Испытание на Теплоустойчивость

Технические данные термобарокамер типа МПС:

1.Диапазоны температур:

от +100 до —70° С при употреблении «Ф-22»;

от +100° С до —65° С при употреблении «Ф-12».

2. Диапазон давления от 760 мм рт. ст. до 3—4 мм рт. ст.

3. Время охлаждения от 1 + 20 до —70° С около 2—3 ч.

4. Скорость изменения температуры при охлаждении 0,5°/мин.

5. Время нагревания от —70 до +100° С около 1—3 ч.

6. Скорость изменения температуры при нагреве 2°/мин.

7. Точность поддержания температуры в камере 1,5—2° С.

8. Время достижения вакуума 3—4 мм рт. ст. примерно через 0,5 ч.

Все данные о временах охлаждения и нагревания относятся к эксплуатации камеры при нормальном атмосферном давлении при применении в качестве хладоагента фреона-22 и при условии, что термическое влияние испытываемых изделий не учитывается. При употреблении фреона-12 все названные данные соответственно уменьшаются.

Питание установки осуществляется трехфазным током, частотой 50 Гц, напряжением 380 в. Потребляемая мощность зависит от рабочего объема камеры.

Другим видом комбинированных камер являются тепловлагокамеры. Тепловлагокамеры типа ТВ К (рис. 3-3) выполнены в виде шкафа прямоугольной формы, наружный и внутренний кожух которого сделан из листовой стали. Пространство между кожухами заполнено теплоизоляцией. Загрузку изделий в камеру производят через дверь со смотровым окном, имеющим тройные стекла. Камера ТВК-2 позволяет подводить к испытываемым изделиям от внешних источников испытательные напряжения в режиме тепла от 3 до 300 в постоянного тока или от 3 до 2 000 в переменного тока, а в режиме влажности — от 36 до 1 000 в постоянного тока или от 36 до 600 в переменного тока. Для этой цели на левой стенке расположены 36 электродов.

Получение необходимой температуры в камере 1 достигается с помощью безынерционного электронагревателя. 2. Максимальная температура нагрева +100° С. Скорость повышения температуры 1—2° С в минуту. Неравномерность нагрева не более ±2° С. Равномерное распределение тепла по всему объему камеры достигается циркуляцией и перемешиванием с помощью осевого вентилятора 9. Увлажнение воздуха в испытательной камере достигается испарителем влаги 5 с нагревателем 6, расположенным вне камеры. Определенный режим влажности достигается принудительной циркуляцией воздуха вентилятором 7 через испаритель 5. Относительная влажность может достигать 98% при температуре окружающего воздуха от +15 до +60° С. Скорость повышения относительной влажности не менее 0,25% в минуту. Возможная неравномерность тела ±2%. Контроль, регулирование и автоматическое поддержание заданных температуры и влажности обеспечивается «сухим» 8 и «влажным» 9 контактными термометрами.

Рис. 3-3. Схема устройства тепловлагокамеры ТВК-1.

Контактные термометры представляют собой ртутные термометры, в капиллярах которых проволоки. Подвижные контакты устанавливают в соответствующие положения так, что повышение или понижение температуры приводит к замыканию или размыканию соответствующих контактов. Возможная схема автоматического регулирования температуры с помощью контактных термометров представлена на рис. 3-4.

Ток от выпрямителя СВ через контакты промежуточных реле Р1 и Р2 (работающих на размыкание) поступает в обмотки сильноточных реле главного контактора К-1 и контактора К-2. При достижении установленной температуры контакт термометра КТ1 замыкается, обмотка поляризованного реле Рп1 оказывается под током, реле Р1 срабатывает, разрывая цепь питания контактора КС который в свою очередь отключает все нагревательные элементы, а также электродвигатель ЭД вентилятора. Одновременно зажигается лампа сигнализации о достижении заданной температуры.

Понижение температуры вызывает размыкание кон-такта термометра КТ1. Если по каким-либо причинам температура поднимается на 5° С сверх заданной, замыкается контакт термометра КТ2 и обмотка поляризованного реле Рп2 оказывается под током. Срабатывает реле Р2 и разрывается цепь питания контактора К2, отключающего 25% мощности нагревательных элементом НЭ.

В оборудование камеры также входит блок коммутации, обеспечивающий автоматическое снятие всех напряжений, подводимых й снимаемых с изделий, при открывании двери. В тепловлагокамере ТВК-1 была предусмотрена возможность получения температуры на 10—20° ниже температуры окружающей среды за счет пропускания охлаждающей воды или сжиженного газа по калориферу 4.

Помимо рассмотренных камер, находят применение камеры комнатного типа, предназначенные главным образом для испытаний изделий в условиях тропического климата. В этих камерах воздух нагревается при помощи горячего воздуха, циркулирующего по рубашке, или нагревателями, расположенными в камере в зоне обдува воздухом от вентилятора. Мощность нагревательных средств зависит от теплопотерь, определяемых в значительной степени теплопередачей стенок. Уменьшение потерь достигается выполнением хорошей теплоизоляции, в качестве которой можно рекомендовать шлаковату, обладающую малой влагоемкостью и стойкостью против гниения.

