臭氧老化試驗箱:試驗方法,製冷工作的原理,製冷原理,參照標準,結構設計,樣品架的要

臭氧在大氣中的含量很少卻是橡膠龜裂的主要因素，臭氧老化箱模擬和強化大氣中的臭氧條件，研究臭氧對橡膠的作用規律，快速鑑定和評價橡膠抗臭氧老化性能與抗臭氧劑防護效能的方法，進而採取有效的防老化措施，以提高橡膠製品的使用壽命，參照標準：GB/T7762-2003、GB/T2951.21-2008

基本介紹

中文名：臭氧老化試驗箱
型號規格：101-NO3
臭氧濃度：10~1000pphm或5~500PPM
溫度均勻度：±2攝氏度

試驗方法,製冷工作的原理,製冷原理,參照標準,結構設計,樣品架的要求,加熱和製冷系統,產品用途,主要技術參數,試驗分為兩種,設備主要材質,技術參數,性能指標,控制系統,配製的特點,操作方法,臭氧系統,基礎知識,相關資料,臭氧殺菌原理,十二、樣品架的要求,十三、製冷原理與配置,十四、臭氧發生器,十五、市場價值,

試驗方法

根據試驗方法及標準可分為“靜態”和“動態”，靜態是指樣品被拉伸好後放放試驗箱做測試，動態則是把樣品放置在試驗箱的夾具上，邊拉伸邊做試驗，拉伸的浮動為被測樣品本身的5%-45%左右。

製冷工作的原理

製冷循環均採用逆卡若循環，該循環由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成，其過程如下：製冷劑經壓縮機絕熱壓縮到較高的壓力，消耗了功使排氣溫度升高，之後製冷劑經冷凝器等介質進行熱交換將熱量傳給四周介質。後製冷劑經截流閥絕熱膨脹做功，這時製冷劑溫度降低。最後製冷劑通過蒸發器等從溫度較高的物體吸熱，使被冷卻物體溫度降低。此循環周而復始從而達到降溫之目的。製冷系統的設計套用能量調節技術，一種行之有效的處理方式既能保證在制冷機組正常運行的情況下又能對製冷系統的能耗及製冷量進行有效的調節，使製冷系統的運行費用下降到較為經濟的狀態。

製冷原理

此循環周而復始從而達到降溫之目的。使製冷系統的運行費用下降到較為經濟的狀下。

型號規格	LRHS-101-NO3	LRHS-225-NO3	LRHS-500-NO3	LRHS-800-NO3
臭氧濃度	10~1000pphm或5~500PPM（可選）
臭氧控制精度	±10%
溫度均勻度	±2℃
溫度波動度	±0.5℃
濕度精度	0.1%RH
相對濕度	60～95%RH
環境溫度	RT+10～80℃，-10～80℃(可選)
溫度範圍	控溫範圍：0℃~70℃
樣架拉升頻率	2R/min(可選)
氣流速度	12～16mm/s
試驗氣體流量	20～70L/min
樣架轉速	360度旋轉樣品架(轉速1轉每分鐘)

