Princípio básico: método de duas caixas ou método de três caixas

As caixas de choque de temperatura de alta velocidade atuais usam o método de duas caixas ou o método de três caixas para obter uma conversão rápida.

• Duas caixas:Com uma caixa de alta temperatura e uma caixa de baixa temperatura, o produto de teste muda rapidamente entre as duas caixas através de uma cesta suspensa móvel (cesta de elevação).

• Método de três caixas (mais comum):Possui áreas de alta temperatura, baixa temperatura e área de teste (ou área de armazenamento). Através da troca da válvula de regulação do vento (porta do vento), o fluxo de ar de alta ou baixa temperatura é introduzido rapidamente na área de teste para impactar a amostra. A própria amostra não se move.

Para uma estabilidade extrema de 3 a 5 minutos, as seguintes tecnologias e projetos são essenciais:

1. Sistema de refrigeração e aquecimento acumulado (núcleo no núcleo)

Um termostato comum é "quanto frio / calor é necessário, quanto é gerado em tempo real". Para alcançar a velocidade máxima, a caixa de choque é"Reserva uma quantidade significativa de energia quente e fria, pronta para ser liberada"padrão de armazenamento de energia.

• Alta temperatura de armazenamento:

• Aquecedores de alta potência:Equipado com aquecedores muito superiores às exigências convencionais (geralmente acima de 6 kW ou até mais), o ar da cavidade de alta temperatura pode ser aquecido rapidamente em estado de espera e mantido em níveis muito superiores ao ponto de configuração (por exemplo, +150 ° C).

• Materiais de alta capacidade térmica:As paredes internas das câmaras de alta temperatura e os canais de ar são preenchidos ou utilizam materiais de alta capacidade térmica (como cerâmicas especiais, aço inoxidável, etc.), que armazenam enormes quantidades de energia térmica como "baterias térmicas".

• Refrigeração a baixa temperatura:Essa é a dificuldade técnica e a chave para alcançar um resfriamento ultra-rápido.

• Refrigeração auxiliar de nitrogênio líquido:Essa é a maneira mais eficiente e eficiente. A caixa conecta diretamente o tanque de nitrogênio líquido, controlado por válvulas eletromagnéticas de precisão, para pulverizar o nitrogênio líquido a -196 ° C instantaneamente no trocador de calor da cavidade de baixa temperatura ou misturar diretamente com o ar. Isso fornece energia de refrigeração instantânea.

• Refrigeração mecânica duplicada + armazenador:Para caixas de choque mecânicas que não usam nitrogênio líquido, um sistema de refrigeração duplicado de múltiplos estágios é usado e combinado com umRefrigeradorO interior do refrigerador geralmente tem tubos de cobre e preenche meios especiais (por exemplo, soluções de etanol, blocos metálicos, etc.). No estado de espera, o sistema de refrigeração funciona totalmente, resfriando o armazenador a temperaturas muito abaixo do ponto de configuração (por exemplo, -80 ° C), armazenando uma enorme quantidade de "frio". Quando um choque é necessário, o ventilador sopra o ar sobre este armazenador ultrafrio e é instantaneamente resfriado.

2. Sistema de troca de calor de convexão forte

A luz não é suficiente e a energia deve ser transmitida de forma eficiente para a amostra de teste.

• Ventilador centrífugo de alta potência:Equipado com um ventilador centrífugo de alta velocidade e grande fluxo especialmente projetado, é capaz de gerar alta velocidade do vento (pode exceder 20m / s), formar uma forte turbulência, quebrar a camada de fronteira do ar na superfície da amostra e alcançar uma alta eficiência de troca de calor.

• Design otimizado do canal de ar:Os canais de vento são otimizados com CFD (Computational Fluid Dynamics) para garantir um fluxo uniforme, cobrir toda a área de teste e rapidamente "soprar" e "substituir" o ar a temperatura original da área de teste por um novo ar a alta ou baixa temperatura.

