冷熱沖擊試(shi)驗箱(xiang)(xiang)在實際使(shi)用中，被測樣品本身會吸收或(huo)釋放熱量(liang)，對箱(xiang)(xiang)內的(de)(de)溫度(du)場構(gou)成附加干擾，這種(zhong)干擾被稱為熱負(fu)載。若(ruo)熱負(fu)載超過了設備(bei)的(de)(de)設計(ji)裕(yu)量(liang)，將導致(zhi)溫度(du)恢(hui)復時間延(yan)長、溫變速率下降，嚴重時甚至無法達到設定溫度(du)，使(shi)測試(shi)結果失去意義(yi)。因此，在選型和實際使(shi)用過程(cheng)中，對熱負(fu)載進行科學評估(gu)并合(he)理計(ji)算性(xing)能裕(yu)量(liang)是十分必要的(de)(de)。本文介紹熱負(fu)載的(de)(de)評估(gu)方法、性(xing)能裕(yu)量(liang)的(de)(de)計(ji)算原則(ze)及提升裕(yu)量(liang)的(de)(de)工程(cheng)措(cuo)施。

一、熱負載的(de)來(lai)源與評(ping)估(gu)方(fang)法

熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)負(fu)載的(de)(de)主要來(lai)源包(bao)括樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)自身的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)容量(liang)(liang)和(he)(he)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)在測(ce)試(shi)過程中的(de)(de)發(fa)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)。熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)容量(liang)(liang)取決于(yu)(yu)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)質量(liang)(liang)、比熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)容和(he)(he)溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)量(liang)(liang)，單位質量(liang)(liang)比熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)容越(yue)大的(de)(de)材料（如銅(tong)、鋁(lv)、水）在溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)時(shi)吸收或釋(shi)放的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)越(yue)多(duo)，對(dui)箱(xiang)內(nei)溫(wen)場的(de)(de)干擾也越(yue)大。樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)發(fa)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)則來(lai)源于(yu)(yu)測(ce)試(shi)過程中樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)通電運行產生的(de)(de)焦(jiao)耳熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)或化(hua)學反(fan)應熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)。評(ping)估熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)負(fu)載時(shi)，首先需統計樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)總質量(liang)(liang)，查閱材料比熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)容數據，計算(suan)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)從起始溫(wen)度升至目(mu)標(biao)溫(wen)度所需的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)。對(dui)于(yu)(yu)發(fa)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)，還(huan)需測(ce)量(liang)(liang)或估算(suan)其額定(ding)功率及工作時(shi)間，計算(suan)在測(ce)試(shi)周期內(nei)的(de)(de)總發(fa)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)。綜合(he)兩者即可得到樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)對(dui)試(shi)驗箱(xiang)的(de)(de)總熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)負(fu)載水平(ping)。

二、性能(neng)裕(yu)量的計(ji)算與判定標準

設(she)備(bei)的(de)性能(neng)裕(yu)(yu)量(liang)是指設(she)備(bei)在(zai)額(e)定(ding)(ding)(ding)工況下能(neng)夠提供的(de)制冷量(liang)或加熱量(liang)減去(qu)樣品熱負載(zai)后(hou)的(de)剩余(yu)量(liang)。通常要求性能(neng)裕(yu)(yu)量(liang)不低于額(e)定(ding)(ding)(ding)能(neng)力的(de)20%，以保(bao)證設(she)備(bei)在(zai)長期運(yun)行中仍能(neng)保(bao)持穩定(ding)(ding)(ding)性能(neng)。計算方法為：查閱設(she)備(bei)技術(shu)手冊中的(de)額(e)定(ding)(ding)(ding)制冷量(liang)或加熱量(liang)，減去(qu)評估(gu)得到(dao)的(de)熱負載(zai)值，再(zai)除以額(e)定(ding)(ding)(ding)能(neng)力，得到(dao)裕(yu)(yu)量(liang)百分比。若(ruo)裕(yu)(yu)量(liang)低于15%，則設(she)備(bei)在(zai)惡(e)劣工況下可能(neng)無法穩定(ding)(ding)(ding)運(yun)行，需要調整測試(shi)方案或更(geng)換更(geng)大(da)規格(ge)的(de)設(she)備(bei)。

三、提(ti)升熱負載裕(yu)量的工程措施

當熱負載超出設(she)備裕量(liang)時，可通過以下措施提升裕量(liang)：降低樣(yang)品(pin)一次性測試(shi)(shi)的(de)(de)數(shu)量(liang)，分批進行(xing)試(shi)(shi)驗；減少樣(yang)品(pin)在(zai)測試(shi)(shi)過程中的(de)(de)通電時間(jian)或功率；在(zai)樣(yang)品(pin)與樣(yang)品(pin)架之間(jian)增(zeng)加隔熱墊，減少熱傳導(dao)；在(zai)樣(yang)品(pin)周圍增(zeng)設(she)導(dao)熱性較差的(de)(de)材料，降低樣(yang)品(pin)對(dui)箱內氣(qi)流的(de)(de)對(dui)流換熱系數(shu)。對(dui)于永(yong)遠性熱負載較大的(de)(de)測試(shi)(shi)項目，應在(zai)設(she)備選型階(jie)段就選用更大容積或更大制(zhi)冷量(liang)的(de)(de)型號。

四、熱負載驗證測試

在設(she)備(bei)投入使用前，建議進行一(yi)次帶載溫(wen)變(bian)速(su)率測(ce)試(shi)，驗證設(she)備(bei)在實際(ji)熱負(fu)載條件下能否達到預(yu)期的(de)溫(wen)變(bian)速(su)率和溫(wen)度恢復(fu)時間。若(ruo)實測(ce)值(zhi)與(yu)標(biao)稱值(zhi)偏(pian)差(cha)超過10%，應考(kao)慮(lv)優化(hua)樣品布局(ju)或(huo)調整測(ce)試(shi)參數。定期記(ji)錄帶載測(ce)試(shi)數據(ju)有助于掌(zhang)握設(she)備(bei)性能的(de)長期變(bian)化(hua)趨勢(shi)。