環境試驗箱加濕和去濕的方法
信息來源于：互聯網 發布于：2024-07-27
濕熱(re)環(huan)境試驗箱(xiang)為了實現試驗條件(jian)，不可(ke)避免地(di)要(yao)對試驗箱(xiang)進行加濕和(he)除(chu)濕的操作，本文(wen)打(da)算就(jiu)目前大量在濕熱(re)試驗箱(xiang)中運用(yong)較多的各種方法進行分(fen)析(xi)，指出它(ta)們各自的優(you)缺點和(he)建議使用(yong)的條件(jian)。
濕(shi)(shi)度(du)(du)(du)表(biao)示(shi)的(de)(de)方法很多(duo)，就試(shi)驗設備而言，通常用(yong)相對濕(shi)(shi)度(du)(du)(du)這一概念描述濕(shi)(shi)度(du)(du)(du)。相對濕(shi)(shi)度(du)(du)(du)的(de)(de)定義是指(zhi)空(kong)氣(qi)中水汽(qi)(qi)(qi)分壓(ya)力與該溫度(du)(du)(du)下水的(de)(de)飽(bao)和(he)(he)汽(qi)(qi)(qi)壓(ya)之(zhi)比并用(yong)百(bai)分數(shu)表(biao)示(shi)。由(you)水汽(qi)(qi)(qi)飽(bao)和(he)(he)壓(ya)力性(xing)質可(ke)知，水汽(qi)(qi)(qi)的(de)(de)飽(bao)和(he)(he)壓(ya)力只是溫度(du)(du)(du)的(de)(de)函數(shu)，與水汽(qi)(qi)(qi)可(ke)處的(de)(de)空(kong)氣(qi)壓(ya)力無關，人(ren)們通過大量的(de)(de)實驗和(he)(he)整理尋(xun)求(qiu)到了表(biao)示(shi)水汽(qi)(qi)(qi)飽(bao)和(he)(he)壓(ya)力與溫度(du)(du)(du)之(zhi)間的(de)(de)關系，其中已被(bei)(bei)工(gong)程和(he)(he)計量大量采用(yong)的(de)(de)應當是戈夫格列其公式。它被(bei)(bei)目前氣(qi)象部門編制濕(shi)(shi)度(du)(du)(du)查算(suan)表(biao)所(suo)采用(yong)。
加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)濕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)實際上(shang)就是提高水(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)分壓(ya)(ya)力，最初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)濕(shi)(shi)方(fang)(fang)式就是向(xiang)(xiang)試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)(xiang)壁噴淋水(shui)(shui)(shui)(shui)，通過控(kong)制(zhi)水(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)使(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)表面飽和壓(ya)(ya)力得到控(kong)制(zhi)。箱(xiang)(xiang)(xiang)壁表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)形成較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面，在這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)面上(shang)向(xiang)(xiang)箱(xiang)(xiang)(xiang)內通過擴散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式向(xiang)(xiang)箱(xiang)(xiang)(xiang)內加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)入(ru)水(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)壓(ya)(ya)使(shi)試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)相對(dui)(dui)(dui)濕(shi)(shi)度升高，這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)方(fang)(fang)法出現(xian)在上(shang)世紀(ji)五十年代。由于(yu)(yu)當時對(dui)(dui)(dui)濕(shi)(shi)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)主要(yao)(yao)是用水(shui)(shui)(shui)(shui)銀電(dian)接點式導電(dian)表進行簡單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開關量(liang)(liang)調節，對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)大(da)滯后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)箱(xiang)(xiang)(xiang)水(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)適(shi)應(ying)性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差，因此控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過渡(du)過程(cheng)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)長，不(bu)(bu)能滿足交變濕(shi)(shi)熱(re)(re)對(dui)(dui)(dui)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)濕(shi)(shi)量(liang)(liang)要(yao)(yao)求較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)要(yao)(yao)，更(geng)重要(yao)(yao)地是在對(dui)(dui)(dui)箱(xiang)(xiang)(xiang)壁噴淋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候，不(bu)(bu)可(ke)避(bi)免地有(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)(shui)滴(di)淋在試(shi)(shi)品上(shang)對(dui)(dui)(dui)試(shi)(shi)品形成不(bu)(bu)同程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)污染。