參照標準

GB/T7762-2003 硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂靜態拉伸試驗方法；

GB/T2951.21-2008電纜絕緣和護套材料通用試驗方法，

GB/T 11206-2009橡膠老化試驗表面龜裂法；

以及其它相關標準規定的試驗方法。

結構設計

箱門合理的位置設定一個透明視窗，用以觀測室內試樣的變化。觀察窗採用多層中空鋼化玻璃,內側膠合片式導電膜，具有透明、隔熱、不易產生蒸汽結霜等優點

設備採用長軸風扇電機進行攪拌，耐高低溫之不鏽鋼多翼式葉輪,以達強度對流垂直擴散循環，使實驗室內的溫度均勻並一直保持穩定

採用無反作用門把手，操作更容易

機器底部安裝高品質可固定式PU活動輪，可以很方便地將機器移到指定位置，最後將腳輪固定

樣品架的要求

1、由外殼、電子元器件、臭氧發生器這幾大部件組成
2、在所要求的伸長下用夾具固定試樣的兩端，與臭氧化空氣接觸時，試樣的長度方向要與氣流方向基本平行
3、夾具應由不容易分解臭氧的材料(例如鋁)製成。
4、使試樣旋轉速度在(20^-25) mm/s之間，在一垂直乾氣流的平面內，每件試樣連續地沿著相同的途徑移動
5、同一個試樣旋轉一周的時間為(8^-12) min.試樣的掃描面積(圖2中表示的陰影部分)最少是試驗箱的有效面積的40%.
6、試樣製備應符合GB/T 9865.1 的規定。試樣最好從新制模壓出的試片上裁取，如果需要，可以從成品上裁取。試樣至少應
7、每一試驗條件至少使用3個試樣。
8、長條標準試樣寬度為不小於10mm，厚度2.Omm士0.2mm，拉伸前夾具兩端間試樣的長度不少於40mm

加熱和製冷系統

採用遠紅外鎳合金高速加溫電熱絲；

臭氧、溫度、濕度、製冷完全獨立系統；

溫度控制輸出功率均由微電腦演算，以達高精度及高效率之用電效益；

壓縮機：全封閉法國泰康 1套；

製冷方式：風冷；

制冷劑：R404A；

全系統管路均作通氣加壓48H撿漏測試；

加溫、降溫系統完全獨立；

內螺旋式冷媒銅管；

斜率式蒸發器；

乾燥過濾器、冷媒流量視窗、修理閥、油分離器、電磁閥、貯液筒均採用進口原裝件。

產品用途

用於測試橡膠及其製品的耐臭氧老化性能設備執行（滿足）相關標準： JIS K 6259　ASTM1149 ISO1431 GB/T7762　GB/T13642等...主要是抗氧化測試使用的工具箱。

主要技術參數

臭氧濃度:20～1000 pphm(設低濃度) 或5~500M（高濃度）臭氧濃度偏差: 國標10% 試驗倉溫度：測量範圍室溫～+80℃ 溫度均勻度：±2℃ 相對濕度：測量範圍60%以上試樣架迴轉速度： 0～50mm/s 動態拉升頻率:0.5Hz 新型試樣架(每個夾具能安裝試驗件拉伸能滿足Ⅰ型啞鈴片和實際工件) 試驗氣體流量： 0-80L/min。

溫度均勻度	±2℃
溫度波動度	±0.5℃
濕度精度	0.1%RH
臭氧偏差	≤10%
料架迴轉速度	2R/min （可調）
夾具伸長率	5～45%
氣體流量	250~560H/L
箱體結構	內殼材質：SUS304高級不鏽鋼板。外箱材質：優質不鏽鋼拉絲板。

產品特點：室內的樣品架，夾具和導管等附屬檔案都採用不易被臭氧分解，和影響臭氧濃度的不鏽鋼等材料製成。樣品架可以360度旋轉。加熱器：鎳鉻合金電加熱絲。專用電機、離心對流風扇。試樣拉升速度可調，可動態可靜態。抽屜式水箱供水，水位不足自動報警。氣體流量計，精確控制氣體流量。無聲臭氧發生器。壓縮機：全封閉法國泰康牌。製冷方式：風冷壓縮製冷。

