Термобарокамеры

Они позволяют испытывать объекты на воздействие отрицательных и положительных температур, а также вакуума в определенных диапазонах, с заданной скоростью их изменения и определенной точностью поддержания. Термобарокамеры используют: для типового испытания изделий электротехнических, электронных, машиностроительных, авиационных, космических; исследования свойств материалов, биологических, медицинских, химических объектов. Термобарокамеры нашли большее распространение, чем термокамеры, поэтому и диапазоны их технических характеристик шире: объем 0,5-100 м3; температура -70 ... +150 °С; давление 0,1-110 кПа; время охлаждения от 20 до -70 °С 90-120 мин, а время нагревания от 20 до 150 °С 40-60 мин; точность поддержания температур 0,2-2,0 К; точность поддержания давления 1 %; время снижения давления от 110 до 0,1 кПа 30-50 мин.

Известны термобарокамеры с большим объемом (до 2000 м3), с более низкой (до -180 °С) и высокой (до 300 °С) предельными температурами, а также более низким вакуумом (до 0,001 Па). Термобарокамеры объемом до 8 м3 обычно имеют корпус цилиндрической формы, которая обеспечивает большие прочность и устойчивость к нагрузке, чем прямоугольная (рис. 11.13). Корпус камер большего объема часто выполняют многоугольной формы с ребрами жесткости.

Термобарокамеры небольшого объема (до 2 м³) обычно выполняют в виде блока, внутри которого скомпоновано все необходимое оборудование. Камеры большего объема состоят из нескольких блоков: собственно камеры, холодильных агрегатов, вакуумных насосов, пульта управления и сигнализации. Теплоизоляцию располагают преимущественно снаружи вакуумируемого пространства, так как изоляция содержит в порах газ9 для удаления которого требуется повышенная производительность вакуумного насоса. В термобарокамерах применяют два вида испарителей: воздухоохладители для передачи теплоты в основном конвекцией и панельные батареи для радиационного охлаждения при вакууме. Панельные батареи располагают по возможности ближе к испытываемому объекту (например, на стенках, ограждающих полезный объем) с целью увеличить эффективную площадь поверхности радиационного теплообмена.

В камерах большого объема (свыше 10 м³) воздухоохладители небольшой производительности размещают вдоль стенок в промежутке между корпусом и панелями, ограждающими полезный объем. Такое распределение воздухоохладителей обеспечивает равномерность температуры воздуха в охлаждаемом пространстве и рациональное использование пространства. В ситуации, когда требуется высокая скорость достижения в камере заданного режима, предусматривают вспомогательные батареи для охлаждения теплоизоляции (батареи располагают внутри слоя изоляции) или охлаждения стального корпуса (батареи крепят к корпусу). Вентиляторы имеют двухскоростной электродвигатель, чтобы при низком давлении воздуха (обычно менее 29 кПа) перейти на большую частоту вращения вала, сохранив тем самым приемлемую интенсивность конвективного теплообмена.

При достижении давления воздуха приблизительно 1,9 кПа вентилятор выключается и работают только панельные батареи. Система нагревания стоит из многосекционных нагревательных элементов: трубчатых, спиральных и панельных. Последние размещают так же, как охлаждающие панельные батареи. В камерах большего объема предусматривают нагревание непосредственно стального корпуса в целях быстрого выхода на заданный режим. При работе камеры в режиме нагревания по мере снижения давления воздуха выключают нагреватели конвективного теплообмена при давлении 66,5 кПа, затем вентиляторы при давлении 13,3 кПа. Далее объект нагревают только панельные элементы.

В испытательных камерах, обеспечивающих нагревание до 200 °С, предусматривают меры, исключающие чрезмерное повышение температуры, а значит, и давления, в системе холодильной установки, например, путем включения в работу верхней ветви каскада. А если возможно нагревание до более высокой температуры, то предусматривают и конструкционную защиту от чрезмерного нагревания испарителя, размещая испаритель 11 и электронагреватели 14 в каналах, разделенных теплоизолированной панелью и подвижной перегородкой 9 (см. рис. 11.13). С помощью перегородки 9 переключают каналы при изменении режима работы камеры. Водяные теплообменники 10,12 охлаждают испаритель в период поддержания высокотемпературного режима. Вакуумная установка включает механические вакуумные насосы: одноступенчатые для получения давления до 1 Па, двухступенчатые для достижения давления ОД Па. Более низкое давление получают с помощью диффузионных вакуумных насосов.