مقاله ای در مورد چمبرهای دما و رطوبت

چمبرهای دما

مقدمه

چیزهایی که در این مقاله به شما خواهیم گفت:

• چمبر دما چیست؟
• نحوه عملکرد چمبر دما
• صنایعی که از چمبر دما استفاده می کنند
• انواع آزمایش هایی که با چمبر دما استفاده شده است
• و مباحث دیگر

بخش اول:

چمبر دما چیست؟

چمبر دما یک محیط کنترل شده است که قادر به ایجاد شرایطی است که یک محصول در طول استفاده با آن مواجه می شود. این ابزارهای فنی بسیار کنترل شده قادر به ایجاد انواع خطرات، موارد استفاده و جوی هستند که ممکن است یک محصول متحمل شود. برای تعیین طول عمر یک محصول، چمبرهای دمایی می توانند شرایطی را ایجاد کنند که عمر استفاده یک محصول را با پیر شدن سریع آن شبیه سازی کند.

اتاق‌های دما به شرکت‌ها این فرصت را می‌دهند تا بررسی کنند که محصول در شرایط نامساعد چگونه واکنش نشان می‌دهد. توانایی انجام و ایجاد این موقعیت ها می تواند مانع از معرفی محصولی به بازار شود که قادر به برآورده کردن انتظارات مشتری نیست.

بخش دوم:

چگونه یک چمبر دما کار می کند؟

روش‌های مختلفی توسط چمبرهای دما برای ایجاد سطوح مختلف گرما برای شبیه‌سازی جوهای مختلف استفاده می‌شود. تغییرات در فرآیندها ارتباط چندانی با کارایی دستگاه ندارند، اما بیشتر با فرآیندهای انتخابی سازندگان مرتبط هستند. بسیاری از تولیدکنندگان روش های مختلفی را برای رفع نیازهای مشتریان خود ارائه می دهند.

چمبرهای دما اثرات طولانی مدت طیف متنوع دما را برای بررسی پارامترهای کیفیت یک محصول یا قطعه آزمایش می کنند. آنها به تعیین رفتار مواد آزمایش شده در شرایط سخت که شامل تغییر دما در رابطه با تغییرات رطوبت است کمک می کنند. تست ها می توانند در طول زمان ثابت یا پویا باشند تا باعث ایجاد شکست شوند.

چگونه یک چمبر دما کار می کند؟

چمبرهای دما یا چمبرهای آزمایش محیطی، آزمایش‌های حرارتی را با استفاده از هوای اجباری انجام می‌دهند. از بسیاری جهات، آنها بسیار شبیه یک اجاق گاز عمل می کنند. نیاز اصلی آنها جریان هوا است که توسط یک فن و موتور برای چرخش هوا در چمبر آزمایش تغذیه می شود.

سه نوع روش تست حرارتی وجود دارد که عبارتند از: چرخه حرارتی، سوختگی و شوک. هر آزمایش دوام یک جزء را در دماهای شدید ارزیابی می کند.

چرخه حرارتی

چرخه حرارتی یک آزمایش کنترل شده است که در آن چمبر بین حداکثر دما تغییر می کند. سرعت تغییرات به گونه ای تنظیم می شود که میزان تنش حرارتی را محدود می کند و تضمین می کند که قطعه به دمای مورد نیاز دست می یابد. به این دوره های مکث، خیساندن می گویند. دقت زیادی برای کنترل سرعت تغییرات انجام می شود به طوری که دماها خیلی سریع به دمایی فراتر از آنچه که یک قطعه می تواند تحمل کند نرسد.

تست سوختگی

تست سوختن دمای تنظیم شده ای است که برای مدت زمان طولانی نگه داشته می شود. هدف از آزمایش تعیین توانایی یک قطعه برای انجام در شرایط یک محیط خاص است. این تست دارای کنترل دقیق دما با اندازه گیری قدرت و قابلیت اطمینان استثنایی است. هدف اطمینان از عملکرد قطعات قبل از ارسال است.

