恒溫（wēn）恒濕試驗箱（Constant Temperature & Humidity Chamber）是環境可靠（kào）性試驗的通用平台（tái），其本質是在密閉（bì）腔（qiāng）體內（nèi）複現並精確維（wéi）持特定的溫濕度條件。任何一台符合 GB/T 2423、IEC 60068、MIL-STD-810 等標準的設備，都必須同時具備升溫、降溫、加濕、除濕四項基本（běn）功能。本文以（yǐ）工程視角對四項功能的實現路（lù）徑、關鍵零（líng）部件及控製邏輯進行係統闡述（shù），為（wéi）選型、使用、維（wéi）護提供技術（shù）參（cān）照。
一、升溫功能：電—熱—風（fēng）閉環（huán）控製
1.1 熱負荷計算（suàn）
腔（qiāng）體升溫所需功率 Q（W）可由 Q = cmΔT/t 估算，其中 c 為（wéi）空氣比熱容（≈1.0 kJ·kg⁻¹·K⁻¹），m 為有效空氣質量，ΔT 為目標（biāo）溫差（chà），t 為期望升溫時（shí）間。工程上附加 30 % 裕量以補償壁麵熱損。
1.2 加熱執行單元
主流方案采用鎳鉻合金翅片加（jiā）熱管，表麵（miàn）負荷 ≤ 2.5 W·cm⁻²，防止局部過（guò）熱。加熱器分組布置於風道出口，配合（hé） 304 不鏽（xiù）鋼護套，提高輻射均勻性。
1.3 功率調節
控製器輸（shū）出 PWM 信號（周期 1 s），經（jīng）固態繼電器（SSR）過零觸發，實現無級調（diào）功（gōng）。PID 算法實時演算，既抑製溫度過衝，又將穩態偏差收斂至 ±0.1 ℃。
1.4 熱循環
雙進風（fēng）後傾式離心風（fēng）機提（tí）供 6–10 m·s⁻¹ 風速，使熱空（kōng）氣在工作室與風道之間強製（zhì）循環；靜（jìng）壓箱與均風板共同消除局部渦流，保證溫度均勻度 ≤ 2 ℃（九點測試法（fǎ））。
二、降溫功（gōng）能：蒸汽壓縮製冷與複疊（dié）技術
2.1 單級製冷循環
設備采用 R404A 環（huán）保工質，由壓縮機、風冷冷凝器、電子（zǐ）膨脹閥、蒸發器組成（chéng）。蒸發器置於回風口，采用親水鋁箔套銅管結構（gòu），片距 2.5 mm，既增大換熱（rè）麵（miàn）積，又延緩結霜。
2.2 複疊深冷
當目標溫度 ≤ −40 ℃ 時，單級循環壓縮比過高，排氣溫度超限。複疊（dié）係統以 R404A 為高溫級、R23 為低溫級，通過（guò）蒸發冷凝器耦（ǒu）合（hé），可將箱溫延伸至 −70 ℃，同時（shí）保持 COP≥0.6。
2.3 電子膨脹閥（EEV）
EEV 步進調節，響應（yīng）時間（jiān） < 10 s，較熱力膨脹閥節能 12 % 以上（shàng）；配合過熱度和排氣（qì）溫（wēn）度（dù）雙目（mù）標算法，實現 −70 ℃ 穩定運行。
2.4 熱氣除霜
低溫高濕工況下，蒸發器霜（shuāng）層厚度 > 3 mm 時，係統啟用（yòng）熱氣旁通除霜，周期 45 min，箱溫回跳（tiào）幅度 < 2 ℃，確（què）保連續運行。
三、加濕功能：淺（qiǎn）槽蒸汽加濕與水質管（guǎn）理（lǐ）
3.1 加濕量計算
依據 GB/T 2423.3，85 ℃/85 % RH 工況下，1 m³ 空間含濕量增量約 35 g。以 100 L 工作（zuò）室為例（lì），理論加濕功率 25 W 即可滿足，工程選型按 3 倍裕量配置（zhì）。
3.2 淺槽蒸汽加濕
