高低溫濕熱試驗(yàn)箱的調(diào)試
目前國(guó)內(nèi)外濕熱試驗(yàn)試驗(yàn)箱的溫濕度控制普遍采用干濕球法,此種方法的基本原理如下:我們生存空間的大氣,實(shí)際上是一個(gè)混合體,所謂大氣壓是由于空氣分壓力所組成,其中主要是由于空氣分壓力和水蒸氣含量有一個(gè)*大的限度,超過(guò)了這一限度,多余的水蒸氣就會(huì)從濕空氣中凝結(jié)起來(lái),這種含量有*大限量水蒸氣量的濕空氣稱為飽和空氣;飽和空氣所具有的誰(shuí)蒸氣壓力和含濕量,叫做改濕度下濕空氣的飽和水蒸氣分壓力和飽和含濕量;如果濕度發(fā)生變化,他們也相應(yīng)的隨著變化。
空氣含濕量或濕度有兩種表示方法:一種是**濕度,以g/M3表示;另一種叫做相對(duì)濕度,用空氣中水蒸氣分壓力占同溫度下飽和水蒸氣壓力的百分比表示,相對(duì)濕度在環(huán)境試驗(yàn)中是一個(gè)很重要的參數(shù),合理而準(zhǔn)確的測(cè)量相對(duì)濕度,對(duì)于保證環(huán)境條件具有重要意義。
相對(duì)濕度的計(jì)算公式如下:RH=A/B·100% 式中:RH-相對(duì)濕度 A:空氣中水蒸氣分壓力B同溫度下空氣的飽和水蒸氣分壓力;
根據(jù)空氣的溫度,飽和水蒸氣壓力可以從有關(guān)資料中查出??諝庵兴魵獾姆謮毫θQ于空氣中含濕量,因此,相對(duì)濕度通常無(wú)法由測(cè)量空氣的飽和水蒸氣壓力和水蒸氣壓力得到,而是通過(guò)測(cè)量空氣的干球溫度球溫度并加以換算而得到。
兩支相同的溫度計(jì),其中一支的感溫部位包上紗布,紗布的下端浸泡入水中,在毛細(xì)作用下,紗布處于濕潤(rùn)狀態(tài),此溫度計(jì)稱為濕球溫度計(jì),他所測(cè)得的溫度稱為空氣的濕球溫度,另一支溫度計(jì)不包紗布的稱為干球溫度計(jì),測(cè)量的溫度為空氣的干球溫度即實(shí)際的空氣溫度,溫球溫度計(jì)的讀數(shù),實(shí)際上反應(yīng)了紗布中的水溫度,當(dāng)空氣的相對(duì)濕度小于100%時(shí)必然存在著水的蒸發(fā)現(xiàn)象,蒸發(fā)所需之氣化熱首先取決于紗布中的水份的本身,因此,紗布水溫開(kāi)始下降,這樣造成濕球紗布溫度和周圍空氣之間產(chǎn)生了溫度差,此時(shí),就會(huì)出現(xiàn)空氣向紗布中的水傳熱,詞熱量歲空氣與水之間溫差的加大而增加,當(dāng)紗布中的水溫降至某一數(shù)值時(shí),空氣中向紗布中水的溫差傳熱恰好等于水份蒸發(fā)所需要的氣化熱,此時(shí)水溫穩(wěn)定在某一溫度,此溫度稱為空氣的溫球溫度。
在空氣相對(duì)溫度不變的情況下,溫球紗布水份的蒸發(fā)可以認(rèn)為是穩(wěn)定的,因此,蒸發(fā)所需要的熱量也是一定的,當(dāng)空氣相對(duì)的濕度減少,則濕球表面水份蒸發(fā)的快,蒸發(fā)需要的熱量就多,濕熱水溫下降也多,反之空氣相對(duì)濕度加大,則濕球表面水份蒸發(fā)的慢,蒸發(fā)需要的熱量變小,濕球水溫下降的就少,當(dāng)相對(duì)濕度為100%時(shí),則濕球表面水份不再蒸發(fā),干濕球水溫相等;因此,可以認(rèn)為在穩(wěn)定的空氣狀態(tài)中,干濕球差反應(yīng)了空氣中相對(duì)濕度的大小。
綜上所述,利用干濕球法測(cè)量相對(duì)濕度的基礎(chǔ)是空氣狀態(tài)的穩(wěn)定,是空氣向濕球傳熱和濕球蒸發(fā)所需要的熱量平衡,因此,對(duì)于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備,在溫度變化階段用于濕球測(cè)量法所測(cè)出的相對(duì)濕度不準(zhǔn)確,只供參考;