試驗分為兩種

1、調速電機驅動試樣架裝置(滿足靜態法拉伸試驗,試件運行軌跡滿足擺線軌跡原理)。

2、臭氧濃度自動數顯控制儀。

3、雙光束“QUA”非色散紫外臭氧檢測儀。

4、數顯自動線上測量。

5、留有計量檢定校正接口。

6、臭氧濃度/溫濕度設定值控制PID自整定，操作方便可靠。

設備主要材質

1、外殼冷板噴塑/內膽不鏽鋼。

2、AI數顯智慧型程控調節儀。3、氣體流量計，精確控制各層面氣體流量。配“QUA”非色散紫外臭氧檢測儀 (國際檢測臭氧最可靠最流行的方法)。

4、比爾-朗伯原理測量套用軟體(國際公認)。

5、裝有氣體淨化器，恆溫槽，活性碳吸收和矽膠乾燥塔。

6、含臭氧氣流與試樣平行。

7、選配遠程監控軟體(可用PC機列印試驗數據)。

8、備留有經典化學測試臭氧濃度之接口。

9、試驗箱內部設定穩壓電源。

技術參數

性能指標

溫度範圍	25℃～65℃
適度範圍	50%～95%R·H
臭氧濃度	50～500pplm 5～500ppm
溫度波動度	±0.5℃
臭氧控制精度	±10%
樣架轉速	360度旋轉樣品架（轉速1轉每分鐘）

控制系統

控制器	YH-Q彩色液晶觸控螢幕控制器
時間單位	9999分
臭氧濃度分析	進口濃度分析調節儀4～20mA輸出
臭氧發生器	高壓無聲放點管式
採集系統	進口德國西門子plc可程式序控制器宇測量模組
加濕系統	外置隔離式，全不鏽鋼鍋爐式淺表面蒸髮式加濕器
除濕系統	採用蒸發器盤管除濕方式
供水系統	加濕供水採用採用自動控制，且可回收余水，節水降耗
加熱系統	完全獨立系統，鎳鉻合金電加熱式熱水器

配製的特點

1.空氣循環裝置：內置循環風道,試驗氣流均勻地從上往下平行於試件表面,

符合國標。

2.採用一體化臭氧濃度﹑溫濕度控制器(設定方式為輕觸按鍵式),集成度高,可靠性能好, LED顯示,顯示解析度溫度(0.1℃)、濕度(0.1%RH)、臭氧濃度(1pphm),PID設定值控制,操作方便.

3.電磁式空氣泵提供優質氣源,無油乾燥,保證氣路系統長期工作的可靠性.

4.雙光速紫外臭氧檢測儀為上海大學與我司技術合作開發的符合國際公認標準檢測臭氧的儀器,性能穩定,自動調零控制,無臭氧冷光源紫外燈壽命長,精度高.比爾-朗伯數字系統測量軟體,準確可靠.

5.設備具有下列安全保護裝置:

5.1電源超載、短路保護

5.2控制迴路過載、短路保護、接地保護.

5.3超溫保護、報警訊響提示、缺水保護

操作方法

一、臭氧老化試驗箱定時設定

設定時可通過定時器面板上的“+”“—”按鈕來設定(H:小時、M：分鐘、S：秒)，如2小時30分鐘，則設定“02H30”，設好後打開定時開關，按下電源“ON”按鈕，此時設備進入高溫恆溫運行，時間到後，設備會自動切斷電源。

二、臭氧老化試驗箱臭氧試驗啟動

打開綠按紐電源。把試驗箱溫度調到40度,等試驗箱溫度穩定.把臭氧儀表歸0，等20分鐘後把臭氧按紐打開。儀表設定看儀表使用說明書；

濕度試驗時，武漢尚測提醒您先檢查水箱裡面是否有水,無水加水.打開濕熱按紐.把試驗儀表調到需要的試驗溫度，打開製冷按紐。

三、臭氧老化試驗箱動態試驗：

打開轉盤按紐和拉伸按紐，根據需要調轉速，排氣按紐是等試驗結束時把臭氧排到室外時打開。

四、臭氧老化試驗箱報警溫度設定：

按儀表設定鍵“SET”5秒，進入儀表內部選單：

AL1(報警1)：一般為AL1=SV+15℃，該報警高溫時作用，低溫不需設定。例：SV為50℃，則AL1為65℃。

ATU(自整定)：自整定為0000表示關閉，0001為打開。本機開啟一般不需自整定，若某設定溫度值難以恆定，則打開自整定。在自整定過程中，箱內溫度會有波動，屬正常現象。