同時對(dui)(dui)(dui)箱(xiang)(xiang)(xiang)內排水(shui)(shui)(shui)(shui)也有(you)(you)(you)一(yi)(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求。這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)方(fang)(fang)法很(hen)快就被蒸汽(qi)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)濕(shi)(shi)和淺(qian)水(shui)(shui)(shui)(shui)盤加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)濕(shi)(shi)所取代。但(dan)(dan)是這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)方(fang)(fang)法還是有(you)(you)(you)一(yi)(yi)些優(you)點。雖然它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)過渡(du)過程(cheng)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)長，但(dan)(dan)系統穩定(ding)(ding)后濕(shi)(shi)度波動較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)小，比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)適(shi)合(he)做(zuo)恒定(ding)(ding)濕(shi)(shi)熱(re)(re)試(shi)(shi)驗(yan)。另外(wai)在加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)濕(shi)(shi)過程(cheng)中(zhong)水(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)不(bu)(bu)過熱(re)(re)不(bu)(bu)會增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)系統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)額外(wai)熱(re)(re)量(liang)(liang)。還有(you)(you)(you)，當控(kong)制(zhi)噴淋水(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)使(shi)之低于(yu)(yu)試(shi)(shi)驗(yan)要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)點溫(wen)度時，噴淋水(shui)(shui)(shui)(shui)具有(you)(you)(you)除濕(shi)(shi)作用。
隨著濕(shi)(shi)(shi)熱(re)試驗由(you)恒(heng)定濕(shi)(shi)(shi)熱(re)向交(jiao)變濕(shi)(shi)(shi)熱(re)發展(zhan)，要求有(you)較快的(de)加(jia)濕(shi)(shi)(shi)反應能(neng)力(li)，噴(pen)淋加(jia)濕(shi)(shi)(shi)已不能(neng)滿足要求時，蒸汽加(jia)濕(shi)(shi)(shi)和淺(qian)水盤加(jia)濕(shi)(shi)(shi)方法開始大量被采用并得到發展(zhan)。
水(shui)汽(qi)(qi)(qi)的(de)飽和(he)(he)壓力隨(sui)著(zhu)水(shui)溫(wen)(wen)的(de)升高(gao)(gao)而升高(gao)(gao)，當(dang)水(shui)溫(wen)(wen)高(gao)(gao)至(zhi)沸點時(shi)(shi)，在(zai)一(yi)個標準大(da)氣壓力時(shi)(shi)，水(shui)汽(qi)(qi)(qi)飽和(he)(he)壓將(jiang)超(chao)過100Kpa，這(zhe)時(shi)(shi)一(yi)個特別加(jia)(jia)濕(shi)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)鍋(guo)爐會噴出蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)，向試驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)內加(jia)(jia)濕(shi)。這(zhe)一(yi)加(jia)(jia)濕(shi)過程會很(hen)快完成。因此(ci)在(zai)交變(bian)濕(shi)熱(re)箱(xiang)(xiang)中被廣泛運(yun)用。在(zai)很(hen)多(duo)情況下蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)的(de)溫(wen)(wen)度(du)總是高(gao)(gao)于試驗(yan)(yan)工況要求的(de)溫(wen)(wen)度(du)，這(zhe)時(shi)(shi)高(gao)(gao)濕(shi)的(de)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)和(he)(he)較(jiao)低濕(shi)度(du)的(de)空氣混(hun)和(he)(he)后，一(yi)部份水(shui)汽(qi)(qi)(qi)會凝結(jie)成水(shui)并(bing)放出汽(qi)(qi)(qi)化(hua)熱(re)，在(zai)箱(xiang)(xiang)內產生額外(wai)的(de)熱(re)量，有(you)時(shi)(shi)為(wei)了(le)平衡這(zhe)一(yi)部分熱(re)量往往要開啟壓縮機(ji)制(zhi)冷(leng)。當(dang)制(zhi)冷(leng)溫(wen)(wen)度(du)控(kong)制(zhi)不當(dang)時(shi)(shi)可能會使蒸(zheng)發(fa)器上結(jie)霜(shuang)影響制(zhi)冷(leng)效果，同(tong)時(shi)(shi)由于制(zhi)冷(leng)的(de)作用會產生除濕(shi)效果，使箱(xiang)(xiang)內濕(shi)度(du)下降(jiang)，為(wei)維(wei)持試驗(yan)(yan)工況將(jiang)增大(da)加(jia)(jia)濕(shi)量，進一(yi)步增加(jia)(jia)箱(xiang)(xiang)內額外(wai)熱(re)量。甚至(zhi)會出現(xian)不斷(duan)地加(jia)(jia)濕(shi)，制(zhi)冷(leng)又(you)同(tong)時(shi)(shi)不斷(duan)地除濕(shi)的(de)現(xian)象(xiang)。
