濕熱試驗箱加濕和除濕方法的分析研究

      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面論述，有助于在新型濕熱試驗箱開發(fā)中加濕和除濕方法的工程應(yīng)用。

濕熱試驗箱為了實現(xiàn)試驗條件，不可避免地要對試驗箱進行加濕和除濕的操作，本文打算就目前在儀器設(shè)備中的濕熱試驗箱中運用較多的各種方法進行分析，指出它們各自的優(yōu)缺點和建議使用的條件。

濕度表示的方法很多，就試驗設(shè)備而言，通常用相對濕度這一概念描述濕度。相對濕度的定義是指空氣中水汽分壓力與該溫度下水的飽和汽壓之比并用百分?jǐn)?shù)表示。由水汽飽和壓力性質(zhì)可知，水汽的飽和壓力只是溫度的函數(shù)，與水汽可處的空氣壓力無關(guān)，人們通過大量的實驗和整理尋求到了表示水汽飽和壓力與溫度之間的關(guān)系，其中已被工程和計量大量采用的應(yīng)當(dāng)是戈夫格列其公式。它被目前氣象部門編制濕度查算表所采用。

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，通過控制水溫使水表面飽和壓力得到控制。箱壁表面的水形成較大的面，在這個面上向箱內(nèi)通過擴散的方式向箱內(nèi)加入水汽壓使試驗箱中相對濕度升高，這一方法出現(xiàn)在上世紀(jì)五十年代。由于當(dāng)時對濕度的控制主要是用水銀電接點式導(dǎo)電表進行簡單的開關(guān)量調(diào)節(jié)，對于大滯后的熱水箱水溫的控制適應(yīng)性較差，因此控制的過渡過程較長，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污染。同時對箱內(nèi)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(yōu)點。雖然它的控制過渡過程較長，但系統(tǒng)穩(wěn)定后濕度波動較小，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增加系統(tǒng)中的額外熱量。還有，當(dāng)控制噴淋水溫使之低于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(fā)展，要求有較快的加濕反應(yīng)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并得到發(fā)展。

水汽的飽和壓力隨著水溫的升高而升高，當(dāng)水溫高至沸點時，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力時，水汽飽和壓將超過100Kpa，這時一個特別加濕蒸汽鍋爐會噴出蒸汽，向試驗箱內(nèi)加濕。這一加濕過程會很快完成。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于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后，一部份水汽會凝結(jié)成水并放出汽化熱，在箱內(nèi)產(chǎn)生額外的熱量，有時為了平衡這一部分熱量往往要開啟壓縮機制冷。當(dāng)制冷溫度控制不當(dāng)時可能會使蒸發(fā)器上結(jié)霜影響制冷效果，同時由于制冷的作用會產(chǎn)生除濕效果，使箱內(nèi)濕度下降，為維持試驗工況將增大加濕量，進一步增加箱內(nèi)額外熱量。甚至?xí)霈F(xiàn)不斷地加濕，制冷又同時不斷地除濕的現(xiàn)象。

采用蒸汽加濕具有加濕快，能適應(yīng)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(nèi)引入了過熱蒸汽，增加了箱內(nèi)的熱量。在設(shè)計時要特別注意過熱蒸汽對系統(tǒng)帶來的影響。

淺水盤加濕器具有蒸汽加濕和噴淋加濕兩種方法的優(yōu)點，淺水盤是在試驗箱中設(shè)計了表面足夠大的水盤，水盤中放置了加熱器。水面的水汽壓可通過擴散和對流質(zhì)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。但是由于水盤的面積不可做到很大，因此擴散和對流質(zhì)交換并不十分劇烈。通過適當(dāng)?shù)丶訜崴P的水使其高于箱內(nèi)的試驗溫度，這時水盤表面層隨著溫度升高，水汽壓力升產(chǎn)高，與箱體中空氣中水汽分壓力之差增加，加劇了水汽擴散和對流質(zhì)交換。在滿足試驗箱加濕要求的情況，水盤中的水溫并不要求過高，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(yōu)，這種方法的不足之處在于做低濕試驗時由于水盤有擴散和對流質(zhì)交換的存在，要獲得低濕較難。采用制冷降低水溫可使?jié)穸扔兴陆?。由于目前的濕熱箱已和低溫箱做成了一體，為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(shè)備的使用增加了一定麻煩。另外當(dāng)試驗箱長期不用時，水盤中容易滋生微生物影響設(shè)備的清潔。