臭氧系統

由於採用中頻高壓供電方式，因電極不會產生電暈過熱，使產生的臭氧濃度穩定，不會隨工作時間或氣體流量的高低而導致臭氧濃度下降。而高頻沿面放電陶瓷電暈發生器由於採用高頻電壓放電，在放電區域的溫度不能有效散出時，導致臭氧因過熱而分解，在高氣流條件下使用為宜

採用一體化臭氧濃度﹑溫濕度控制器（設定方式為輕觸按鍵式），集成度高，可靠性能好， LED顯示，顯示解析度溫度（0.1℃）、濕度（0.1%RH）、臭氧濃度（1pphm），PID設定值控制，操作方便

無易損元件，工作免維護，壽命長。而高頻沿面放電陶瓷電暈發生器陶瓷電極表面易產生氧化附著物，當表面氧化物過厚時，容易產生電暈閉塞，不及時清洗，臭氧將無法產生。

基礎知識

臭氧殺菌原理

因而正確認識臭氧在水中的物理、化學過程與臭氧殺菌的生物化學過程是極重要的。由於臭氧在水中溶解的機理以及臭氧對生物細胞物質交換的影響過程極為複雜，本文不能詳細的探討，只就臭氧殺菌做一般性的討論。

其中：u：傳質速度，可用在t時間內從氣相傳入液相的臭氧量G確定，即dG/dt。K：傳質係數，F：氣相與液相的接觸表面積，△C傳質過程中的動力，可用臭氧在實際情況下與平衡時的濃度差決定(即水中臭氧濃度與臭氧源中臭氧濃度差別越大，傳質速度越大)。

分析一般傳質方程式可以知道，首先要使臭氧盡多地溶入水中，就要儘量加大臭氧與水的接觸表面積F，而這是接觸裝置決定的。

其次，△C說明臭氧發生器的濃度越高，越有利於水對臭氧的吸收·

第三，傳質係數K則與多種因素有關，K(總傳質係數)為氣相傳質係數K氣與液相傳質係數K液之和，而臭氧屬於低溶解度氣體，K氣可忽略不計．而根據亨利一道爾頓定律，K液是多種物理參數的複合函式。

K液=f(T，P，u，w，p，ó)

其中臭氧溶解量與氣體壓力P成正比而與水溫T成反比。

隨著兩相相對線速度的增大，氣液兩相接觸表面積F及其更新速度也增大，但每個氣泡與液體接觸的時間會減小，因此從綜合效果來看，氣體-液體的相對線速度應維持在一個範圍內較好．

液體的粘滯度u，密度p及氣液間介面表面張力。的提高可使相間表面更新速度降低，並相應使K液減小，所以Km與u，p，o成反比，對於各種飲用水，此項可忽略不計。

在套用中，我們應關注溫度、氣壓兩個參數，而在設計接觸裝置時則應注意到水流、氣流的相對速度，尤其是其中的溫度，因為溫度高了不但使水對臭氧的吸收效果下降，而且臭氧本身會因溫度過高而分解。國內就曾發生過試圖用臭氧處理70·℃的水溫而沒有取得任何效果的例證。

1894年梅爾費特(Mailfert)根據前人的實驗報告求出以下臭氧在水中的濃度：溫度(℃) O 11.8 15 19 27 405560

溶解度(L氣/L水) 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O 這組數據大致里線性，而且表明臭氧在水中的溶解度大約是氧的lO-15倍。

威諾薩(venosa)與奧帕特金(Opatken)指出，決定臭氧(或任何氣體)在某液體中的溶解度的基本關係式是亨利定律．即在一定溫度下，任何氣體溶解於已知體積的液體中的重量，將與該氣體作用在液體上的分壓成正比。

