低温(1)

p1??A?2?A11?1???1?????T4s ?Ta4 （2-1）

?通过对流的热交换量为：

P2=α（Ts-Ta） （2-2） 假设试验设备工作空间内壁与环境空气具有相同的温度，则有：

p?p1?p2?1A2??1???1????A?2?A1?T4s ?Ta4???Ts?Ta? （2-3）

?式中：P： 单位时间内热交换量（W）；

A2：样品表面积（m2）;

A1：箱（室）壁的表面积（m2）; Tα：工作空间内壁的温度（K）； T： 样品表面温度（K）；

ε1：工作空间内壁的辐射系数； ε2：样品的辐射系数；

-32-4

σ：斯蒂分—玻尔兹曼常数，σ=5.67×10W.m.K;

2-1

а：对流系数（W.m.k）, а与TS-Ta和а有关； а：样品的平均尺寸（m）.

对于“自由空气”条件或黑色工作空间内壁的情况，（2-3）式可以简化为：

p??2?Ts4?Ta4???Ts?Ta? A2??也可以改写为：

???????1p???Ts?2Ts4???Ta?2Ta4? （2-4） ?A2?????? 令xs?Ts??2?4??Ts ；xa?Ta?2Ta4 ??则式（2-4）可以写为：

p???xs?xa? （2-5） A2 由于对流系数а与Ts-Ta和样品的平均尺寸а有关。在ε=0.7时，根据不同的а值，便可以得到用环境温度订正样品表面温度的诺摸图或列线图，如图2-5所示。

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10011010090807060504090807060504030B2010010°C+605040_302010°C010+203040Ta(环境温度)A3020100基准线2030405060Ts(样品表面温度)_ 图2-5 用环境温度订正样品表面温度的列线图

由此可见，本订正包括了对流误差和辐射误差。

应用举例：

在20℃“自由空气”条件下，耗散一定功率的物体表面温度可达70℃，问在-40℃的“自由空气”条件下耗散同样的功率时，它的表面温度应是多少。

解：从图2-5中Ta上的+20℃点到Ts上的+70℃点连一条直线，该线与基准线有一个交点A，然后从Ta上-40℃点过交点A作一直线与于Ts相交于B点，其读数为23℃。23℃即为所求得的样品表面温度。

通过这种订正，ΔT 1可以扩大到80℃时，但ΔT 1>80℃时，该方法是否有效尚未有经验证实。

根据上述假设及样品表面温度的求解，方法B的试验程序如下：

第一步：在室温下监测样品表面温度升ΔT 1

将样品安装在试验室内，注意防止日光、气流等的干扰。然后将样品加上试验规定的负载条件，在达到温度稳定后，测量样品表面最热点的温度。对于大的或复杂的样品，应测量几个有代表性点的温度，并记录每一点上的温度与试验室温度的差值，即得出样品表面升ΔT 1。监测方法见图2-6所示。

试验样品温度

Ts 室内周围温度

Ta 图2-6 在室温下监测样品表面温升ΔT 1

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?T1 如果ΔT 1<25℃，则试验按照 2.5.2.1 (1)①的试验程序进行。 第二步，如果ΔT 1>25℃，则应求订正温度Ts

根据规定的试验温度，从图2-5上求得Ts。当试验设备工作空间和样品同处于室温下时，把样品放进入试验设备工作空间。然后，样品按规定加电或加负载，并启动试验设备的冷却系统，使箱温以不超过1℃/min（5分钟内的平均值）的降温速率降温。样品和试验设备工作空间温度的测量如图2-7所示

试验样品温度

Ts 试验箱温度

?T1 ?T2 规定的试验温度 图2-7样品和试验设备工作空间温度的试验温度测量

应注意：在样品、试验设备和试验温度的监测中，ΔT 2应始终保持很小。最后，试验设备工作空间温度应保证样品表面温度达到Ts值。

在此条件下保持规定的试验持续时间。在温度保持和试验结束时，可以进行中间检测并记录其结果。

在试验结束，并开始升温之前，切断电源，去掉负载，按照规定进行恢复和最后检测，并记录其结果。 （2）人工冷却的样品

有关标准应规定样品所用的冷却剂的性能，如果样品是以空气为冷却剂，必须防止油等的污染，并注意防潮。

①冷却系统与试验设备分开

样品本身冷却系统或由外部供给冷却剂，其冷却气流、循环管道与试验设备分开，这时应按照“2.5.2.1 (1)①试验Ad：散热样品的无人工冷却无强迫空气循环的温度渐变试验”方法进行试验。“2.5.2.1 (1) ②试验Ad：散热样品的无人工冷却有强迫空气循环的温度渐变试验”方法中的方法A”可作为替代方法。 ②冷却系统与试验设备不分开

