Cách hoạt động của tủ thử nghiệm môi trường

Tủ thử nghiệm môi trường là gì ?

Tủ thử nghiệm môi trường hay còn được gọi là buồng thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm. Hoạt động dựa trên nguyên tắc tạo ra một môi trường khép kín, nơi nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát chính xác theo các thông số cài đặt trước. Sản phẩm thử nghiệm sẽ được trong môi trường khắc nghiệt khép kín này để đánh giá hiệu suất và độ bền

Buồng thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm không đổi bao gồm hai phần: Điều chỉnh nhiệt độ (sưởi ấm, làm mát) và tạo ẩm. Quạt quay (rotating fan) ở phía trên của buồng thổi không khí vào trong. Điều này tạo ra sự lưu thông khí (gas circulation) và cân bằng nhiệt độ và độ ẩm. Buồng có các cảm biến tích hợp (built-in sensors) để thu thập dữ liệu. Nó gửi dữ liệu này đến bộ điều khiển nhiệt độ và độ ẩm (temperature and humidity controller). Đây là một bộ vi xử lý (microprocessor) thực hiện chỉnh sửa và xử lý dữ liệu. Nó đưa ra các lệnh điều khiển (control instructions) để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm. Bộ phận gia nhiệt không khí (air heater), ống ngưng tụ (condenser tube), và bộ phận gia nhiệt bồn chứa (sink heater) hoàn thành việc này.

Nguyên lý hoạt động

Hệ thống điều khiển là yến tố then chốt của buồng thử nghiệm, đây là bộ phận quyết định tốc độ tăng giảm nhiệt độ, mức độ sai lệch giữa nhiệt độ/độ ẩm thực tế và giá trị cài đặt và các chỉ số quan trọng khác của buồng thử nghiệm. Hầu hết các bộ điều khiển (controllers) của buồng thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm hiện nay đều sử dụng phương pháp điều khiển PID. Một số ít sử dụng kết hợp giữa điều khiển PID và điều khiển mờ (fuzzy control).

• Điều khiển PID (PID control): Phương pháp điều khiển vòng kín sử dụng các thông số Tỷ lệ (Proportional), Tích phân (Integral), và Vi phân (Derivative) để điều chỉnh sai lệch.
• Điều khiển mờ (fuzzy control): Phương pháp điều khiển dựa trên logic mờ, sử dụng các quy tắc “nếu-thì” để mô tả mối quan hệ giữa các biến đầu vào và đầu ra.

Hệ thống làm lạnh (Refrigeration system)

Hệ thống làm lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong buồng thử nghiệm. Nó giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định, điều này cần thiết cho các thử nghiệm chính xác. Hệ thống này hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên lý làm lạnh cơ học, cụ thể là phương pháp nén hơi. Phương pháp này sử dụng các thành phần sau:

• Máy nén (compressor): Nén chất làm lạnh để tăng áp suất và nhiệt độ.
• Dàn ngưng (condenser): Làm mát chất làm lạnh đã nén, chuyển nó từ dạng khí sang dạng lỏng.
• Cơ cấu tiết lưu (throttling mechanism): Giảm áp suất của chất làm lạnh lỏng, chuẩn bị cho quá trình bay hơi.
• Dàn bay hơi (evaporator): Chất làm lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh và bay hơi, làm lạnh không gian bên trong buồng thử nghiệm.

Hệ thống làm lạnh trong buồng thử nghiệm hoạt động dựa trên nguyên lý nén hơi, sử dụng các thành phần chính như máy nén, dàn ngưng, cơ cấu tiết lưu và dàn bay hơi để tạo ra và duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định. Tùy thuộc vào yêu cầu nhiệt độ của thử nghiệm, người ta sẽ lựa chọn hệ thống làm lạnh một cấp hoặc hai cấp.

• Hệ thống một cấp (single-stage): Phù hợp cho các thử nghiệm ở nhiệt độ không quá thấp.
• Hệ thống hai cấp (two-stage): Được ưu tiên sử dụng cho các thử nghiệm yêu cầu nhiệt độ rất thấp, đặc biệt là dưới -40°C, vì nó hiệu quả hơn trong việc đạt được và duy trì nhiệt độ cực thấp.