طیف گسترده ای از صنایع وجود دارند که از تست سوختگی استفاده می کنند که از تولیدکنندگان نیمه هادی گرفته تا تست های لوازم مصرفی را شامل می شود. نگرانی اصلی آزمایش اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان محصولات است.

شوک حرارتی

اگرچه آزمایش شوک حرارتی ممکن است شبیه به چرخه حرارتی به نظر برسد، تفاوت اساسی در مقدار زمان صرف شده در هر سطح از آزمایش است. توانایی یک محصول برای مقاومت در برابر تغییرات شدید دما یک ویژگی ضروری است که محصولات باید از آن برخوردار باشند زیرا ممکن است در طول مدت مفید بودنشان در معرض طیف وسیعی از دماها قرار گیرند.

آزمایش شوک حرارتی شدیدترین نوع آزمایش دما است. نرخ بالای تغییر بین گرادیان های دما تقریباً 30 درجه سانتیگراد در هر دقیقه یا سریعتر است. برای آزمایش بسته بندی، اجزای هواپیما و برخی وسایل الکترونیکی استفاده می شود.

سه شکل محتمل از محفظه های شوک حرارتی وجود دارد که با تعداد زون هایی که دارند تعریف می شوند. نسخه دو منطقه ای قطعات را در یک سبد بین دماهای مختلف حمل می کند. در نسخه دو منطقه دو ظرفیتی، دو منطقه گرم با یک منطقه سرد وجود دارد که دائما در حال استفاده است. نسخه سه منطقه دارای یک منطقه گرم و سرد با منطقه دمای محیط است.

فصل سوم:

صنایعی که از چمبرهای دما استفاده می کنند

تولیدکنندگان از چمبرهای دما برای آزمایش محصولات خود قبل از معرفی آنها به بازار استفاده می کنند. این امر به ویژه در مورد اقلامی که باید کیفیت و طول عمر بالایی داشته باشند صادق باشد. چمبر‌های دما فرصتی را برای ایجاد محیط‌ها و شرایط تولیدی فراهم می‌کنند که می‌تواند انواع شرایطی را که مشتری ممکن است با یک محصول با آن مواجه شود، شبیه‌سازی کند. مزیت چمبر های دما توانایی ایجاد امکانات خاص در محیط ایزوله و کنترل شده است.

طیف گسترده ای از صنایع به داده هایی که توسط چمبرهای آزمایش تولید می شود متکی هستند. اندازه و نوع چمبر ها به صنعت و نیاز آنها بستگی دارد. شرکت های نیمه هادی، خودرو، سیمان، صنایع غذایی و شرکت های داروسازی برای کمک به تکمیل محصولات خود به چمبرهای آزمایش وابسته هستند. در بسیاری از موارد، طراحی، ساختار و کاربرد چمبرهای آزمایش توسط مشتری برای رفع نیازهای خاص خود تعیین می شود.

صنایعی که از چمبرهای دما استفاده می کنند

لاستیک

یکی از آزمایشات مهم لاستیک در دمای پایین در آب و هوای سرد است. تست انقباض دما خواص ارتجاعی لاستیک را در دماهای بسیار پایین ارزیابی می کند. لاستیک کشیده و منجمد می شود و پس از آن مقدار انقباض آن محاسبه می شود. فرآیند خنک سازی توسط نیتروژن مایع انجام می شود.

از پنج خانواده لاستیک، عمومی، عملکرد بالا، مقاوم در برابر روغن، و دمای بالا و پایین، تنها سه مورد از آنها برای استفاده در محیط های خشن با دمای شدید مناسب هستند.

برای تضمین عملکرد مناسب مواد در شرایط شدید، ترکیب‌های مختلفی از مواد لاستیکی در یک سری آزمایش‌های دمایی متفاوت قرار می‌گیرند. اگرچه لاستیک ماده ای مقاوم و قوی است، اما به دلیل شرایط جوی مستعد تخریب است.

