積冰凍雨環(huán)境測試箱的核心在于營造一個可控的低溫環(huán)境，即使在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)也能模擬出冰雹、凍雨、積冰等自然現(xiàn)象。測試箱包括純水機(jī)組、預(yù)冷水箱、液氮罐、液氮噴頭、覆冰噴頭、水冷空氣幕以及試驗(yàn)臺等。為了能夠快速而準(zhǔn)確地模擬這些條件，實(shí)驗(yàn)室一般會使用積冰凍雨環(huán)境測試箱。
積冰凍雨環(huán)境測試箱如何實(shí)現(xiàn)結(jié)冰？
在開始覆冰測試前，首先利用液氮噴頭將試驗(yàn)構(gòu)件及環(huán)境溫度預(yù)冷至目標(biāo)溫度。隨后，根據(jù)需要模擬的覆冰類型（凍雨、積冰或冰雹），調(diào)節(jié)覆冰噴頭噴出的水滴直徑，并啟動覆冰噴頭。此時，預(yù)冷后的水滴與超低溫的試驗(yàn)構(gòu)件接觸，立即在其表面結(jié)冰，形成一層冰層。貼片式溫度傳感器實(shí)時監(jiān)測環(huán)境溫度和試驗(yàn)構(gòu)件表面溫度，并將數(shù)據(jù)上傳至PLC系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，確保整個覆冰過程的穩(wěn)定性和重復(fù)性。
實(shí)現(xiàn)結(jié)冰的過程：
預(yù)冷階段
首先，通過液氮噴頭將水冷空氣幕內(nèi)的環(huán)境溫度和試驗(yàn)構(gòu)件預(yù)冷至設(shè)定的低溫狀態(tài)。在模擬凍雨和積冰時，將溫度預(yù)冷至-20℃；如模擬冰雹，則需要將溫度降至-40℃。
覆冰階段
當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值后，啟動覆冰噴頭，通過控制其水滴直徑和噴灑量，模擬出所需的覆冰工況。在模擬凍雨和積冰時，水滴直徑控制在1mm~1.5mm范圍內(nèi)，以形成細(xì)小的冰晶層；而在模擬冰雹時，則調(diào)整水滴直徑至0.5mm~2mm之間，以模擬出更大的冰粒。
監(jiān)測與反饋
試驗(yàn)構(gòu)件上設(shè)置的貼片式溫度傳感器實(shí)時監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境溫度和試驗(yàn)構(gòu)件表面溫度，并將數(shù)據(jù)上傳至PLC系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)調(diào)整液氮噴頭和覆冰噴頭的工作狀態(tài)，確保整個試驗(yàn)過程中的溫度和水滴直徑保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