Hệ thống sưởi (Heating System)

Hệ thống sưởi ấm trong buồng thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm không đổi sử dụng một loại dây điện đặc biệt có khả năng tạo ra nhiệt lượng lớn khi có dòng điện chạy qua, gọi là dây điện trở công suất cao. Điều này tương tự như cách bếp điện hoạt động.

So với hệ thống làm lạnh, hệ thống sưởi ấm này có cấu tạo đơn giản hơn. Tuy nhiên, để đảm bảo buồng thử nghiệm có thể tăng nhiệt độ nhanh chóng, khung máy (vỏ ngoài) cần một hệ thống sưởi mạnh mẽ. Vì vậy, dây điện trở được sử dụng có công suất lớn.

Ngoài ra, để đảm bảo nhiệt độ được phân bố đều khắp buồng thử nghiệm, tấm đáy của buồng cũng được trang bị thêm một bộ phận gia nhiệt riêng biệt.

Hệ thống tạo ẩm (Humidity System)

Hệ thống tạo ẩm được cấu tạo từ hai hệ thống tạo ẩm và hút ẩm. Để tăng độ ẩm, hệ thống sử dụng phương pháp phun hơi nước. Hơi nước ở áp suất thấp được phun trực tiếp vào không gian thử nghiệm. Phương pháp này giúp tăng độ ẩm nhanh chóng và kiểm soát độ ẩm một cách chính xác. Đặc biệt, nó cho phép tạo ẩm ngay cả khi buồng thử nghiệm đang trong quá trình làm lạnh.

Để giảm độ ẩm, hệ thống sẽ làm lạnh không khí xuống đến một nhiệt độ nhất định, gọi là điểm sương. Tại nhiệt độ này, hơi nước trong không khí sẽ chuyển thành nước lỏng (ngưng tụ) và được loại bỏ, từ đó làm giảm độ ẩm của không khí.

Máy sấy (Dryer)

Để giảm độ ẩm bằng phương pháp này, hệ thống sử dụng máy bơm không khí để hút toàn bộ không khí ẩm bên trong buồng thử nghiệm ra ngoài. Sau đó, không khí khô đã được xử lý sẽ được bơm trở lại buồng.

Máy sấy này có thể tái sử dụng, nghĩa là chất hút ẩm bên trong máy có thể được làm khô và sử dụng lại nhiều lần. Quá trình hút ẩm và làm khô chất hút ẩm này sẽ được lặp lại liên tục để duy trì độ ẩm thấp trong buồng thử nghiệm.

Hệ thống lưu thông không khí

Để đảm bảo nhiệt độ và độ ẩm được phân bố đều khắp buồng thử nghiệm, hệ thống này sử dụng quạt ly tâm và động cơ để phân bố đều nhiệt độ trong buồng thử nghiệm.

• Quạt ly tâm:
  • Quạt này tạo ra luồng không khí mạnh mẽ, giúp không khí trong buồng được luân chuyển liên tục.
• Động cơ:
  • Động cơ cung cấp năng lượng cho quạt ly tâm hoạt động.

Hệ thống này đảm bảo rằng không khí bên trong buồng thử nghiệm luôn được lưu thông, giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định tại mọi vị trí.

Ứng dụng của buồng thử nghiệm nhiệt độ

Buồng thử nghiệm nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp để đánh giá độ bền và hiệu suất của sản phẩm trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau.

• hử nghiệm sản phẩm: Mô phỏng các điều kiện môi trường để đánh giá độ bền và hiệu suất của sản phẩm.
• Nghiên cứu và phát triển: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên vật liệu và linh kiện.
• Kiểm soát chất lượng: Đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn liên quan đến nhiệt độ đã được chỉ định.
• Thử nghiệm ứng suất (Stress Testing): Xác định các điểm hỏng hóc và điểm yếu của sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.
• Thử nghiệm điện tử: Xác minh hoạt động của các linh kiện và thiết bị điện tử ở các nhiệt độ khác nhau.
• Thử nghiệm ô tô: Đánh giá độ tin cậy của các bộ phận ô tô ở các nhiệt độ khác nhau.
• Thử nghiệm hàng không vũ trụ: Mô phỏng các điều kiện nhiệt độ cho các bộ phận hàng không vũ trụ.
• Thử nghiệm vật liệu: Đánh giá khả năng chống chịu của vật liệu với sự thay đổi nhiệt độ.
• Thử nghiệm pin: Đánh giá hiệu suất của pin ở các nhiệt độ khác nhau.
• Bảo quản dược phẩm: Đảm bảo sản phẩm duy trì được sự ổn định.