冷却系统与试验设备不分开的人工冷却的样品，大致有两种情况。

第一种情况是：样品由外部供给冷却空气 ，冷却后，空气进入试验箱（室）。对于这种样品应按照“2.5.2.1 (1)①试验Ad：散热样品的无人工冷却无强迫空气循环的温度渐变试验”方法进行试验；“2.5.2.1 (1) ②试验Ad：散热样品的无人工冷却有强迫空气循环的温度渐变试验”方法中的方法A”可作为替代方法。

第二种情况，样品由试验设备供给冷却空气，冷却后，空气仍回到试验设备内。对于这种样品仍应按“2.5.2.1 (1)①试验Ad：散热样品的无人工冷却无强迫空气循环的温度渐变试

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验”方法进行试验；“2.5.2.1 (1) ②试验Ad：散热样品的无人工冷却有强迫空气循环的温度渐变试验”方法中的方法A”可作为替代方法。所不同的是应对进入样品的空气温度进行监测。

2.6 试验技术

2.6.1 试验方法的选择

如果试验目的是为了评价在储存或工作时低温对非散热样品的影响，它有非散热样品的温度渐变或突变试验，通常选用温度渐变试验。但必须注意，选用温度突变试验的前题是：只有温度突变对样品无破坏作用时才选择温度突变试验。

关于散热样品的试验，其目的是为了评价产品在低温条件下使用的适应性，为了取得再现好的试验结果，一般试验是在无强迫空气循环的试验设备内进行。如果在这种情况下，试验条件不能保持或不能满足试验要求时，则可以采用有强迫空气循环的试验方法进行试验。但风速不宜太大，一般不超过0.5m/s。

如果样品尺寸太大，或由于复杂的功能导致的众多试验接线，在温度突变试验时不能做到将其放入低温试验设备而不产生结霜时，在采用温度渐变试验。 2.6.2试验条件的选择 2.6.2.1 民用(商用)产品

在国标和IEC标准中，试验温度是根据产品在实际储存或使用中可能经受的低温温度值从GB/T2423.1-2001和IEC60068-2-1和(本章第2.2 节中的试验等级)中选取合适的试验温度等级。

试验持续时间应根据试验目的和样品本身的热性能，从GB/T.2423-2001和IEC60068-2-1和(本章第2.2 节中的试验等级)中选取合适的试验等级。如果试验目的只是为了检查样品的启动或工作性能，那么，只要样品在规定的试验温度上达到稳定就可以了,但一般情况下，试验持续时间不能少于30分钟。

如果试验目的是为了确定产品的耐久性和可靠性，则应根据产品的耐久性和可靠性要求确定试验持续时间等级。

在试验中，试验持续时间应从样品在规定的试验温度下稳定的瞬间开始计算。 2.6.2.2 军品

在MIL-STD-810中，试验温度的选择给出了下面两种指导性的原则。 （1） 局部气候区域使用的产品

对于在局部气候区域使用的产品，应选择该区域的最低温度值。 （2）世界范围使用的产品

对于在世界各地储存或使用的产品，不仅应考虑绝对的低温条件，而且还应考虑给定的低温条件出现的概率；如果不考虑出现的概率，将会出现超试验的条件。出现概率值指的是世界上最冷地区最冷月份中等于或超过给定温度的小时数与该月的总小时数（744小时）的百分比。 2.6.3 温度稳定

如果不能用测量或计算的办法确定温度稳定时间，则可采用下表2-4 中的经验温度稳定时间。表2-4同样适用于高温试验中的温度稳定。

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表2-4温度稳定时间 GJB4-83舰船电子设备环境试验 前苏联标准гост16962.1-89 试验样品重量 G 保温时间 Kg h G≤1.5 1.5< G≤15 15< G≤150 G≧150 温度稳定时间。 2.6.4试验注意事项

（1）应有防寒衣帽、手套和鞋等，以防止由于试验操作而引起的冻伤。

（2）冷却剂会影响操作人员身心健康，其影响程度与冷却剂的化学性质、空气中的含量以及操作人员在含有冷却剂的大气中停留的时间有关。一般在空气中缺氧或不通风的条件下，会引起窒息至死亡。因此，在实际操作中必须注意防护。

（3）样品应尽量放置在试验箱设备的工作空间的中心位置上，样品之间不得相互接触和重迭，要留有一定的间隔，以达到空气流通和防止结冰或结霜等要求。 （4）设备应定期检定。试验设备因鼓掌检修后，应重新检定。

1 2 4 8 试验样品重量 G 保温时间 Kg h ≯2 2~10 10~20 20~50 50~100 100~300 2 3 4 6 8 10 注：当试验样品的几个分机在一个试验设备内进行试验时,应以最重分机的重量来定

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