設備底部設置 316L 不（bú）鏽鋼淺槽（水深（shēn） 30 mm），內置浸入式加熱管（表（biǎo）麵功率密（mì）度 ≤ 6 W·cm⁻²）。加熱管表麵微沸產生（shēng） 0.1–0.3 µm 粒徑純蒸（zhēng）汽，借助循環風（fēng）迅速與主氣流混合，實現“無水滴”加濕，避免試品二次汙染。
3.3 水質要求
槽水采用（yòng）去離子水或純淨水（電導率 ≤ 5 µS·cm⁻¹），並配（pèi）置自動補水與排水電磁閥，每 24 h 強製換水一次，抑製（zhì）水垢（gòu）與（yǔ）微（wēi）生物滋生。
3.4 控製精度
濕度傳感器選用高精度濕敏電容（精（jīng）度 ±1 % RH），控製器執行串級 PID：外環控製 RH，內環控製（zhì）槽（cáo）溫，穩態波動度 ≤ ±2 % RH（@ 25 ℃，60 % RH）。
四、除濕功能：露點冷凝與智能再熱平衡
4.1 除濕機理
當箱內空（kōng）氣流經蒸發器表麵，若壁麵溫（wēn）度低於當前露點（diǎn），水蒸氣冷凝（níng）成液膜，含濕量隨之下降。除濕量 W（g·h⁻¹）可近（jìn）似為（wéi） W = ρ·V·(d₁−d₂)/t，其中 ρ 為空氣密度，V 為循環風量，d₁、d₂ 為進出（chū）蒸發器含（hán）濕（shī）量。
4.2 蒸發器雙區設計（jì）
除濕（shī）工況下，蒸發器前端為（wéi）“降溫區”，後端為“再熱區”。再熱區利用冷凝器廢（fèi）熱或獨立加熱管，將空氣回溫至設定（dìng）值，避免“過冷”導致的溫度失控。
4.3 連續除濕與間歇除濕
在高溫高（gāo）濕段（如 85 ℃/85 % RH 降至 40 ℃/50 % RH），係統啟用連續除濕，EEV 開大、蒸發溫度壓至 −5 ℃；在低溫低濕段（如 10 ℃/15 % RH），為避（bì）免蒸發（fā）器結霜，除濕（shī）轉入間歇（xiē）模式，霜層厚度 > 3 mm 時自（zì）動切到除霜（shuāng）。
4.4 除濕極限
單級壓縮係統最低露點約 −10 ℃，對應 0.5 ℃/3 % RH（@ 10 ℃）。若需更低濕度，可（kě）並聯轉輪除濕機或充注幹燥空（kōng）氣，將露點（diǎn）推至 −40 ℃，實現 5 % RH 以下低濕試驗。
五、四項功能的耦合控製與安（ān）全策（cè）略
5.1 耦合關係（xì）
升溫（wēn）與除濕、降溫與加濕存在能量抵消。控製器采用“前饋+反饋”策略：在溫濕度（dù）同時變化時，優先保證溫度穩態，再微調加濕（shī）/除濕量，減少耦合振蕩。
5.2 冗餘保護
設備配置獨立硬件溫控（kòng）器與電子式超溫保（bǎo）護，雙重（chóng）切斷加熱回路；壓縮（suō）機高低（dī）壓、過載、相序保護齊全；加濕器缺水幹燒（shāo）保護響應時（shí）間 < 2 s。
5.3 校準與溯（sù）源
溫度（dù）校準采用 AA 級 Pt100 九點點測（cè），濕度采用精密露點儀比對，周期 12 個月，確（què）保偏差可追溯至國家計量基準（zhǔn）。
升溫（wēn）、降溫、加濕、除濕四大功能並（bìng）非簡單疊加，而是熱力（lì）學、流體力學與（yǔ）控製理論的集成體現。掌握其內在（zài）機理（lǐ），不僅有助於正確選型（xíng），更能在日常使用中精準設定參數（shù）、提前預判故障，從而延長（zhǎng）設備壽命、降（jiàng）低（dī）試驗成本。對於從事材料、電子、汽車、航空（kōng）航天（tiān）等領（lǐng）域的環境可靠性工（gōng）程師而言，係（xì）統理解恒溫恒濕試驗（yàn）箱的技術細節，是確保試驗（yàn）數（shù）據準確、產品可信的必由之路。
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