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恒温恒湿箱试验箱的湿度工作原理

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 文章来源:未知编辑:hongyu时间:2019-04-10 18:48

 恒温恒湿箱试验箱的湿度工作原理
 
恒温恒湿试验箱是指能同时施加温度、湿度应力的试验箱。随着我国工业产品研制的需要,近几年来,我国从国外引进了大批试验系统,为我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用,但由于其本身的复杂性,使得试验箱在运行中出现了许多问题,而且出现了问题不能及时解决,大大延长了试验周期,影响了产品的研制工作。而产生这些现象的原因是对综合试验的工作原理不了解。为此,我们对试验箱的基本工作原理作出了一些简要阐述,并介绍如何对综合试验箱试验设备的故障进行分析和判断。
  
恒温恒湿试验箱的原理:
  
恒温恒湿试验箱由制冷系统,加热系统,控制系统,温度系统空气循环系统,和传感器系统等组成,上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面初步叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。
  
制冷系统:制冷系统是综合恒温恒湿试验箱的关键部分之一。一般来说,恒温恒湿试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷,机械制冷采用蒸汽压缩式制冷,它们主要由压缩机,冷凝器,节流机构和蒸发器组成,由于我们试验的温度低温要达到-55℃,单级制冷难以满足满足要求,因此试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。我司生产的恒温恒湿箱的制冷系统由两部分组成,分别称为高温部分和低温部分,每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化;低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象(试验箱内的空气)吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来,它既是高温部分的冷凝器,也是低温部分的冷凝器。恒温恒湿试验箱的高温部分制冷剂采用中温制冷剂,低温部分制冷剂是采用低温制冷剂,箱内温度能达到-70-150℃.
  
加热系统:恒温恒湿试验箱的加热系统相对制冷系统而言,是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成,由于试验箱要求的升温速率较大,因此试验箱的加热系统功率都比较大,而且在试验箱的底板也设有加热器。
  
控制系统:控制系统是综合试验箱的核心,它决定了试验箱的升温速率,精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制,也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴,而且此部分在使用过程中,一般不会出现问题。
  
湿度系统:湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。
  
恒温恒湿试验箱的加湿方式一般采用蒸汽加湿法,即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力,速度快,加湿控制灵敏,尤其在降温时容易实现强制加湿。
  
恒温恒湿试验箱的除湿方式有两种:机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下,使大于饱和含湿量的水汽凝结析出,这样就降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出,并将干燥的空气注入,同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥,干燥完后又送入试验箱内,如此反复循环进行除湿。现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法,后一种的除湿方法,可以使露点温度达到0℃一下。适用于有特殊要求的场合,但费用较贵。
  
传感器系统:试验箱的传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种:干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。由于干湿球法测量精度不高,现在的试验箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。
  
空气循环系统:空气循环系统一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了试验箱内空气的循环。
 
恒温恒湿试验箱要实现试验条件,需要对试验箱进行加湿和除湿,以下为目前在恒温恒湿试验箱中运用较多的方法以及指出它们各自的优缺点和建议使用的条件。 湿度表示的方法很多,就试验设备而言,通常用相对湿度这一概念描述湿度。相对湿度的定义是指空气中水汽分压力与该温度下水的饱和汽压之比并用百分数表示。由水汽饱和压力性质可知,水汽的饱和压力只是温度的函数,与水汽可处的空气压力无关,人们通过大量的实验和整理寻求到了表示水汽饱和压力与温度之间的关系,其中已被工程和计量大量采用的应当是戈夫格列其公式。它被目前气象部分编制湿度查算表所采用。 
加湿的过程实际上就是进步水汽分压力,起初的加湿方式就是向恒温恒湿试验箱壁喷淋水,通过控制水温使水表面饱和压力得到控制。箱壁表面的水形成较大的面,在这个面上向箱内通过扩散的方式向箱内加进水汽压使试验箱中相对湿度升高,这一方法出现在上世纪五十年代。由于当时对湿度的控制主要是用水银电接点式导电表进行简单的开关量调节,对于大滞后的热水箱水温的控制适应性较差,因此控制的过度过程较长,不能满足交变湿热对加湿量要求较多的需要,更重要地是在对箱壁喷淋的时候,不可避免地有水滴淋在试品上对试品形成不同程度的污染。同时对箱内排水也有一定的要求。这一方法很快就被蒸汽加湿和浅水盘加湿所取代。但是这一方法还是有一些优点。固然它的控制过度过程较长,但系统稳定后湿度波动较小,比较适合做恒定湿热试验。另外在加湿过程中水汽不过热不会增加系统中的额外热量。还有,当控制喷淋水温使之低于试验要求的要点温度时,喷淋水具有除湿作用。 
  随着湿热试验由恒定湿热向交变湿热发展,要求有较快的加湿反应能力,喷淋加湿已不能满足要求时,蒸汽加湿和浅水盘加湿方法开始大量被采用并得到发展。

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