دارویی

محصولات دارویی در صورت قرار گرفتن در معرض دماهای نادرست می توانند به شدت آسیب ببینند، که خواص آنها را کاهش می دهد. تجزیه ممکن است اتفاق بیفتد، که به شدت اثربخشی دارو را کاهش می دهد. این منجر به خراب شدن داروها می شود که نمی توانند آنطور که در نظر گرفته شده است عمل کنند.

برای تعیین محدوده دمایی که داروها می توانند تحمل کنند، آنها را تحت یک سری آزمایشات محفظه دما قرار می دهند تا داده ها و هشدارهای اولیه را ایجاد کنند. در برخی موارد، ممکن است لازم باشد محصولات در طول حمل، استفاده و نگهداری در دمای ثابت نگهداری شوند.

خودرو

با افزایش تقاضا برای ایمنی، عملکرد، مصرف سوخت و دوام، استفاده از قطعات الکترونیکی به سرعت در حال رشد است. الکترونیک خودرو شامل نیمه هادی ها، حسگرها و زیر سیستم های مختلف است. خودروهای مدرن دارای پنجاه حسگر، سوئیچ و سایر اشکال کنترل الکترونیکی هستند.

برای اطمینان از عملکرد این قطعات الکترونیکی، آنها در اتاقک های دمایی با تغییرات دمایی بین -80 درجه سانتیگراد تا 225 درجه سانتیگراد یا بالاتر آزمایش می شوند. این شرایط را می توان در یک چمبر رومیزی یا یک چمبر درایو ایجاد کرد تا دوام همه اجزا را به طور همزمان آزمایش کند.

الکترونیک

محفظه های دما برای صنعت الکترونیک برای آزمایش IC ها، بردهای مدار، نیمه هادی ها، مبدل ها، درایوها و منابع تغذیه طراحی شده اند. چمبرهای آزمایش برای تست الکترونیک برای شبیه سازی انواع شرایط جوی و اقلیمی طراحی شده اند.

بازار لوازم الکترونیکی به سرعت در حال تغییر است و نیاز به واکنش فوری دارد. چمبرهای دما اطلاعات فوری در مورد دوام و طول عمر یک قطعه ارائه می دهند. داده های انباشته شده، قابلیت اطمینان و امکان سنجی یک محصول را قبل از عرضه به بازار تعیین می کند.

پزشکی

صنعت پزشکی مقررات بسیار سختگیرانه ای در مورد ساخت، حمل و طراحی محصولات خود دارد. این الزامات توسط دولت های ملی و محلی برای حمایت از مردم تعیین شده است.

استانداردهای محصولات پزشکی در مورد تجهیزات مورد استفاده برای آزمایش آنها نیز اعمال می شود. در این راستا، اداره داروی فدرال (FDA) و سایر آژانس ها مشخصاتی را در مورد نحوه آزمایش محصولات پزشکی منتشر کرده اند.

آزمایش تجهیزات پزشکی شامل محافظت در برابر آلاینده ها است که نیاز به آزمایش بسته بندی دارد. نگرانی بعدی عمر مفید و مدت زمان نگهداری یک قطعه از تجهیزات قبل از نیاز به تعویض است.

پلاستیک ها

عوامل متعددی در هنگام آزمایش عوامل هوازدگی پلاستیک ها مورد بررسی قرار می گیرند. هنگام توسعه یک آزمایش، محققان نوع پلیمر، رنگ آن و هر گونه مواد افزودنی را در نظر می گیرند. شرایط اقلیمی مختلفی که شبیه سازی می شود شامل شرایط بیابانی و قرار گرفتن در معرض نور خورشید است.

انواع تست های پلاستیکی معمولا برای استفاده خاص از محصول طراحی می شوند که شامل پلاستیک های کامپوزیت مورد استفاده برای دکینگ، سایدینگ وینیل و قطعات پلاستیکی برای مصارف خودرو می باشد. مشخص شده است که دمای یک پلاستیک بر سرعت تغییرات شیمیایی و همچنین ظاهر و خواص فیزیکی آن تأثیر می گذارد.