而且此定律可推導出結論：在標準溫度與壓力下，臭氧是氧溶解度的13倍。

從亨利定律可以得出結論：要提高臭氧在水中的溶解度，必須提高臭氧氣在整個氣源中分壓，即提高臭氧源的濃度，如果臭氧源的濃度不夠，處理時間再長，水中臭氧濃度也提不高(因已達到濃度平衡)。

從以上論述，可以得到結論：

1、為保證殺菌效果，必須保證水中臭氧的一定濃度與處理時間。

2、為保證水中臭氧的一定濃度就需保證：

a．臭氧源的濃度。

b．一定的氣溫。

c．水溫不能過高。

d．投入水中臭氧氣的比表面積儘量大，使臭氧與水的接觸機會更多。

根據國內外套用經驗一般水質的飲用水消毒處理參數推薦為：水溶臭氧濃度O.4mg/L，接觸時間為4分鐘，即CT值為1.6。臭氧投加量1-2mg/L，水溫最好在25℃以下。前蘇聯標準規定飲用水中臭氧濃度不低於O.3mg/L。我國瓶裝水行業推薦灌裝時瓶內水臭氧濃度0.3mg/L. 二、目前常用的三種接觸裝置與其效果前節已提到接觸裝置的根本目的是保證臭氧在水中有儘量大的溶解度，為此，就需使臭氧氣與水的接觸面儘量大，有足夠的接觸時間，因而對接觸裝置的基本要求是：

1、能保證最最佳化的臭氧吸收效果。

2、接觸裝置工作時，工藝參數控制容易，工作穩定，安全性好。

3、能耗(攪拌或輸送水、氣所需動力)最低。

4、最小的體積下有最大的生產能力。

5、結構簡單，用料便宜，製造與維修成本低。

一般常用的接觸裝置有三種：鼓泡塔或池：水射器(文丘里管)與固定螺旋混合器(單用或合用)：攪拌器或螺旋泵：也有兩種以上串聯使用的，簡介如下： l、鼓泡法：大型水處理用鼓泡池，小型水處理則常用鼓泡塔，它要求鼓泡器有小(幾個微米到幾十微米孔徑)的孔徑以增加臭氧的比表面積，而且要求孔徑布氣均勻，以使水、氣全面接觸，尤其是在鼓泡池中用多個布氣器時，同時一般要求從水面到布氣器表面，水深不小於4-5m，以利於氣、水充分接觸。

十二、樣品架的要求

1、由外殼、電子元器件、臭氧發生器這幾大部件組成

2、在所要求的伸長下用夾具固定試樣的兩端，與臭氧化空氣接觸時，試樣的長度方向要與氣流方向基本平行

3、夾具應由不容易分解臭氧的材料(例如鋁)製成。

4、使試樣旋轉速度在(20^-25) mm/s之間，在一垂直乾氣流的平面內，每件試樣連續地沿著相同的途徑移動

5、同一個試樣旋轉一周的時間為(8^-12) min.試樣的掃描面積(圖2中表示的陰影部分)最少是試驗箱的有效面積的40%.

6、試樣製備應符合GB/T 9865.1 的規定。試樣最好從新制模壓出的試片上裁取，如果需要，可以從成品上裁取。試樣至少應

7、每一試驗條件至少使用3個試樣。

8、長條標準試樣寬度為不小於10mm，厚度2.Omm士0.2mm，拉伸前夾具兩端間試樣的長度不少於40mm

十三、製冷原理與配置

1、製冷系統及壓縮機：為了保證試驗箱對降溫速率和最低溫度的要求，本試驗箱的製冷系統採用進口壓縮機所組成的復疊式製冷系統，該製冷系統具有匹配合理、可靠性高、使用維護方便等優點

