非飽和蒸汽高壓加速試驗箱的核心功能是精準模擬 “高溫、高壓、非飽和蒸汽” 環(huán)境，其性能依賴(lài)于各核心部件的協(xié)同運作。這些部件需滿(mǎn)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、環(huán)境控制系統、監測與安全系統三大類(lèi)，具體如下：
一、承載系統：高壓環(huán)境的 “容器基礎”
承載系統是試驗箱的 “物理載體”，需承受高溫高壓蒸汽的長(cháng)期沖擊，核心部件包括：
1. 高壓艙體（核心承載部件）
材質(zhì)與結構：
采用 316L 不銹鋼整體焊接成型（厚度根據壓力等級設計，0.1-2.0MPa 壓力對應壁厚 8-20mm），內壁經(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，適合高壓機型），容積 50-500L（根據測試需求定制）。
核心作用：
形成密閉空間，承載高溫高壓蒸汽，是試驗環(huán)境的 “容器”；內壁光滑設計避免蒸汽湍流，保證艙內溫濕度均勻性（溫差≤±1℃）。
關(guān)鍵要求：
需通過(guò)壓力容器認證（如 ASME、GB 150），耐受 10 萬(wàn)次以上高壓循環(huán)（無(wú)變形、泄漏）。
2. 艙門(mén)與密封組件
艙門(mén)結構：
采用快開(kāi)式設計（手動(dòng)或氣動(dòng)），搭配高強度鎖扣（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(dòng)桿），降低操作強度。
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(guò)艙門(mén)壓力擠壓實(shí)現密封（密封壓力≥0.5MPa，確保無(wú)蒸汽泄漏）；部分高端機型采用 “雙重密封”（主密封圈 + 備用密封圈），防止單一密封失效。
安全設計：
內置壓力聯(lián)鎖裝置（壓力＞0.05MPa 時(shí)無(wú)法開(kāi)啟艙門(mén)），避免高壓狀態(tài)下開(kāi)門(mén)導致蒸汽噴濺。
二、環(huán)境控制系統：精準調控 “溫、壓、濕”
環(huán)境控制系統是試驗箱的 “核心大腦”，通過(guò)協(xié)同運作維持設定的高溫、高壓、非飽和蒸汽環(huán)境，包括以下關(guān)鍵部件：
1. 蒸汽發(fā)生與濕度調節系統（非飽和蒸汽的核心）
非飽和蒸汽（濕度 40%-95% RH）的精準控制是該設備區別于飽和蒸汽設備的核心，依賴(lài)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(guò) 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(lái)水雜質(zhì)堵塞管路）；配備水位傳感器（防止干燒）和自動(dòng)補水裝置（維持水位穩定）。
濕度調節模塊：
核心為 “蒸汽 - 空氣混合裝置”：通過(guò)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，精準調節濕度（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，響應時(shí)間＜5 秒），實(shí)時(shí)監測艙內濕度，反饋至 PLC 調節混合比例，確保濕度波動(dòng)≤±3% RH。
2. 溫度控制系統
加熱裝置：
艙體夾層內置不銹鋼加熱絲（功率 5-15kW），配合內部循環(huán)風(fēng)機（耐溫 250℃，風(fēng)量 100-300m3/h），實(shí)現艙內溫度均勻分布（避免局部溫差過(guò)大）；加熱速率可調節（3-5℃/min），滿(mǎn)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（遠離加熱源），實(shí)時(shí)采集溫度信號；PLC 通過(guò) PID 算法調節加熱功率（如溫度低于設定值時(shí)增大功率），確保溫度穩定在 ±0.5℃范圍內。
3. 壓力控制系統
壓力傳感器：
高精度擴散硅壓力傳感器（量程 0-2.5MPa，精度 ±0.01MPa），實(shí)時(shí)監測艙內壓力，輸出 4-20mA 信號至控制系統。
壓力調節裝置：
由進(jìn)氣閥（控制蒸汽 / 壓縮空氣注入）和排氣閥（電動(dòng)比例閥，精度 ±0.005MPa）組成：
升壓階段：進(jìn)氣閥打開(kāi)，注入蒸汽 / 空氣提升壓力至設定值；
穩壓階段：通過(guò)排氣閥微量排氣（每小時(shí)排氣量＜5% 艙容），抵消環(huán)境散熱導致的壓力波動(dòng)；
降壓階段：自動(dòng)開(kāi)啟排氣閥（分級降壓，避免壓力驟降對試樣的沖擊）。
三、監測與安全系統：保障試驗可靠與安全
1. 控制系統（人機交互核心）
硬件：PLC 控制器（如西門(mén)子 S7 系列）+ 觸摸屏（10-15 英寸），支持程序預設（最多 100 組程序，每組可設 10 個(gè)階段）、數據存儲（≥1000 組試驗數據）和 USB 導出（溫度、壓力、濕度曲線(xiàn)）。
功能：實(shí)時(shí)顯示動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)（溫濕度、壓力），具備 “斷點(diǎn)續跑”（停電后恢復供電可繼續試驗）、參數超限預警（如溫度超設定值 2℃時(shí)聲光報警）功能。
2. 安全保護系統（多重冗余設計）
超溫保護：
一級保護：PLC 實(shí)時(shí)監測，超溫時(shí)切斷加熱電源；
二級保護：獨立于 PLC 的溫控器（如 K 型熱電偶），溫度達極限值（如 250℃）時(shí)強制斷電并啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇。
超壓保護：
一級保護：排氣閥自動(dòng)泄壓；
二級保護：爆破片（安裝在艙體側面，設定壓力為最大工作壓力的 1.1 倍），超壓時(shí)瞬間破裂泄壓（一次性部件，需更換后再使用）。
其他保護：
漏電保護（接地電阻＜4Ω）、缺水保護（蒸汽發(fā)生器水位過(guò)低時(shí)停機）、艙門(mén)未關(guān)緊保護（無(wú)法啟動(dòng)試驗）。
