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如何防止試驗箱結露及試驗箱結露現象

日期：2013-07-18　　有1310人瀏覽

恒溫恒濕試驗箱對試驗樣品進行溫濕度試驗。恒溫恒濕試驗箱主要由制冷系統，加熱系統，控制系統，濕度系統，空氣循環系統，和傳感器系統等組成，系統方框圖見下圖

恒溫恒濕試驗箱使用時，如果有比箱內濕空氣的露點溫度低的部品，則部品必然結露，如果露點溫度低于0℃，則變為結霜。

根據在不同條件下發生的結露，可以大致分為下列三種情況：

（1）高溫度高濕度運行時，高溫度是指運行溫度超過30℃，運行濕度超過60%RH。

（2）濕度由低到高，溫度也由低到高。

（3）溫度由低到高的急劇變化。

根據上述情況產生結露的具體原因，采取相應的對策：

1）高溫高濕運行時，在隔熱性能差的部位諸如觀察窗、電纜孔等地方容易結露。如果周圍環境溫度低于試驗箱內部的溫度，由于這些部位的隔熱性能差，在試驗箱內側對應的部位那里的溫度要低于試驗箱內濕空氣的露點溫度，所以容易發生結露。對于這種情況就需要提高斷熱程度，在電纜孔等隔熱性能差的地方增加斷熱材料。由于觀察窗的斷熱方式很難采取，所以為了防止觀察窗結露，要將觀察窗靠試驗箱內側表面的溫度提高到試驗箱內濕空氣的露點溫度以上，所以用在觀察窗靠試驗箱內側表面貼加熱膜的方式來避免結露。

2）高溫高濕運行時，空氣循環裝置的循環風難以吹到的地方諸如試驗樣品的背風面、試驗樣品的周邊部位容易結露。試驗箱內部的空氣是通過空氣循環裝置進行熱交換的。但是，空氣循環裝置本身也接觸空氣進行熱交換，以維持其溫度。因此空氣流動慢的地方溫度較低容易結露。調整空氣循環裝置，使得試驗箱內循環風的流動更全面均勻。同時調整試驗樣品的安置方式，要保證不影響到循環風的流動

3）濕度由低到高，溫度也由低到高運行時，熱容量大的部位如試驗箱內部的壁面、試樣等容易結露。熱容量是指將重量為m的物質上升1℃所需要的能量。空氣的熱容量比較小。如果同時溫度上升濕度增加，那么試驗箱內的濕空氣容易成為過飽和濕空氣，容易結露。同時由于試驗箱內部的各個部位熱容量大，各個部位的溫度跟隨空氣溫度的隨便性差，因此其溫度的上升比空氣慢得多，容易造成結露。對于這種情況，可以首先使試驗箱內溫度上升，讓試驗箱內各個部位的溫度充分穩定以后再上升濕度，可以避免結露。

4）溫度由低到高的急劇變化，熱容量大的部位如試驗箱內部的壁面、試樣等容易結露。熱容量小的空氣，溫度上升比較容易。而熱容量大的如試驗箱內部的各個部位，溫度上升不太容易，因此造成空氣和試驗箱內部各個部位出現溫度差，容易產生結露。對于這種情況，降低試驗箱內部空氣的露點溫度，或者將試驗箱內部的空氣換成低露點溫度的空氣。

4. 急劇的溫度變化時，結露的對策。

在進行溫濕度試驗時，根據試驗要求有溫度急劇變化的情況。在這樣的過程中熱容量大的部位容易結露。假設某溫濕度試驗箱進行溫度試驗，需要在25分鐘時間內使試驗箱內的溫度從71℃變化到－54℃。

試驗條件如下：

試驗箱的內尺寸： W1000×H1000×D1000

試驗箱的內容積： 1m³

溫度范圍： 71℃～－54℃

溫度上升時間： 25分鐘

溫度下降時間： 25分鐘

外部空氣條件： 25℃、60%RH

一概水分量0.012kg/kg比容積0.68m³/kg

（1）采用低露點空氣的必要性

當試驗箱內的溫度進行71℃～－54℃的變化，試驗箱內的空氣會重復發生膨脹與收縮的現象。其變化量與一概溫度成正比。

	狀態1	狀態2
壓力	P1＝1.03Kg/cm²abs	P2
容積	V1＝1m³	V2＝1m³
溫度	T1＝71℃＝344	T2＝－54℃＝219

已知1.03Kg/cm³abs＝1大氣壓

V1＝V2＝1m³

根據式PV＝RT得：

；=0.66Kg/cm²abs=502mmhg

使溫度從71℃下降到－54℃，如果沒有外界空氣的滲入，箱內的氣壓就將減小到502mmHg。為了使試驗箱內經常保持1大氣壓（1.03Kg/cm³abs），就要有外界空氣的滲入，使試驗箱內的氣壓從502mmHg增加到760mmHg。

因此，滲入了0.36m³25℃60%的濕空氣，所以箱內的水分也增加了。

ΔX＝（0.36/0.86）×0.012＝5.0×10^－³Kg＝5cc

由于溫度的下降，使箱內的水分增加了5cc。這使試驗箱中處于0℃溫度以下的蒸發器結霜。在－54℃的運行中，空氣中的大部分水分都在蒸發器上結了霜，箱內空氣的一概濕度很小，也就是說箱內是干燥的。接著，試驗箱如果作從－54℃上升到71℃的運行，已結成霜的水分就要溶解而變成水蒸氣。因此試驗箱內空氣中的一概濕度就會上升。溫度急劇上升時，試樣與試驗箱的內部結構材料由于熱容量不能跟隨空氣溫度的上升而一起變化。因此，由于試驗箱內空氣溫度及與試驗箱的內部結構溫差的加大，故容易產生結露。

因此在防止試樣結露時，為了防止外界空氣的滲入，必須向箱內置換低露點空氣。

（2）低露點空氣的置換

降低內膽空氣露點溫度的方法有以下幾種：

l 將內膽空氣置換成低露點空氣

l 將內膽空氣置換成低露點的干燥氮氣

（A）低露點空氣

可以通過超干燥空氣裝置制造低露點空氣。濕的壓縮空氣供給入高分子膜中空棉中，水蒸氣有選擇性地浸透、透過中空棉的外側，就得到了除去水分后的干燥空氣。干燥空氣的一部分清除到中空棉外側，透過的水蒸氣排放到大氣中，實現連續的透過除濕。使用壓縮空氣在高壓狀態下除濕，或返回到大氣壓，就能夠制造出露點非常低的空氣（－40℃、－72℃）。必須注意的事項是，根據「超干燥空氣裝置」的特點，壓縮空氣的用量必須是要使用的低露點空氣的2倍。例如，要制造100NL/min的低露點空氣，必須提供200NL/min的壓縮空氣。

制造低露點空氣必須使用下圖所示的回路：