采用蒸汽(qi)加(jia)濕具(ju)有(you)加(jia)濕快，能(neng)適應(ying)交變濕熱試驗在升溫段(duan)對要求加(jia)濕量(liang)大的需要。因此(ci)該方法被大量(liang)地(di)采用。其主要缺點是向箱內引入了過(guo)(guo)熱蒸汽(qi)，增(zeng)加(jia)了箱內的熱量(liang)。在設計時(shi)要特(te)別注意(yi)過(guo)(guo)熱蒸汽(qi)對系統(tong)帶(dai)來的影響。
淺(qian)(qian)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)加(jia)濕(shi)(shi)器具有(you)蒸汽(qi)加(jia)濕(shi)(shi)和(he)噴淋加(jia)濕(shi)(shi)兩種方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)優點，淺(qian)(qian)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)是在(zai)試(shi)驗(yan)箱(xiang)中(zhong)設(she)計了表面(mian)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)中(zhong)放置了加(jia)熱器。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)面(mian)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)壓(ya)可通(tong)過(guo)擴散和(he)對(dui)流(liu)質(zhi)交換(huan)(huan)向空氣中(zhong)不(bu)(bu)斷地補(bu)充水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)，而通(tong)過(guo)這(zhe)種形式的(de)(de)(de)(de)加(jia)濕(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)不(bu)(bu)過(guo)熱。但(dan)是由于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)的(de)(de)(de)(de)面(mian)積不(bu)(bu)可做到很大(da)，因此擴散和(he)對(dui)流(liu)質(zhi)交換(huan)(huan)并(bing)不(bu)(bu)十分(fen)劇烈。通(tong)過(guo)適(shi)當地加(jia)熱水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)使(shi)其高(gao)于(yu)箱(xiang)內的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)溫(wen)度(du)(du)，這(zhe)時水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)表面(mian)層隨(sui)著溫(wen)度(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)壓(ya)力(li)升(sheng)(sheng)產高(gao)，與箱(xiang)體中(zhong)空氣中(zhong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)分(fen)壓(ya)力(li)之(zhi)差增加(jia)，加(jia)劇了水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)擴散和(he)對(dui)流(liu)質(zhi)交換(huan)(huan)。在(zai)滿足(zu)試(shi)驗(yan)箱(xiang)加(jia)濕(shi)(shi)要求的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)并(bing)不(bu)(bu)要求過(guo)高(gao)，這(zhe)時水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)過(guo)熱量(liang)有(you)明顯(xian)下降(jiang)。這(zhe)一(yi)點較直接蒸汽(qi)加(jia)濕(shi)(shi)方(fang)法(fa)(fa)顯(xian)得更優，這(zhe)種方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)足(zu)之(zhi)處在(zai)于(yu)做低(di)(di)濕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)時由于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)有(you)擴散和(he)對(dui)流(liu)質(zhi)交換(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)，要獲得低(di)(di)濕(shi)(shi)較難。采用制冷(leng)降(jiang)低(di)(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)可使(shi)濕(shi)(shi)度(du)(du)有(you)所(suo)下降(jiang)。由于(yu)目前的(de)(de)(de)(de)濕(shi)(shi)熱箱(xiang)已(yi)和(he)低(di)(di)溫(wen)箱(xiang)做成了一(yi)體，為(wei)防止水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)中(zhong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)對(dui)做低(di)(di)溫(wen)試(shi)驗(yan)時造成的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)利，通(tong)常要將水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)出箱(xiang)外(wai)，對(dui)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用增加(jia)了一(yi)定(ding)麻(ma)煩(fan)。另外(wai)當試(shi)驗(yan)箱(xiang)長期不(bu)(bu)用時，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)盤(pan)(pan)中(zhong)容易滋生微生物影響設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)清潔。
