恒温恒湿试验箱加 除湿方法分析

恒温恒湿试验箱加 除湿方法分析

　　恒温恒湿试验箱用于检测材料在各种环境下性能的仪器设备，为了创造试验条件，不可避免地要对恒温恒湿试验箱进行加湿和除湿的工作，和呈仪器的恒温恒湿试验箱专家根据目前许多在恒温恒湿试验箱中常用的各种方法进行分析比较，指出它们存在的优缺点，据此提出使用建议。

　　对于恒温恒湿试验设备，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。目前它被气象部门编制湿度查算表时经常用到。

　　加湿的过程实际上就是提高水汽分压力，最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入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，因此控制的过渡过程较长，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。同时对恒温恒湿试验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。虽然它的控制过渡过程较长，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。水汽的饱和压力随着水温的升高而升高，当水温高至沸点时，在一个标准大气压力时，水汽饱和压将超过100Kpa，这时一个特别加湿蒸汽锅炉会喷出蒸汽，向试验箱内加湿。这一加湿过程会很快完成。因此在交变湿热箱中被广泛运用。在很多情况下蒸汽的温度总是高于试验工况要求的温度，这时高湿的蒸汽和较低湿度的空气混和后，一部份水汽会凝结成水并放出汽化热，在箱内产生额外的热量，有时为了平衡这一部分热量往往要开启压缩机制冷。当制冷温度控制不当时可能会使蒸发器上结霜影响制冷效果，同时由于制冷的作用会产生除湿效果，使箱内湿度下降，为维持试验工况将增大加湿量，进一步增加箱内额外热量。甚至会出现不断地加湿，制冷又同时不断地除湿的现象。

　　采用蒸汽加湿具有加湿快，能适应交变湿热试验在升温段对要求加湿量大的需要。因此该方法被大量地采用。其主要缺点是向恒温恒湿试验箱内引入了过热蒸汽，增加了箱内的热量。在设计时要特别注意过热蒸汽对系统带来的影响。浅水盘加湿器具有蒸汽加湿和喷淋加湿两种方法的优点，浅水盘是在试验箱中设计了表面足够大的水盘，水盘中放置了加热器。水面的水汽压可通过扩散和对流质交换向空气中不断地补充水汽，而通过这种形式的加湿水汽不过热。但是由于水盘的面积不可做到很大，因此扩散和对流质交换并不十分剧烈。

　　恒温恒湿试验箱除湿的方法目前运用得最为广泛有两种，一是冷冻除湿法，另一种是固体吸湿剂除湿法。前者是将空气中的水汽冷凝在表冷器上形成水或霜。

　　由于恒温恒湿试验箱的试验过程通常较长，表冷器结霜会影响除湿效果，一般应尽量避免这种现象发生，为使表冷器不至于结霜，应当将表冷器的温度控制在0℃以上。这时箱内湿度用露点描述时，其露点温度约为5～7℃。这一露点温度已能满足现行的试验方法的要求，同时使用十分方便，因此运用最广。当要求更低的露点时，通常采用固体吸湿剂进一步吸湿剂。这类吸湿剂的表面水汽压力在几百至几十个PPm数量级上，可获得-70℃左右的露点温度。这种方法使用很不方便或购买专门的设备十分昂贵。只有在一些有特殊要求的试验时才被采用。如对内燃机在低温或做运行试验的低温箱时，要求对箱内补充大量空气供燃油燃烧时使用。为防止新空气中的水汽在低温箱的蒸发器大量结霜影响制冷，需要用固体吸湿原理制成并能连续运行的转轮除湿机。

　　和呈仪器有限公司正在开展研究试验完全不同于上述两种除湿原理，使用十分方便并能连续运行的新型除湿方法。

原创作者：上海和呈仪器制造有限公司