非飽和蒸汽高壓加速試驗(yàn)箱的核心功能是精準(zhǔn)模擬 “高溫、高壓、非飽和蒸汽” 環(huán)境，其性能依賴于各核心部件的協(xié)同運(yùn)作。這些部件需滿足 “耐高壓、耐高溫、抗腐蝕” 和 “控制精度高” 的要求，核心部件可分為承載系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、監(jiān)測與安全系統(tǒng)三大類，具體如下：
一、承載系統(tǒng)：高壓環(huán)境的 “容器基礎(chǔ)”
承載系統(tǒng)是試驗(yàn)箱的 “物理載體”，需承受高溫高壓蒸汽的長期沖擊，核心部件包括：
1. 高壓艙體（核心承載部件）
材質(zhì)與結(jié)構(gòu)：
采用 316L 不銹鋼整體焊接成型（厚度根據(jù)壓力等級設(shè)計(jì)，0.1-2.0MPa 壓力對應(yīng)壁厚 8-20mm），內(nèi)壁經(jīng)電解拋光（Ra≤0.8μm），減少蒸汽冷凝殘留和腐蝕風(fēng)險；艙體呈圓柱形或方形（圓柱形抗壓力更強(qiáng)，適合高壓機(jī)型），容積 50-500L（根據(jù)測試需求定制）。
核心作用：
形成密閉空間，承載高溫高壓蒸汽，是試驗(yàn)環(huán)境的 “容器”；內(nèi)壁光滑設(shè)計(jì)避免蒸汽湍流，保證艙內(nèi)溫濕度均勻性（溫差≤±1℃）。
關(guān)鍵要求：
需通過壓力容器認(rèn)證（如 ASME、GB 150），耐受 10 萬次以上高壓循環(huán)（無變形、泄漏）。
2. 艙門與密封組件
艙門結(jié)構(gòu)：
采用快開式設(shè)計(jì)（手動或氣動），搭配高強(qiáng)度鎖扣（不銹鋼材質(zhì)），確保關(guān)閉后與艙體緊密貼合；大型艙體（＞200L）配備助力裝置（如氣動桿），降低操作強(qiáng)度。
密封組件：
核心為 “耐高溫硅膠密封圈”（耐溫≥250℃，抗蒸汽腐蝕），截面呈 U 型或 O 型，通過艙門壓力擠壓實(shí)現(xiàn)密封（密封壓力≥0.5MPa，確保無蒸汽泄漏）；部分高端機(jī)型采用 “雙重密封”（主密封圈 + 備用密封圈），防止單一密封失效。
安全設(shè)計(jì)：
內(nèi)置壓力聯(lián)鎖裝置（壓力＞0.05MPa 時無法開啟艙門），避免高壓狀態(tài)下開門導(dǎo)致蒸汽噴濺。
二、環(huán)境控制系統(tǒng)：精準(zhǔn)調(diào)控 “溫、壓、濕”
環(huán)境控制系統(tǒng)是試驗(yàn)箱的 “核心大腦”，通過協(xié)同運(yùn)作維持設(shè)定的高溫、高壓、非飽和蒸汽環(huán)境，包括以下關(guān)鍵部件：
1. 蒸汽發(fā)生與濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（非飽和蒸汽的核心）
非飽和蒸汽（濕度 40%-95% RH）的精準(zhǔn)控制是該設(shè)備區(qū)別于飽和蒸汽設(shè)備的核心，依賴以下部件：
蒸汽發(fā)生器：
采用不銹鋼電加熱管（功率 2-8kW），通過 PID 控制加熱功率，將去離子水加熱至沸騰產(chǎn)生純蒸汽（避免自來水雜質(zhì)堵塞管路）；配備水位傳感器（防止干燒）和自動補(bǔ)水裝置（維持水位穩(wěn)定）。
濕度調(diào)節(jié)模塊：
核心為 “蒸汽 - 空氣混合裝置”：通過比例閥控制蒸汽注入量與干燥壓縮空氣（經(jīng)除濕處理）的混合比例，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)濕度（如 85% RH 需控制蒸汽占比 85%、干燥空氣 15%），避免飽和冷凝。