在空氣狀態(tài)穩(wěn)定的條件下,用干濕球的溫度差反應(yīng)空氣中的相對(duì)濕度大小,此種方法測(cè)量濕度穩(wěn)定、可靠且精度較高,因此,目前國(guó)內(nèi)外濕熱試驗(yàn)箱基本上都采用此法;
但在使用過(guò)程中,有的用戶和調(diào)試人員反應(yīng),在環(huán)境溫度附近,例如:做溫度40℃,
濕度95%RH溫度試驗(yàn)時(shí),在試驗(yàn)進(jìn)行2-3天后溫度會(huì)向上漂移的現(xiàn)象;分析原因主要是由于目前采用的直接顯示相對(duì)溫度控制器,其相對(duì)濕度的PID運(yùn)算的偏差值是相對(duì)濕度而不是干濕球溫度,即VRH=RH-SRH
VRH:相對(duì)濕度偏差
RH: 箱內(nèi)實(shí)際相對(duì)濕度
SRH:相對(duì)濕度設(shè)定值
我們知道由于濕球法獲限的相對(duì)濕度是溫度的函數(shù),在環(huán)境溫度附近的溫度點(diǎn)由于溫差較小,如果沒(méi)有開(kāi)啟除濕壓縮機(jī),濕度很容易波動(dòng);對(duì)于單獨(dú)的溫度試驗(yàn),此溫度波動(dòng)系統(tǒng)是能夠?qū)⑵淇刂圃?/span>±0.5以內(nèi)的,但對(duì)于濕熱試驗(yàn),在溫度上升過(guò)程中,干球溫度和濕球溫度的上升并不是同步的,濕球溫度要略滯后,此瞬間過(guò)程產(chǎn)生干球溫度、濕球溫度溫差增大;在環(huán)境溫度和箱體溫度比較接近的情況下,而且由于某些系列試驗(yàn)箱,溫度范圍較寬,下限溫度為-40℃或-70℃,為確保能達(dá)到其低溫段的保溫性能,其維護(hù)結(jié)構(gòu)充分考慮了保溫能力;因此在環(huán)境溫度附近不開(kāi)啟除溫壓縮機(jī),環(huán)境溫度與箱體內(nèi)溫差不足以克服已過(guò)沖的溫度;在試驗(yàn)過(guò)程中加濕輸出使溫度不但不能降下來(lái),反而上升,故而導(dǎo)致溫度值緩慢上飄;
我們來(lái)看一下早期的濕熱箱,其溫、濕度采用的是查表法,即采用兩個(gè)獨(dú)立的溫控儀控制,在控制過(guò)程中無(wú)論是干球溫度的上升或下降,有相對(duì)濕度設(shè)定值查表而獲取的濕球溫度并不會(huì)有所改變,單從控制性能來(lái)看,此方法優(yōu)于前種方法;這是因?yàn)槠湎鄬?duì)濕度PID運(yùn)算偏差值是干濕球溫度而非相對(duì)濕度,它對(duì)濕度在溫度上升時(shí)過(guò)充減少有明顯作用。
通過(guò)以上分析,我們可以明確以下兩點(diǎn):
1. 采用直接顯示來(lái)相對(duì)溫度的溫控儀,在調(diào)試濕熱箱對(duì)應(yīng)該先溫度后濕度;
2. 在環(huán)境溫度附近的高濕點(diǎn),應(yīng)該打開(kāi)除濕壓縮機(jī),已確保濕度長(zhǎng)期恒定不過(guò)沖。
我司新一代濕熱試驗(yàn)箱,綜合了上述兩種方法的有點(diǎn),采用干球溫度和濕球溫度作為控制參數(shù)。使系統(tǒng)整體的控制性能更佳,過(guò)度過(guò)程短,過(guò)沖量小,并且使整個(gè)操作過(guò)程顯得更具“傻瓜”型,操作者無(wú)需關(guān)心什么時(shí)候開(kāi)啟或關(guān)閉除濕機(jī),這一切都由系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟,操作者只需設(shè)定好溫度和濕度值即完成了操作過(guò)程,真正解決了濕熱箱難調(diào)試的問(wèn)題。