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高低温试验箱出现凝露、结露现象该怎么办

发布日期:2015-01-29 09:20:28

  高低温试验箱主要由制冷系统,加热系统,控制系统,湿度系统,空气循环系统,和传感器系统等组成,系统方框图见下图

  在使用高低温试验箱时,如果有比箱内湿空气的露点温度低的部品,则部品必然结露,如果露点温度低于0,则变为结霜。

 

根据在不同条件下发生的结露,可以大致分为下列三种情况:
 
(1)         高温度高湿度运行时,高温度是指运行温度超过30,运行湿度超过60%RH
(2)         湿度由低到高,温度也由低到高。
(3)         温度由低到高的急剧变化。
 
根据上述情况产生结露的具体原因,采取相应的对策:
 
1)       高温高湿运行时,在隔热性能差的部位诸如观察窗、电缆孔等地方容易结露。如果周围环境温度低于试验箱内部的温度,由于这些部位的隔热性能差,在试验箱内侧对应的部位那里的温度要低于试验箱内湿空气的露点温度,所以容易发生结露。对于这种情况就需要提高断热程度,在电缆孔等隔热性能差的地方增加断热材料。由于观察窗的断热方式很难采取,所以为了防止观察窗结露,要将观察窗靠试验箱内侧表面的温度提高到试验箱内湿空气的露点温度以上,所以用在观察窗靠试验箱内侧表面贴加热膜的方式来避免结露。
 
2)       高温高湿运行时,空气循环装置的循环风难以吹到的地方诸如试验样品的背风面、试验样品的周边部位容易结露。试验箱内部的空气是通过空气循环装置进行热交换的。但是,空气循环装置本身也接触空气进行热交换,以维持其温度。因此空气流动慢的地方温度较低容易结露。调整空气循环装置,使得试验箱内循环风的流动更全面均匀。同时调整试验样品的安置方式,要保证不影响到循环风的流动。
 
3)       湿度由低到高,温度也由低到高运行时,热容量大的部位如试验箱内部的壁面、试样等容易结露。热容量是指将重量为m的物质上升1所需要的能量。空气的热容量比较小。如果同时温度上升湿度增加,那么试验箱内的湿空气容易成为过饱和湿空气,容易结露。同时由于试验箱内部的各个部位热容量大,各个部位的温度跟随空气温度的随便性差,因此其温度的上升比空气慢得多,容易造成结露。对于这种情况,可以首先使试验箱内温度上升,让试验箱内各个部位的温度充分稳定以后再上升湿度,可以避免结露。
 
4)       温度由低到高的急剧变化,热容量大的部位如试验箱内部的壁面、试样等容易结露。热容量小的空气,温度上升比较容易。而热容量大的如试验箱内部的各个部位,温度上升不太容易,因此造成空气和试验箱内部各个部位出现温度差,容易产生结露。对于这种情况,降低试验箱内部空气的露点温度,或者将试验箱内部的空气换成低露点温度的空气。
 
4. 急剧的温度变化时,结露的对策。
在进行温湿度试验时,根据试验要求有温度急剧变化的情况。在这样的过程中热容量大的部位容易结露。假设某温湿度试验箱进行温度试验,需要在25分钟时间内使试验箱内的温度从71变化到-54
 
试验条件如下:
 
试验箱的内尺寸:   W1000×H1000×D1000
试验箱的内容积:   1m3
温度范围        71℃~-54
温度上升时间    25分钟
温度下降时间    25分钟
外部空气条件         2560%RH 
绝对水分量0.012kg/kg比容积0.68m3/kg
 
(1)         采用低露点空气的必要性
 
当试验箱内的温度进行71℃~-54的变化,试验箱内的空气会重复发生膨胀与收缩的现象。其变化量与绝对温度成正比。

 

 
状态1
状态2
压力
P11.03Kg/cm2abs
P2
容积
V11m3
V21m3
温度
T171344
T2=-54219

 

已知1.03Kg/cm3abs1大气压
V1V21m3
根据式PVRT得:
=0.66Kg/cm2abs=502mmhg
 
使温度从71下降到-54,如果没有外界空气的渗入,箱内的气压就将减小到502mmHg。为了使试验箱内经常保持1大气压(1.03Kg/cm3abs),就要有外界空气的渗入,使试验箱内的气压从502mmHg增加到760mmHg
 
因此,渗入了0.36m3 2560%的湿空气,所以箱内的水分也增加了。
ΔX=(0.36/0.86×0.0125.0×103Kg5cc
 
由于温度的下降,使箱内的水分增加了5cc。这使试验箱中处于0温度以下的蒸发器结霜。在-54的运行中,空气中的大部分水分都在蒸发器上结了霜,箱内空气的绝对湿度很小,也就是说箱内是干燥的。接着,试验箱如果作从-54上升到71的运行,已结成霜的水分就要溶解而变成水蒸气。因此试验箱内空气中的绝对湿度就会上升。温度急剧上升时,试样与试验箱的内部结构材料由于热容量不能跟随空气温度的上升而一起变化。因此,由于试验箱内空气温度及与试验箱的内部结构温差的加大,故容易产生结露。
 
因此在防止试样结露时,为了防止外界空气的渗入,必须向箱内置换低露点空气。
 
(2)         低露点空气的置换
 
降低内胆空气露点温度的方法有以下几种:
 
l     将内胆空气置换成低露点空气
l     将内胆空气置换成低露点的干燥氮气
 
(A)低露点空气
 
可以通过超干燥空气装置制造低露点空气。湿的压缩空气供给入高分子膜中空棉中,水蒸气有选择性地浸透、透过中空棉的外侧,就得到了除去水分后的干燥空气。干燥空气的一部分清除到中空棉外侧,透过的水蒸气排放到大气中,实现连续的透过除湿。使用压缩空气在高压状态下除湿,或返回到大气压,就能够制造出露点非常低的空气(-40、-72)。必须注意的事项是,根据「超干燥空气装置」的特点,压缩空气的用量必须是要使用的低露点空气的2倍。例如,要制造100NL/min的低露点空气,必须提供200NL/min的压缩空气。
 
制造低露点空气必须使用下图所示的回路:
   
图4 制造低露点空气系统图
 
关于低露点空气的供应量,必须根据以下2点进行确定:
 
1.为使箱内达到低露点的时间
2.温度下降过程中要防止外界空气渗入
 
通常,如果是内容积为1m3的试验箱,宜提供100NL/min的低露点空气。
 
(B)低露点干燥氮气的置换
 
根据以上所述,对于内容积为1m3的试验箱而言,氮气的供应流量最好为100NL/min但是,请注意要根据氮气的纯度设置露点温度。
 
5.    结论
 
温湿度试验箱对试样施加的是温度应力和湿度应力,因此结露、结霜是不可避免的。充分了解结露结霜的原因,采取正确的试验方法,是可以避免情况的发生,也就可以避免造成不必要的损失。