Рис. 3-4. Схема автоматического регулирования температуры с помощью контактных термометров.

КТ1 и КТ2 контактные термометры; Рп1 и Рп2 — поляризованные реле; Р1 и Р2 промежуточные реле; К1—главный контактор; К2 — контактор обмотки, регулирующий температуру; ЭД — электродвигатель; СВ — селеновый выпрямитель . В – автотрансформатор; Пр1 и Пр2 — предохранители; В1 — главный выключатель; В2 — выключатель электродвигателя вентилятора; пометки 75% и 25% отвечают соответствующей мощности нагревательных элементов.

Температура воздуха в таких камерах может достигать + 50° при относительной влажности до 98%. Камеры должны иметь автоматические устройства, обеспечивающие поддержание постоянства установленных режимов. (О способах увлажнения воздуха Ъ данных камерах изложено в § 3-4.)

Как указывалось выше, температура в камерах может измеряться ртутными термометрами, получившими широкое распространение благодаря своей простоте, сравнительно высокой точности и удобству эксплуатации. К недостаткам ртутных термометров можно отнести трудность устранения влияния внешней среды, термическую инерционность и непостоянство показаний. Однако указанные недостатки поддаются строгому учету и могут быть устранены введением соответствующих поправок.

Помимо ртутных термометров, измерение температуры в испытательных камерах, а в ряде случаев и для непосредственного измерения тепловых режимов испытываемых изделий могут применяться терморезисторы, термопары, термокарандаши и термокраски. Иногда для автоматической регулировки температуры могут применяться биметаллические регуляторы.

Измерение температуры с помощью терморезисторов основано на свойстве металлов и специальных полупроводниковых материалов изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Применение полупроводниковых терморезисторов, обладающих на порядок более высоким температурным коэффициентом, позволяет получить примерно на порядок более высокую чувствительность. Малые размеры и теплоемкость терморезисторов обеспечивают их малую термическую инертность. Основным недостатком термо резисторов, особенно полупроводниковых, является их склонность к старению после определенного срока служим, ведущая к нарушению калибровки и уменьшению чувствительности.

Рис. 3-5. Схема измерения температур с помощью терморезисторов.

R1, R2, R3, R4 — резисторы; R6, R7, R8, R9, R10 — терморезисторы; R5 — регулировочный резистор; T1— тумблер подключения терморезисторов; П1 — переключатель терморезисторов.

Терморезисторы могут использоваться либо в простой схеме, где они включаются последовательно с соответствующим измерительным прибором и источником напряжения, либо в мостовой схеме (рис. 3-5). В одно из плеч мостовой схемы включается термодатчик, а в диагональ моста или низкоомный прибор магнитоэлектрической системы, или электронный вольтметр, повышающий чувствительность системы. Практически установлено, что погрешность измерения температуры с помощью терморезисторов не превышает ±1°С.

Другим достаточно простым, надежным и удобным средством является способ измерения температуры с помощью термопары. Термопара состоит из двух разнородны металлических проводов, соединенных на одном конце пайкой, сваркой или скручиванием. Указанное место соединения проводов принято называть горячим спаем, в противоположность холодному спаю, образованному двумя другими концами (рис. 3-6). При помещении горячего спая в место измерения темпера-туры, а холодного — в нормальные условия или в ванну с тающим льдом между двумя спаями образуется разность температур, которая вызовет ток в замкнутой цепи. Поскольку возникающая э. д. с. зависит от разности температур двух спаев и применяемых металлов, то возникает необходимость поддерживать постоянной температуру «опорного» холодного спая. Если холодный спай включается в измерительный прибор, то опорная температура равна температуре воздуха в комнате. Помещение холодного спая в ванну с тающим льдом при температуре 0°С повышает точность и исключает необходимость определения комнатной температуры. Измерение термотока или термо-э. д. с. может производиться гальванометрами и ручными или автоматическими потенциометрами.

Рис. 3-6. Схема термопарного измерителя температур.

1— горячий (рабочий) спай; 2 — холодный (свободный) спай; 3 — константановый провод; 4 — медный провод; 5 — переключатель; 6 — измерительный прибор; 7 — сосуд Дьюара с тающим, льдом.

В зависимости от диапазона измеренных температур термопары могут быть составлены из пар хромель-копель, хромель-алюмель и др. Термопары позволяют измерять температуры в любом требуемом диапазоне; погрешность измерения составляет менее 1% от измеряемой величины. При быстром нагреве за счет тепловой инерции погрешность может возрастать. Измерение температуры с помощью термокрасок и термокарандашей основано на свойстве веществ, входящих в их состав, определенным образом изменять свой цвет при воздействии тепла. Эти способы применяются при измерении высоких температур (до 600—720°С) с погрешностью от 5 до 30°С.

Автоматическая регулировка температуры с помощью биметаллического регулятора основана на свойстве полоски из биметалла изгибаться или распрямляться при изменении температуры, что в свою очередь приводит к замыканию или размыканию соответствующих контактов регулируемой системы.