با قرار دادن پلاستیک ها در معرض تغییرات دما، می توان در مورد میزان تخریب و طول عمر آنها تعیین کرد. اگرچه آزمایش در فضای باز در گذشته برای تعیین پایداری پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما تولیدکنندگان بیشتر و بیشتری به اتاق‌های دمایی روی می‌آورند که داده‌های دقیق‌تری را ارائه می‌دهند و زمان کمتری را می‌برند.

نورپردازی

طیف گسترده ای از چراغ ها باید در آب و هوای سخت کار کنند. اگرچه ممکن است آن را در نظر نگیریم، چراغ‌های جلوی خودرو باید در شرایط بیابانی و همچنین شرایطی که بسیار زیر صفر هستند، کارایی داشته باشند. این تنوع هوا مستلزم آن است که نور در سخت ترین محیط ها آزمایش شود تا از پایداری و عملکرد آن اطمینان حاصل شود.

دیودهای ساطع کننده نور (LED) به دلیل مصرف انرژی کم و عمر طولانی به یکی از محبوب ترین انواع روشنایی تبدیل شده اند. متأسفانه، برای اینکه چراغ‌های ال‌ای‌دی بیشترین سود را داشته باشند، باید در سخت‌ترین شرایط کار کنند و به عنوان منبع روشنایی برای هواپیماها و خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای اطمینان از عملکرد مناسب، آنها را تحت سخت‌ترین آزمایش‌هایی قرار می‌دهند که یک اتاقک دما می‌تواند انجام دهد.

فصل چهارم:

انواع آزمایش های انجام شده با استفاده از محفظه دما

چمبر دما یک اصطلاح چتری است که برای توصیف محفظه ای استفاده می شود که آزمایش های محیطی مختلفی را انجام می دهد. دمای بیش از حد یا بالا یکی از شایع ترین علل خرابی محصول است که آزمایش یک محصول جدید یا فعلی را برای آن شرایط یک ضرورت می کند.

انواع آزمایشات تکمیل شده توسط یک چمبر دما داده هایی را در مورد تغییرات شدید دما و اثرات رطوبت بالا ارائه می دهد. این آزمایش‌ها محدودیت‌هایی را برای طراحی محصول تعیین می‌کنند و داده‌هایی را در مورد نقص محصول یا خرابی اولیه ارائه می‌دهند.

انواع آزمایش های انجام شده با استفاده از چمبر دما

چمبرهای دما همه کاره هستند و قادر به ایجاد شرایط محیطی متعدد در دنیای واقعی هستند.

درجه حرارت شدید

اولین معیاری که از یک چمبر دما انتظار دارید، آزمایش درجه حرارت شدید و تأثیر آن بر محصولات است. هیچ مجموعه ای از محدوده دمایی وجود ندارد که چمبرهای دما ایجاد کنند. آنها با توجه به محصول مورد آزمایش و الزامات شرکت آزمایش کننده متفاوت هستند. محدوده دمایی معمولی بین 78- تا 150 درجه سانتیگراد است.

شوک حرارتی

چرخه حرارتی سریع در یک دقیقه در هر تغییر دما می‌تواند داده‌های قابل‌ توجهی در مورد توانایی یک محصول برای تحمل شرایط مختلف در پیاپی سریع ارائه دهد. این شرایط ممکن است برای کشتیرانی و محیط های مختلف آب و هوایی ناپایدار اعمال شود. چندین آزمایش شوک حرارتی بر روی الکترونیک به ویژه آنهایی که برای صنعت هوافضا هستند انجام می شود.

رطوبت

چمبرهای دما نقش مهمی در آزمایش رطوبت دارند زیرا افزایش گرادیان دما بخشی ضروری برای افزایش رطوبت است. ترکیبی از رطوبت و گرما امکان انبساط مولکول های آب در هوا را فراهم می کند و اشکال خاصی از رطوبت را ایجاد می کند.

