關於濕熱試驗箱加濕方法和除濕方法

關(guan) 於(yu) 濕熱試驗箱加濕方法和除濕方法

本文對濕熱試驗箱加濕和除濕的方法進行了深入的研究和全麵論述，有助於(yu) 在新型濕熱試驗箱開發中加濕和除濕方法的工程應用。

濕熱試驗箱為(wei) 了實現試驗條件，不可避免地要對試驗箱進行加濕和除濕的操作，本文打算就目前大量在濕熱試驗箱中運用較多的各種方法進行分析，指出它們(men) 各自的優(you) 缺點和建議使用的條件。

濕度表示的方法很多，就試驗設備而言，通常用相對濕度這一概念描述濕度。相對濕度的定義(yi) 是指空氣中水汽分壓力與(yu) 該溫度下水的飽和汽壓之比並用百分數表示。由水汽飽和壓力性質可知，水汽的飽和壓力隻是溫度的函數，與(yu) 水汽可處的空氣壓力無關(guan) ，人們(men) 通過大量的實驗和整理尋求到了表示水汽飽和壓力與(yu) 溫度之間的關(guan) 係，其中已被工程和計量大量采用的應當是戈夫格列其公式。它被目前氣象部門編製濕度查算表所采用。

加濕的過程實際上就是提高水汽分壓力，zui初的加濕方式就是向試驗箱壁噴淋水，通過控製水溫使水表麵飽和壓力得到控製。箱壁表麵的水形成較大的麵，在這個(ge) 麵上向箱內(nei) 通過擴散的方式向箱內(nei) 加入水汽壓使試驗箱中相對濕度升高，這一方法出現在上世紀五十年代。由於(yu) 當時對濕度的控製主要是用水銀電接點式導電表進行簡單的開關(guan) 量調節，對於(yu) 大滯後的熱水箱水溫的控製適應性較差，因此控製的過渡過程較長，不能滿足交變濕熱對加濕量要求較多的需要，更重要地是在對箱壁噴淋的時候，不可避免地有水滴淋在試品上對試品形成不同程度的汙染。同時對箱內(nei) 排水也有一定的要求。這一方法很快就被蒸汽加濕和淺水盤加濕所取代。但是這一方法還是有一些優(you) 點。雖然它的控製過渡過程較長，但係統穩定後濕度波動較小，比較適合做恒定濕熱試驗。另外在加濕過程中水汽不過熱不會(hui) 增加係統中的額外熱量。還有，當控製噴淋水溫使之低於(yu) 試驗要求的要點溫度時，噴淋水具有除濕作用。

隨著濕熱試驗由恒定濕熱向交變濕熱發展，要求有較快的加濕反應能力，噴淋加濕已不能滿足要求時，蒸汽加濕和淺水盤加濕方法開始大量被采用並得到發展。

水汽的飽和壓力隨著水溫的升高而升高，當水溫高至沸點時，在一個(ge) 標準大氣壓力時，水汽飽和壓將超過100Kpa，這時一個(ge) 特別加濕蒸汽鍋爐會(hui) 噴出蒸汽，向試驗箱內(nei) 加濕。這一加濕過程會(hui) 很快完成。因此在交變濕熱箱中被廣泛運用。在很多情況下蒸汽的溫度總是高於(yu) 試驗工況要求的溫度，這時高濕的蒸汽和較低濕度的空氣混和後，一部份水汽會(hui) 凝結成水並放出汽化熱，在箱內(nei) 產(chan) 生額外的熱量，有時為(wei) 了平衡這一部分熱量往往要開啟壓縮機製冷。當製冷溫度控製不當時可能會(hui) 使蒸發器上結霜影響製冷效果，同時由於(yu) 製冷的作用會(hui) 產(chan) 生除濕效果，使箱內(nei) 濕度下降，為(wei) 維持試驗工況將增大加濕量，進一步增加箱內(nei) 額外熱量。甚至會(hui) 出現不斷地加濕，製冷又同時不斷地除濕的現象。

采用蒸汽加濕具有加濕快，能適應交變濕熱試驗在升溫段對要求加濕量大的需要。因此該方法被大量地采用。其主要缺點是向箱內(nei) 引入了過熱蒸汽，增加了箱內(nei) 的熱量。在設計時要特別注意過熱蒸汽對係統帶來的影響。

