关指标如下:[/size][size=16px] (1)上下布置有两组TEC制冷片,分别用两个PID控制器进行控温。控制器具有可编程控制能力,以实现-10℃~80℃之间的温度交变控制。[/size][size=16px] (2)温控装置加热时的温度变化速率为24℃/min,冷却时的温度变化速率可达到17℃/min,整个温区内的控温精度可达到±0.3℃。[/size][size=16px] (3)针对50平方厘米和285平方厘米两种规格的质子交换膜测试,配备了不同结构、规格尺寸和数量的TEC模组,总功率分别为2×240W和2×1280W。[/size][size=16px] (4)由于质子交换膜高低温退化性能测试装置还需进行加载压力、气压压力、气体流速等参数的自动控制,因此PID温控器具有通讯能力,以便上位机进行多参数的设置和控制。[/size][size=16px] (5)除了上述温控精度和动态变化性能之外,采用了TEC半导体制冷模组的温控装置可实现高达70℃的纵向温度梯度,由此扩大了电池测试的范围,且使用较低成本和较小空间的方式来模拟不同的扰动效应或进行温度交变试验,[/size][size=16px] 针对上述TEC温控装置具备的功能和相关指标,本文将给出更具体的实施方案,由此给出燃料电池质子交换膜高低温退化机理表征测试装置中温控系统的全貌。[/size][b][size=16px][color=#339999]2. 解决方案[/color][/size][/b][size=16px] 针对上述TEC温控装置具备的功能和相关指标,本文给出的具体实施方案如图3所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=TEC温控装置具体实施方案示意图,690,211]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/03/202303070911235598_2631_3221506_3.jpg!w690x211.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 TEC温控装置具体实施方案示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图3所示的实施方案具体包含以下几部分内容:[/size][size=16px] (1)执行机构:为了实现TEC的加热制冷功能,除了需要对TEC模组的加载电流进行自动调节之外,还需在调节过程中能自动改变电流方向,为此实施方案中配备了双向电源驱动器。双向电源驱动器接收加热和制冷控制信号,并根据控制信号大小和方向输出相应的工作电流。另外,根据所配备的TEC模组功率配备相应的双向电源驱动器以满足额定电流要求。[/size][size=16px] (2)温度传感器:温度传感器是决定温度控制精度的关键因素之一,因此本方案中配置了铂电阻温度计,使得温度传感器的温度分辨率能达到0.05℃以及测温精度能达到0.1~0.2℃。[/size][size=16px] (3)高精度PID控制器:决定温度控制精度的另一个关键因素是温度控制器的数据采集精度、控制算法和控制输出精度。为此,在本解决方案中采用了目前控制精度较高的VPC2021-1系列的工业用PID程序调节器,除具有不超过96mm×96mm×87mm的小巧尺寸外,关键是此PID调节器的模数转换AD为24位、数模转换DA为16位、双精度浮点运行运算以及0.01%的最小输出百分比,并可对控制程序进行编辑设计,适合质子交换膜高低温退化试验在全温度量程内交变温度的程序控制。同时,此调节器采用了高级无超调PID控制模式,并具有PID参数自整定功能,结合高精度的数据采集和控制输出,可实现十分精细的温度变化调节和控制。另外,此调节器附带功能强大的计算机软件,通过计算机运行此软件可快速进行PID控制器的远程设置和运行操作,同时能图形化的显示和记录所有设置参数、控制程序曲线和温度控制变化曲线。[/size][size=16px] 总之,本文所述解决方案中所采用的TEC高低温温控系统,已经成为高精度可编程温度控制的一种标准和通用性方案,完全适用于质子交换膜高低温退化表征试验过程中的温度精密控制。[/size][b][size=16px][color=#339999]3. 参考文献[/color][/size][/b][size=16px][1] Sabawa J P, Bandarenka A S. Investigation of degradation mechanisms in PEM fuel cells caused by low-temperature cycles[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, 46(29): 15951-15964.[/size][size=16px][2] Sabawa J P, Haimerl F, Riedmann F, et al. Dynamic and precise temperature control unit for PEMFC single‐cell testing[J]. Engineering Reports, 2021, 3(8): e12345.[/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
冷凝水试验箱控制器采用日本原装进口“优易控”品牌温湿度仪表,7英寸高清真彩液晶触摸显示屏,带给您触觉和视觉的尊贵与舒适; 冷凝水试验箱控制器功能介绍: 1、具有1000段程式、每段可循环999步骤的容量,每段设定最大值为99小时59分;10组程序链接功能; 2、控制器可存储600天内历史数据(24小时运行状态下,记录间隔1min以上,温湿度数据同时记录时),且可回放上传的控制内历史数据曲线; 3、可随时插入U盘导出或上传数据,并可通过随机赠送软件在电脑查看或转成EXCEL格式; 4、仪表配备USB端口,可直接通过端口驱动微型打印机预览及打印(选配); 5、控制器面板标配有10M/100M以太网络接口,自动获取IP地址远程控制。可支持实时监控、历史曲线回放、程序编辑、FTP上传下载、历史故障查看、远程定值/程序控制等功能;