恒溫恒溫試驗箱工作原理

一、設備用途與核心功能

二、溫度控制原理

1. 加熱系統

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

2. 制冷系統

• 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，通過風扇散熱，液化成中溫高壓液體。
  3. 節(jié)流：液體經膨脹閥節(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，吸收箱內熱量汽化，使箱內溫度降低；汽化后的制冷劑氣體返回壓縮機，循環(huán)往復。
• 控溫邏輯：當箱內溫度高于設定值時，壓縮機啟動制冷，控制器根據溫度偏差調節(jié)制冷量，避免溫度過沖。

三、濕度控制原理

1. 加濕系統

• 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生蒸汽，通過電磁閥控制蒸汽量，直接注入箱內提升濕度。	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，由風扇吹入箱內，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，空氣流經濕膜時吸收水分，實現自然蒸發(fā)加濕。	結構簡單，適用于低濕環(huán)境

2. 除濕系統

• 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成水，通過排水管排出，降低濕度。	適用于溫度≥10℃的環(huán)境
  轉輪除濕	吸濕轉輪（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：
  • 當箱內濕度低于設定值時，加濕系統啟動；當濕度高于設定值時，除濕系統啟動。控制器通過濕度傳感器（如電容式或電阻式）實時監(jiān)測，結合溫度補償（濕度與溫度相關）調整加濕 / 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

• 組成：離心風機、風道、導流板。
• 工作原理：
  • 風機驅動箱內空氣循環(huán)，空氣經加熱 / 制冷段、加濕 / 除濕段后，通過導流板均勻分布至箱內各區(qū)域，避免出現溫度和濕度死角。
  • 循環(huán)風量與風速設計（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、控制系統與安全保護

1. 控制系統

• 核心部件：PLC（可編程邏輯控制器）或觸摸屏控制器、PID 調節(jié)模塊。
• 工作流程：
  • 操作人員通過觸摸屏設定溫度、濕度、時間等參數，控制器根據預設程序協調加熱、制冷、加濕、除濕部件工作。
  • 傳感器實時反饋溫濕度數據，控制器通過 PID 算法（比例 - 積分 - 微分調節(jié)）動態(tài)修正輸出，消除偏差，實現閉環(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），當實際溫度超過設定值 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。