濕度傳感器：采用高精度電容式傳感器（精度 ±2% RH，響應(yīng)時間＜5 秒），實(shí)時監(jiān)測艙內(nèi)濕度，反饋至 PLC 調(diào)節(jié)混合比例，確保濕度波動≤±3% RH。
2. 溫度控制系統(tǒng)
加熱裝置：
艙體夾層內(nèi)置不銹鋼加熱絲（功率 5-15kW），配合內(nèi)部循環(huán)風(fēng)機(jī)（耐溫 250℃，風(fēng)量 100-300m3/h），實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)溫度均勻分布（避免局部溫差過大）；加熱速率可調(diào)節(jié)（3-5℃/min），滿足不同試樣的升溫需求（如脆性材料需慢速升溫）。
溫度傳感器與控制器：
采用 PT100 鉑電阻傳感器（精度 ±0.1℃），安裝在艙體中部（遠(yuǎn)離加熱源），實(shí)時采集溫度信號；PLC 通過 PID 算法調(diào)節(jié)加熱功率（如溫度低于設(shè)定值時增大功率），確保溫度穩(wěn)定在 ±0.5℃范圍內(nèi)。
3. 壓力控制系統(tǒng)
壓力傳感器：
高精度擴(kuò)散硅壓力傳感器（量程 0-2.5MPa，精度 ±0.01MPa），實(shí)時監(jiān)測艙內(nèi)壓力，輸出 4-20mA 信號至控制系統(tǒng)。
壓力調(diào)節(jié)裝置：
由進(jìn)氣閥（控制蒸汽 / 壓縮空氣注入）和排氣閥（電動比例閥，精度 ±0.005MPa）組成：
升壓階段：進(jìn)氣閥打開，注入蒸汽 / 空氣提升壓力至設(shè)定值；
穩(wěn)壓階段：通過排氣閥微量排氣（每小時排氣量＜5% 艙容），抵消環(huán)境散熱導(dǎo)致的壓力波動；
降壓階段：自動開啟排氣閥（分級降壓，避免壓力驟降對試樣的沖擊）。
三、監(jiān)測與安全系統(tǒng)：保障試驗(yàn)可靠與安全
1. 控制系統(tǒng)（人機(jī)交互核心）
硬件：PLC 控制器（如西門子 S7 系列）+ 觸摸屏（10-15 英寸），支持程序預(yù)設(shè)（最多 100 組程序，每組可設(shè) 10 個階段）、數(shù)據(jù)存儲（≥1000 組試驗(yàn)數(shù)據(jù)）和 USB 導(dǎo)出（溫度、壓力、濕度曲線）。
功能：實(shí)時顯示動態(tài)曲線（溫濕度、壓力），具備 “斷點(diǎn)續(xù)跑”（停電后恢復(fù)供電可繼續(xù)試驗(yàn)）、參數(shù)超限預(yù)警（如溫度超設(shè)定值 2℃時聲光報警）功能。
2. 安全保護(hù)系統(tǒng)（多重冗余設(shè)計(jì)）
超溫保護(hù)：
一級保護(hù)：PLC 實(shí)時監(jiān)測，超溫時切斷加熱電源；
二級保護(hù)：獨(dú)立于 PLC 的溫控器（如 K 型熱電偶），溫度達(dá)極限值（如 250℃）時強(qiáng)制斷電并啟動冷卻風(fēng)扇。
超壓保護(hù)：
一級保護(hù)：排氣閥自動泄壓；
二級保護(hù)：爆破片（安裝在艙體側(cè)面，設(shè)定壓力為最大工作壓力的 1.1 倍），超壓時瞬間破裂泄壓（一次性部件，需更換后再使用）。
其他保護(hù)：
漏電保護(hù)（接地電阻＜4Ω）、缺水保護(hù)（蒸汽發(fā)生器水位過低時停機(jī)）、艙門未關(guān)緊保護(hù)（無法啟動試驗(yàn)）。