ارتفاع

آزمایش دما بخشی ضروری از آزمایش ارتفاع است زیرا با افزایش حمل و نقل در جو، تغییرات سریع دما وجود دارد. چمبرهای دما قادر به شبیه سازی دما در هر تغییر ارتفاع هستند و داده هایی را در مورد توانایی محصول برای تحمل در محیط های مختلف ارائه می دهند.

هوازدگی تسریع شده

هوازدگی تسریع شده ایجاد شرایط آب و هوایی بالقوه است که ممکن است یک محصول در طول استفاده با آن مواجه شود. شرایط می تواند بین آب و هوای معمولی تا نوسانات فصلی که ممکن است شامل طوفان های شدید و بلایای طبیعی باشد، متفاوت باشد. با شبیه سازی هوازدگی و تنظیم دقیق آن، داده ها با سرعت و سرعت بیشتری برای تعیین پایداری و استقامت محصول ارائه می شود.

داده های انباشته شده بینشی را در مورد نحوه واکنش یک محصول به نور، گرما، نوسانات شدید دما و فصول مناطق مختلف کشور ارائه می دهد. با استفاده از تجهیزات محاسباتی بسیار پیشرفته یک چمبر دما، هر شکلی از آب و هوا را می توان فورا و با دقت ایجاد کرد.

فصل پنجم:

انواع چمبرهای دما

اندازه ها و انواع مختلفی از چمبرهای دما وجود دارد، از محفظه هایی که می توانند در یک قفسه قرار بگیرند تا سایر چمبرهایی که به اندازه یک ساختمان هستند. عواملی که برای انتخاب یک محفظه دما ضروری است، میزان فضای موجود و شرایط مطلوبی است که باید ایجاد شود.

اگرچه امکان خرید یک چمبر آزمایش عمومی وجود دارد، در بیشتر موارد، مشتریان با تولیدکنندگان کار می کنند تا محفظه ای را طراحی کنند که به طور خاص نیازهای مشتری را برآورده کند. عوامل مختلفی وجود دارد که هر مشتری می خواهد آنها را آزمایش کند و چمبری که انتخاب می کند باید آن معیارها را برآورده کند.

انواع چمبرهای دما و رطوبت

محفظه های دمای قابل حمل

چمبرهای دمایی قابل حمل عملکرد بالایی را با ردپایی کوچک ارائه می دهند. آنها به راحتی نصب می شوند، مصرف برق پایینی دارند، صدای بسیار کمی تولید می کنند، اما همه ویژگی های اساسی واحدهای بزرگتر را دارند. بدون در نظر گرفتن اندازه آنها، واحدهای قابل حمل می توانند دمایی ایجاد کنند که از -70 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد بیشتر باشد.

چمبرهای دمای روی میز

چمبرهای دمای رومیزی، بسیار شبیه چمبرهای قابل حمل، روشی مقرون به صرفه برای تست دما با ردپای کوچک هستند. آنها برای آزمایش قطعات کوچکتر مانند سنسورها، بردهای مدار کامپیوتر و تلفن های همراه طراحی شده اند. اگرچه ممکن است فشرده و همه کاره باشند، اما برای عملیات تحقیق و توسعه در مقیاس کوچک ایده آل هستند. محفظه های دمای روی میز می توانند 0.89 فوت مکعب تا 5.5 باشند. فوت مکعب با محدوده دمایی – 68 درجه سانتیگراد تا 180 درجه سانتیگراد.

چمبرهای دمایی دسترسی

چمبرهای تست ورودی کمی بزرگ‌تر از نسخه‌های رومیزی هستند. آنها روی زمین می نشینند و دارای چرخ یا چرخ برای سهولت حرکت هستند. بسیار شبیه به چمبرهای آزمایشی رومیزی و قابل حمل، ردپای کوچکی با ظرفیت بزرگتر دارند. اندازه آنها از 10 فوت مکعب تا 64 فوت مکعب با محدوده دمایی -68 درجه سانتیگراد تا 180 درجه سانتیگراد متفاوت است. چمبر‌های تست ورودی دارای تغییرات دمایی ± 1.0 درجه سانتیگراد هستند.