3. Alternação rápida e sistema de isolamento térmico

Como alterar instantaneamente o ambiente da área de teste, evitando que as câmaras quentes e frias interfiram umas com as outras?

• Motor de alta velocidade (método de duas caixas):Servomotores e transmissões de alto desempenho garantem que o tempo de movimento da cesta entre as zonas de alta e baixa temperatura seja comprimido em menos de 10 segundos.

• Venta pneumática/elétrica de alta eficiência (método de três caixas):A abertura das portas de ar deve ser extremamente rápida e fechada. Quando a porta de ar de alta temperatura é aberta, a porta de ar de baixa temperatura deve ser fechada firmemente e vice-versa, para evitar que o fluxo de ar quente e frio curto-circuite e afete a velocidade de recuperação.

• Isolamento eficiente:A caixa é preenchida com espuma integral com isolamento de alto desempenho, como espuma de poliuretano, minimizando a interferência do ambiente externo com a temperatura da câmara e a perda de calor frio interno.

Controles e algoritmos avançados

O hardware é a base, o controle inteligente é o cérebro.

• Controle PID adaptativo:Os controladores usam algoritmos PID avançados e auto-ajustados. Ele não só ajusta a saída de aquecimento / refrigeração de acordo com a diferença entre a temperatura em tempo real e a temperatura objetivo, mas tambémPrevisãoTendências de mudança de temperatura (por exemplo, redução antecipada da potência quando a temperatura se aproxima do ponto de ajuste) inibem eficazmente o overshoot e o undershoot para uma estabilidade rápida e suave.

• Controle de feedback:O sistema calcula antecipadamente a energia aproximada necessária com base na temperatura objetivo definida e na temperatura atual e ordena que o aquecedor ou a válvula de nitrogênio líquido façam uma ação pré-ativa, em vez de esperar que o erro reajam.

Fluxo de trabalho estável para conversões de 3 a 5 minutos (por exemplo, o método de três caixas)

1. Fase de preparação:

• A zona de alta temperatura é continuamente aquecida e mantida a +150°C (por exemplo, definindo a temperatura em +85°C).

• A zona de baixa temperatura é continuamente resfriada por nitrogênio líquido ou refrigerador e mantida a -70°C (por exemplo, definindo a temperatura em -55°C).

• A zona de teste está isolada das duas zonas, a temperatura normal ou a temperatura de teste anterior.

2. Instruções de choque de alta temperatura:

• Controlador emite instruções, porta de ar de baixa temperaturaInstantâneo fechadoPorta de vento quente.Abrir instantaneamente- É.

• Ventilador centrífugo de alta potência vai +150 ° C de ar de alta temperatura e armazenamento de energia térmicaSopro violentoÁrea de teste.

• O ar normal na área de teste é substituído e aquecido rapidamente.

3. processo de estabilidade:

• Os sensores de temperatura monitoram a temperatura da área de teste em tempo real.

• Quando a temperatura se aproxima de +85 ° C, o controlador PID inteligente começa a reduzir a potência do aquecedor e pode introduzir uma pequena quantidade de ar frio para equilibrar, evitando um surto de temperatura.

• Devido ao armazenamento de calor suficiente, grande volume de ar e precisão de controle, a temperatura pode serTempo muito curto (por exemplo, 2-4 minutos)Atingir um estado estável de +85 ° C ± 3 ° C (de acordo com padrões como GB / T 2423.22, a estabilidade geralmente se refere à entrada na faixa de tolerância).

4. Instruções de choque de baixa temperatura:

• O processo é oposto ao choque de alta temperatura. A porta de alta temperatura está fechada e a porta de baixa temperatura está aberta.

• O ar ultra-frio (-70 ° C) e a "quantidade fria" armazenada entram na área de teste para substituir e resfriar rapidamente o ar da área de teste.

• O controlador controla com precisão a abertura da válvula de nitrogênio líquido ou a troca de calor do armazenador para garantir que a temperatura caia rapidamente e suavemente até -55 ° C e seja estável.