; 隨(sui)著試(shi)驗(yan)要求不斷的變(bian)化，試(shi)品(pin)在試(shi)驗(yan)過程(cheng)中要帶電工作(zuo)并發(fa)出大(da)量(liang)熱量(liang)，這時通常要采(cai)用壓縮機對其制(zhi)冷(leng)，在制(zhi)冷(leng)過程(cheng)中蒸(zheng)(zheng)發(fa)器與空氣要進(jin)行熱質(zhi)交換(huan)，試(shi)品(pin)發(fa)熱量(liang)越(yue)大(da)，熱質(zhi)交換(huan)越(yue)劇烈，試(shi)驗(yan)箱中水汽會被蒸(zheng)(zheng)發(fa)器除去，若采(cai)用蒸(zheng)(zheng)汽加(jia)濕難以實(shi)現試(shi)驗(yan)要求的高濕工況(kuang)，于是為滿足(zu)試(shi)驗(yan)要求，出現了另(ling)一種過冷(leng)蒸(zheng)(zheng)汽加(jia)濕法。
過冷(leng)蒸汽(qi)的(de)(de)產生通常有超聲波(bo)法，高壓(ya)噴(pen)霧(wu)(wu)法，離心噴(pen)霧(wu)(wu)等。它們(men)將(jiang)(jiang)水轉換成微(wei)米級的(de)(de)水霧(wu)(wu)，這種霧(wu)(wu)處于亞(ya)穩態狀態。若它獲得熱(re)量(liang)將(jiang)(jiang)轉換為汽(qi)，若得不到熱(re)量(liang)則會變成水滴(di)，在試(shi)(shi)品發熱(re)的(de)(de)情況下，霧(wu)(wu)吸收試(shi)(shi)品發出的(de)(de)熱(re)量(liang)汽(qi)化(hua)，將(jiang)(jiang)這些熱(re)量(liang)轉換成水的(de)(de)潛(qian)熱(re)，使箱內水汽(qi)壓(ya)升高達到試(shi)(shi)驗要求(qiu)的(de)(de)濕度(du)。水汽(qi)的(de)(de)潛(qian)熱(re)在制冷(leng)蒸發器上放出，通過這一(yi)等焓的(de)(de)熱(re)質交(jiao)換完成加濕，這一(yi)方法在實踐中證明十分(fen)有效，并在一(yi)些試(shi)(shi)驗箱中得到運用。
除(chu)濕(shi)(shi)(shi)的(de)方(fang)(fang)法目前運(yun)(yun)用(yong)(yong)得最為(wei)(wei)廣泛(fan)有兩種(zhong)(zhong)，一(yi)(yi)(yi)是(shi)冷(leng)(leng)凍除(chu)濕(shi)(shi)(shi)法，另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)固體吸(xi)濕(shi)(shi)(shi)劑除(chu)濕(shi)(shi)(shi)法。前者是(shi)將(jiang)空氣中(zhong)的(de)水(shui)汽冷(leng)(leng)凝在(zai)表冷(leng)(leng)器(qi)上(shang)形(xing)成(cheng)水(shui)或霜。由于(yu)濕(shi)(shi)(shi)熱箱的(de)試(shi)驗(yan)過程通(tong)常較(jiao)長，表冷(leng)(leng)器(qi)結(jie)霜會影響(xiang)除(chu)濕(shi)(shi)(shi)效果，一(yi)(yi)(yi)般應盡量(liang)(liang)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)(zhong)現象發生(sheng)，為(wei)(wei)使(shi)表冷(leng)(leng)器(qi)不(bu)至(zhi)于(yu)結(jie)霜，應當將(jiang)表冷(leng)(leng)器(qi)的(de)溫(wen)(wen)度控制(zhi)在(zai)0℃以(yi)上(shang)。這(zhe)時箱內濕(shi)(shi)(shi)度用(yong)(yong)露(lu)點(dian)(dian)描述時，其露(lu)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度約(yue)為(wei)(wei)5～7℃。這(zhe)一(yi)(yi)(yi)露(lu)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度已能滿足現行的(de)試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法的(de)要(yao)求(qiu)，同時使(shi)用(yong)(yong)十分(fen)方(fang)(fang)便，因(yin)此(ci)運(yun)(yun)用(yong)(yong)最廣。當要(yao)求(qiu)更低(di)(di)的(de)露(lu)點(dian)(dian)時，通(tong)常采(cai)用(yong)(yong)固體吸(xi)濕(shi)(shi)(shi)劑進一(yi)(yi)(yi)步吸(xi)濕(shi)(shi)(shi)劑。這(zhe)類吸(xi)濕(shi)(shi)(shi)劑的(de)表面(mian)水(shui)汽壓力(li)在(zai)幾(ji)(ji)百至(zhi)幾(ji)(ji)十個PPm數量(liang)(liang)級上(shang)，可獲得-70℃左右(you)的(de)露(lu)點(dian)(dian)溫(wen)(wen)度。這(zhe)種(zhong)(zhong)方(fang)(fang)法使(shi)用(yong)(yong)很不(bu)方(fang)(fang)便或購買專門的(de)設備十分(fen)昂貴。只有在(zai)一(yi)(yi)(yi)些有特殊要(yao)求(qiu)的(de)試(shi)驗(yan)時才(cai)被(bei)采(cai)用(yong)(yong)。如對內燃機(ji)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)或做運(yun)(yun)行試(shi)驗(yan)的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)箱時，要(yao)求(qiu)對箱內補(bu)充大(da)量(liang)(liang)空氣供燃油燃燒時使(shi)用(yong)(yong)。為(wei)(wei)防止新空氣中(zhong)的(de)水(shui)汽在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)箱的(de)蒸發器(qi)大(da)量(liang)(liang)結(jie)霜影響(xiang)制(zhi)冷(leng)(leng)，需(xu)要(yao)用(yong)(yong)固體吸(xi)濕(shi)(shi)(shi)原理(li)制(zhi)成(cheng)并能連續運(yun)(yun)行的(de)轉輪(lun)除(chu)濕(shi)(shi)(shi)機(ji)。目前這(zhe)種(zhong)(zhong)除(chu)濕(shi)(shi)(shi)機(ji)的(de)商品(pin)價(jia)格十分(fen)昂貴。