اتاقک های دمای پیاده روی

همانطور که از نام آن پیداست، چمبرهای دمای ورودی بزرگ‌تر هستند و برای چندین یا بزرگ‌تر طراحی شده‌اند. آنها می توانند مدولار باشند و به صورت یک واحد تحویل داده شوند یا در محل ساخته شوند. اکثر چمبر‌های پیاده‌روی سفارشی برای رفع نیازهای مشتری طراحی شده‌اند. چمبرهای ورودی پانل دارای پانل های عایق سبک وزن هستند که سریع و آسان نصب می شوند، در حالی که چمبرهای پیاده روی جامد دارای دیواره های جوشی برای آب بندی کامل هستند.

چمبرهای دمایی متحرک در اندازه‌های بسیار متنوعی از محفظه‌های 286 فوت مکعبی تا اتاق‌هایی به بزرگی بیش از 1400 فوت مکعب وجود دارند. اگرچه این اندازه‌ها معمولی هستند، اما بیشتر انواع چمبر‌های دمای پیاده‌روی به‌طور ویژه طراحی و مهندسی شده‌اند. بسته به نوع طراحی، آنها می توانند محدوده دمایی -40 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد را داشته باشند.

محفظه های دما درایو

چمبرهای دمایی درایو به طور عمده برای آزمایش اجزا و قطعات خودرو به عنوان بخشی از یک خودرو کاملاً مونتاژ شده استفاده می شود. اگرچه قطعات منفرد ممکن است در چمبرهای کوچکتر آزمایش شوند، چمبرهای درایو به سازندگان اجازه می دهد تا هوازدگی قطعات را هنگام تعامل در یک محصول نهایی بررسی کنند.

مانند چمبرهای راه‌انداز، اندازه استانداردی برای چمبر‌های درایو وجود ندارد. آنها می توانند به اندازه کافی کوچک باشند تا یک ماشین جمع و جور را در خود جای دهند یا به اندازه کافی بزرگ برای یک کامیون دیزلی مسافت طولانی باشند. مشخصات و ابعاد با توجه به نیاز خودروساز متفاوت است.

تغییرات در اندازه ها برای هر یک از ویژگی های اضافی چمبر نیز اعمال می شود. می توان گفت تمامی چمبرهای آزمایش دارای سیستم کنترل PID هستند. برای درایو در محفظه ها، برنامه های کاربردی روی سیستم ممکن است برای داده های مورد نیاز دقیق تر و خاص تر باشند.

عملکرد اصلی یک چمبر تست رانندگی، بررسی اثرات هوای شرایط آب و هوایی بر وسایل نقلیه است. چمبر آزمایش به تولیدکنندگان اجازه می دهد شرایط را تسریع کنند و هر گونه آب و هوای ممکن را شبیه سازی کنند.

نتیجه گیری

• چمبر دما یک محیط کنترل شده است که قادر به ایجاد شرایطی است که یک محصول در طول استفاده با آن مواجه می شود.
• چمبرهای دما اثرات طولانی مدت طیف متنوع دما را برای بررسی پارامترهای کیفیت یک محصول یا قطعه آزمایش می کنند.
• چمبر‌های دما فرصتی را برای ایجاد محیط‌ها و شرایط تولیدی فراهم می‌کنند که می‌تواند انواع شرایطی را که مشتری ممکن است با یک محصول با آن مواجه شود، شبیه‌سازی کند.
• چمبر دما یک اصطلاح چتری است که برای توصیف محفظه ای استفاده می شود که آزمایش های محیطی مختلفی را انجام می دهد.
• دما در یک محصول استرس ایجاد می کند و چیزی است که هر محصول در طول مفید بودن آن را تجربه می کند.