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HALT 試驗箱的液態氮消耗由什麼決定

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對於經常使用的 HALT 試驗箱,液態氮 (LN2) 通常是最大的一項經常性成本。一台試驗箱用多少液態氮,取決於它如何控制液態氮流量、它需要冷卻多少東西 (試驗箱、檯面與產品)、需要冷卻到多低,以及試驗曲線在低溫停留多久。依 Hanse 的經驗,溫度變化速率並不是決定因素。

液態氮通常是最大的營運成本

對於經常使用的液態氮試驗箱,氮氣通常是營運成本中最大的一項經常性支出。每一台 Hanse 試驗箱都採用液態氮直接噴射冷卻。VTC-4 與 TC-4 以上機型標配真空夾套液態氮比例閥,VTC-1.5 可選配比例控制。

比例控制還是 ON/OFF 控制

試驗箱如何計量液態氮,比本頁上的其他任何內容都更重要。ON/OFF 電磁閥會傾注氮氣以達到設定值,然後過衝。比例閥則依實際需求計量液態氮。結果是液態氮用得更少,閥門的使用壽命也更長。

一個紅色真空夾套液態氮比例閥,連接真空夾套不鏽鋼液態氮管路
真空夾套液態氮比例閥,VTC-4 與 TC-4 以上機型標配。

如果您的試驗箱採用 ON/OFF 液態氮控制,可以透過升級加裝真空夾套比例閥。

更快的溫度變化速率並不會多用氮氣

依 Hanse 的經驗,溫度變化速率並不決定液態氮消耗:更快的變化速率並不比更慢的多用氮氣。改變試驗箱溫度所需移除的熱量 (以 BTU 計) 與溫度變化速率無關;較快的變化速率只是更快把熱量移除。真正決定液態氮消耗的因素如下。

溫度跨度

達到低溫設定值所需的氮氣與溫度跨度成正比。在 Hanse 的液態氮計算器中,從 +80 °C 降溫到 −40 °C 所用的氮氣,是從 +20 °C 降溫到 −40 °C 的兩倍。

低溫停留時間

停留在低溫設定值會持續消耗氮氣。在 Hanse 的計算器中,低溫停留的前 5 分鐘大約再用去達到設定值所用氮氣的一半,接下來的 5 分鐘大約用去四分之一,此後每 5 分鐘大約用去八分之一。20 分鐘的低溫停留大約使降溫所用的氮氣增加一倍,60 分鐘的停留大約增加到三倍。高溫停留不消耗液態氮,所以在一個溫度循環中,氮氣帳單由低溫那一側承擔。

試驗箱尺寸

消耗量隨調溫空間的容積與檯面的質量而增加:試驗箱越大,用的氮氣越多。在整個 VTC 系列中,從 VTC-4 到 VTC-36,達到設定值所需的氮氣大約增加到四到五倍。請依選購指南所述,根據您的產品決定試驗箱尺寸,而不要買得比實際需要更大。

產品及其治具

檯面上的一切同樣需要冷卻。通電的產品會產生熱量,只要它在低溫下運作,液態氮就必須把這些熱量移除。產品及其治具依其重量與比熱,為每一次降溫增加氮氣用量:同等重量下,鋁與鎂在同樣的溫度跨度內冷卻所需的氮氣,大約是鋼的兩倍。

ECO 機型用得更少

ECO 機型比同尺寸的標準機型用的液態氮更少。它只有一個 965 mm (38 in) 的工作高度,而不是標準機型的 965 mm 與 1,270 mm (38 in 與 50 in) 兩種高度,因此內部空間較小,而檯面與負載相同。在 Hanse 的液態氮計算器中,VTC-9 ECO 達到設定值所需的氮氣,比檯面處於高位的標準 VTC-9 少約十分之一 (此時留出同樣的 965 mm (38 in) 工作空間),比檯面處於低位的少近四分之一 (此時留出 1,270 mm (50 in))。

現場需要什麼

液態氮試驗箱還需要現場基礎設施:儲槽、真空夾套管路,以及室內的氧氣監測。液態氮的供應方式從送貨到府的杜瓦瓶到微型散裝儲槽與散裝儲槽不等,取決於試驗箱用多少氮氣。

液態氮還是機械冷凍

液態氮是試驗箱最顯眼的營運成本。它通常是現場唯一使用氮氣的設備,所以帳單上寫著試驗箱的名字;而機械冷凍試驗箱消耗的電力與冰水,卻很少記在它的帳上。成本指南對這兩條路線作了完整比較。

常見問題

一台 HALT 試驗箱要用多少液態氮?

這取決於試驗箱的尺寸、溫度跨度、試驗曲線在低溫停留多久、檯面上的產品,以及試驗箱控制液態氮的方式。Hanse 會用其液態氮計算器針對您的試驗曲線進行估算:請透過聯絡表單提出。

低溫停留時間更長會多用液態氮嗎?

會。在 Hanse 的液態氮計算器中,20 分鐘的低溫停留大約使達到設定值所用的氮氣增加一倍,60 分鐘的停留大約增加到三倍。高溫停留不消耗液態氮。

更快的溫度變化速率會多用液態氮嗎?

依 Hanse 的經驗,不會。改變試驗箱溫度所需移除的熱量在任何溫度變化速率下都相同;較快的變化速率只是更快把熱量移除。

液態氮比例控制能節省氮氣嗎?

能。比例閥比 ON/OFF 控制用的液態氮更少,而且閥門壽命更長。

ECO 機型用的液態氮更少嗎?

是的。它的內部空間較小,而檯面與負載與標準機型相同。在 Hanse 的液態氮計算器中,VTC-9 ECO 達到設定值所需的氮氣比標準 VTC-9 少約十分之一到近四分之一,視檯面位置而定。

液態氮比機械冷凍更貴嗎?

兩者往往比看起來更接近。成本指南對兩者作了比較。

與工程師談談

Hanse Environmental 自 1993 年起在美國密西根州 Allegan 製造 HALT 與 HASS 試驗箱。如需依您自己的試驗曲線估算液態氮用量,請與我們聯絡。