淺水盤加濕器具有蒸汽加濕和噴淋加濕兩(liang) 種方法的優(you) 點，淺水盤是在試驗箱中設計了表麵足夠大的水盤，水盤中放置了加熱器。水麵的水汽壓可通過擴散和對流質交換向空氣中不斷地補充水汽，而通過這種形式的加濕水汽不過熱。但是由於(yu) 水盤的麵積不可做到很大，因此擴散和對流質交換並不十分劇烈。通過適當地加熱水盤的水使其高於(yu) 箱內(nei) 的試驗溫度，這時水盤表麵層隨著溫度升高，水汽壓力升產(chan) 高，與(yu) 箱體(ti) 中空氣中水汽分壓力之差增加，加劇了水汽擴散和對流質交換。在滿足試驗箱加濕要求的情況，水盤中的水溫並不要求過高，這時水汽的過熱量有明顯下降。這一點較直接蒸汽加濕方法顯得更優(you) ，這種方法的不足之處在於(yu) 做低濕試驗時由於(yu) 水盤有擴散和對流質交換的存在，要獲得低濕較難。采用製冷降低水溫可使濕度有所下降。由於(yu) 目前的濕熱箱已和低溫箱做成了一體(ti) ，為(wei) 防止水盤中水對做低溫試驗時造成的不利，通常要將水排出箱外，對設備的使用增加了一定麻煩。另外當試驗箱長期不用時，水盤中容易滋生微生物影響設備的清潔。

隨著試驗要求不斷的變化，試品在試驗過程中要帶電工作並發出大量熱量，這時通常要采用壓縮機對其製冷，在製冷過程中蒸發器與(yu) 空氣要進行熱質交換，試品發熱量越大，熱質交換越劇烈，試驗箱中水汽會(hui) 被蒸發器除去，若采用蒸汽加濕難以實現試驗要求的高濕工況，於(yu) 是為(wei) 滿足試驗要求，出現了另一種過冷蒸汽加濕法。

過冷蒸汽的產(chan) 生通常有超聲波法，高壓噴霧法，離心噴霧等。它們(men) 將水轉換成微米級的水霧，這種霧處於(yu) 亞(ya) 穩態狀態。若它獲得熱量將轉換為(wei) 汽，若得不到熱量則會(hui) 變成水滴，在試品發熱的情況下，霧吸收試品發出的熱量汽化，將這些熱量轉換成水的潛熱，使箱內(nei) 水汽壓升高達到試驗要求的濕度。水汽的潛熱在製冷蒸發器上放出，通過這一等焓的熱質交換完成加濕，這一方法在實踐中證明十分有效，並在一些試驗箱中得到運用。

除濕的方法目前運用得有兩(liang) 種，一是冷凍除濕法，另一種是固體(ti) 吸濕劑除濕法。前者是將空氣中的水汽冷凝在表冷器上形成水或霜。由於(yu) 濕熱箱的試驗過程通常較長，表冷器結霜會(hui) 影響除濕效果，一般應盡量避免這種現象發生，為(wei) 使表冷器不至於(yu) 結霜，應當將表冷器的溫度控製在0℃以上。這時箱內(nei) 濕度用露點描述時，其露點溫度約為(wei) 5～7℃。這一露點溫度已能滿足現行的試驗方法的要求，同時使用十分方便，因此運用zui廣。當要求更低的露點時，通常采用固體(ti) 吸濕劑進一步吸濕劑。這類吸濕劑的表麵水汽壓力在幾百至幾十個(ge) PPm數量級上，可獲得-70℃左右的露點溫度。這種方法使用很不方便或購買(mai) 專(zhuan) 門的設備十分昂貴。隻有在一些有特殊要求的試驗時才被采用。如對內(nei) 燃機在低溫或做運行試驗的低溫箱時，要求對箱內(nei) 補充大量空氣供燃油燃燒時使用。為(wei) 防止新空氣中的水汽在低溫箱的蒸發器大量結霜影響製冷，需要用固體(ti) 吸濕原理製成並能連續運行的轉輪除濕機。目前這種除濕機的商品價(jia) 格十分昂貴。