Ứng dụng của buồng thử nghiệm nhiệt độ rất rộng chính vì thế để đáp ứng được nhu cầu sử dụng hiện nay trên thị trường có rất nhiều máy có kích thước khác nhau. Và nhiều nhà sản xuất còn sẽ thiết kế riêng buồng thử nghiệm cho các ứng dụng đặc biệt cho các ngành sản xuất công nghiệp nặng hoặc các sản phẩm có kích thước đặc biệt.

Các lỗi thường gặp khi sử dụng buồng thử nhiệt độ môi trường

Nhiều người sử dụng buồng thử nhiệt độ đã phản hồi rằng họ gặp phải tình trạng máy nén của buồng thử nghiệm bị đóng băng hoặc tắc nghẽn sau một thời gian dài sử dụng. Điều này đặc biệt phổ biến trong điều kiện độ ẩm cao, như mùa xuân ở miền Bắc.

Nguyên nhân do môi trường ẩm ướt, độ ẩm trong không khí cao. Điều này khiến hơi nước xâm nhập vào máy nén, đặc biệt là đối với những buồng thử nghiệm được sửa dụng liên tục. Hơi nước gặp lạnh sẽ ngưng tụ thành nước, rồi đóng băng, gây tắc nghẽn.

Nhưng nguyên nhân cũng chưa chắc đến từ thời tiết mà còn có thể do bị rò rỉ lớp lót. Nếu lớp lót bị hở sẽ làm nước từ không khí tràn vào và ngưng tụ thành nước gây tắc nghẽn

Để giải quyết vấn đề này có thể sử dụng nhiệt và chân không để loại bỏ nước cẩn thận để trong buồng thử nghiệm môi trường Nó sẽ làm bay hơi nước trong máy nén và hệ thống. Sau đó, sử dụng một máy bơm chân không để loại bỏ không khí và nước.

• Ưu điểm:
  • Phương pháp này có thể loại bỏ nước một cách triệt để hơn, giảm nguy cơ nước còn sót lại gây tắc nghẽn sau này.
  • Sử dụng chân không giúp loại bỏ cả không khí ẩm còn sót lại trong hệ thống.
• Nhược điểm:
  • Đòi hỏi thiết bị chuyên dụng hơn (bơm chân không).
  • Cần cẩn thận để tránh làm quá nóng máy nén và dàn bay hơi, có thể gây hư hỏng.
  • Cần có kỹ năng chuyên môn để thực hiện.
• Lưu ý khi thực hiện:
  • Kiểm soát nhiệt độ cẩn thận khi sử dụng bếp điện hoặc đèn để nướng.
  • Đảm bảo bơm chân không hoạt động hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn hơi nước.
  • Cần có kiến thức về hệ thống điện lạnh.

Hoặc có thể áp dụng phương pháp sử dụng nhiệt từ máy nén chạy không tải để làm bay hơi nước.

• Ưu điểm:
  • Đơn giản hơn, không đòi hỏi thiết bị chuyên dụng.
  • Có thể thực hiện dễ dàng hơn.
• Nhược điểm:
  • Có thể không loại bỏ hoàn toàn nước nếu lượng nước quá nhiều.
  • Nguy cơ làm cháy máy nén nếu chạy không tải quá lâu.
  • Hiệu quả sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh.
• Lưu ý khi thực hiện:
  • Theo dõi nhiệt độ máy nén cẩn thận trong quá trình chạy không tải.
  • Chia thời gian chạy không tải thành nhiều lần ngắn để tránh quá nhiệt.
  • Cần có hiểu biết về cơ cấu hoạt động của máy nén.

Lidinco với ưu thế là đại diện của nhiều hãng như ZhongZhi, Jaten cùng nhiều kỹ sư chuyên nghiệp sẽ dễ dàng giúp bạn có thể sở hữu một thiết bị thử nghiệm môi trường phù hợp cùng các chương trình chăm sóc hẫu mãi hấp dẫn sẽ không khiến bạn và doanh nghiệp phải thất vọng.

Liên hệ mua tủ thử nghiệm môi trường chính hãng, uy tín

Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị đo lường điện uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.

Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com

Xem thêm: TỦ THỬ NGHIỆM MÔI TRƯỜNG