2、製冷工作原理：製冷循環均採用逆卡若循環，該循環由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成，其過程如下：製冷劑經壓縮機絕熱壓縮到較高的壓力，消耗了功使排氣溫度升高，之後製冷劑經冷凝器等溫地和四周介質進行熱交換將熱量傳給四周介質。後製冷劑經截流閥絕熱膨脹做功，這時製冷劑溫度降低。最後製冷劑通過蒸發器等溫地從溫度較高的物體吸熱，使被冷卻物體溫度降低。此循環周而復始從而達到降溫之目的

3、製冷系統的設計套用能量調節技術，一種行之有效的處理方式既能保證在制冷機組正常運行的情況下又能對製冷系統的能耗及製冷量進行有效的調節，使製冷系統的運行費用下降到較為經濟的狀下

十四、臭氧發生器

電極採用焊接工藝的石英玻璃管電極，無雜質，無膠封，不易產生電極擊穿及老化，電極使用壽命長，而高頻沿面放電陶瓷電暈發生器，電極受陶瓷基體製作工藝的限制，在不同環境濕度條件下使用，電極極易擊穿

十五、市場價值

臭氧老化試驗箱顧名思義是通過模擬或加速大氣中的臭氧對橡膠的老化情景，來鑑定產品的一種耐候性能的試驗設備。那么，對於臭氧老化試驗箱在當今社會的市場情景如何，它的市場價值又體現在何處。在此淺談臭氧老化試驗箱的市場價值與運用前景。

如今，無論是國內外，環境試驗的觀念越發蓬勃起來。為滿足當今社會日益增長的需求，人們對新材料的研發熱度呈直線上升趨勢，同時，為檢驗新材料的各種耐候性能和特殊環境的適應性，越來越多的試驗設備被搬上科學發展的舞台，有我們熟知的紫外老化試驗箱、鹽霧試驗箱、高低溫試驗箱、振動試驗台、臭氧老化試驗箱等等等等。今天我們就單獨談談關於氣體腐蝕方面，臭氧試驗的市場價值與運用前景。

2012年工業技術日益發達，近幾年來，橡膠行業得到不少發展，已有細分行業穩中有升，新生橡膠細分行業則飛速發展。生活中，塑膠玩具、橡膠手套、膠帶等產品給我們的生活增添了許多快樂與便捷；橡膠不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用、醫用等輕工橡膠產品，而且向採掘、交通、建築、機械、電子等重工業和新興產業提供各種橡膠制生產設備或橡膠部件，如：在工業領域，橡膠在橋樑建築減震、汽車部件密封、電子產品導體等等。但是，這裡有個問題：如果我們生活中這么多的橡膠產品質量和性能一旦出現了問題，將帶給人們的損失會有多大呢？

導致橡膠產生問題的有溫度、濕氣、光照、臭氧等，為檢驗臭氧製品的耐候性能，溫度和濕氣對材料的破壞已經受到人們的關注，日益發達的工業所造成的各種腐蝕性氣體夾雜在空氣當中，如臭氧，它的破壞性對材料或產品是一個非常嚴峻的考驗，它可導致橡膠製品龜裂、降解、粉化、變硬等破壞。隨著工業的發展，臭氧耐候試驗的運用會隨之攀升。如今，臭氧老化試驗箱可用於橡膠類製品如硫化橡膠,熱塑性橡膠,電纜絕緣護套等產品，在靜態拉伸變形下，暴露於密閉無光照的含有恆定臭氧濃度的空氣和恆溫的試驗箱中，按預定時間對試樣進行檢測，從試樣表面發生的龜裂或其它性能的變化程度，用臭氧老化試驗箱來科學合理的實現非金屬材料和橡膠製品的老化龜裂試驗，以評定橡膠的耐臭氧老化性能，為人類對新材料的篩選和改進，提供堅實的科學基礎。

所以，臭氧老化試驗箱的市場價值是隨著工業的發展而提高的，它的運用前景將非常之廣，並為人類作出更多的貢獻。

臭氧老化試驗箱