恒溫恒濕箱試驗(yàn)箱的濕度工作原理

恒溫恒濕試驗(yàn)箱是指能同時(shí)施加溫度、濕度應(yīng)力的試驗(yàn)箱。隨著我國工業(yè)產(chǎn)品研制的需要，近幾年來，我國從國外引進(jìn)了大批試驗(yàn)系統(tǒng)，為我國工業(yè)產(chǎn)品的研制和定型發(fā)揮了重要作用，但由于其本身的復(fù)雜性，使得試驗(yàn)箱在運(yùn)行中出現(xiàn)了許多問題，而且出現(xiàn)了問題不能及時(shí)解決，大大延長了試驗(yàn)周期，影響了產(chǎn)品的研制工作。而產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是對綜合試驗(yàn)的工作原理不了解。為此，我們對試驗(yàn)箱的基本工作原理作出了一些簡要闡述，并介紹如何對綜合試驗(yàn)箱試驗(yàn)設(shè)備的故障進(jìn)行分析和判斷。

恒溫恒濕試驗(yàn)箱的原理：

恒溫恒濕試驗(yàn)箱由制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，溫度系統(tǒng)空氣循環(huán)系統(tǒng)，和傳感器系統(tǒng)等組成，上述系統(tǒng)分屬電氣和機(jī)械制冷兩大方面。下面初步敘述幾個(gè)主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程。

制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)是綜合恒溫恒濕試驗(yàn)箱的關(guān)鍵部分之一。一般來說，恒溫恒濕試驗(yàn)箱的制冷方式都是機(jī)械制冷以及輔助液氮制冷，機(jī)械制冷采用蒸汽壓縮式制冷，它們主要由壓縮機(jī)，冷凝器，節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器組成，由于我們試驗(yàn)的溫度低溫要達(dá)到-55℃，單級制冷難以滿足滿足要求，因此試驗(yàn)箱的制冷方式一般采用復(fù)疊式制冷。我司生產(chǎn)的恒溫恒濕箱的制冷系統(tǒng)由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分是一個(gè)相對獨(dú)立的制冷系統(tǒng)。高溫部分中制冷劑的蒸發(fā)吸收來自低溫部分的制冷劑的熱量而汽化;低溫部分制冷劑的蒸發(fā)則從被冷卻的對象（試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣）吸熱以獲取冷量。高溫部分和低溫部分之間是用一個(gè)蒸發(fā)冷凝器聯(lián)系起來，它既是高溫部分的冷凝器，也是低溫部分的冷凝器。恒溫恒濕試驗(yàn)箱的高溫部分制冷劑采用中溫制冷劑，低溫部分制冷劑是采用低溫制冷劑，箱內(nèi)溫度能達(dá)到-70-150℃.

加熱系統(tǒng)：恒溫恒濕試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)相對制冷系統(tǒng)而言，是比較簡單。它主要有大功率電阻絲組成，由于試驗(yàn)箱要求的升溫速率較大，因此試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)功率都比較大，而且在試驗(yàn)箱的底板也設(shè)有加熱器。

控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是綜合試驗(yàn)箱的核心，它決定了試驗(yàn)箱的升溫速率，精度等重要指標(biāo)。現(xiàn)在試驗(yàn)箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相組合的控制方式。由于控制系統(tǒng)基本上屬于軟件的范疇，而且此部分在使用過程中，一般不會出現(xiàn)問題。

濕度系統(tǒng)：濕度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個(gè)子系統(tǒng)。

恒溫恒濕試驗(yàn)箱的加濕方式一般采用蒸汽加濕法，即將低壓蒸汽直接注入試驗(yàn)空間加濕。這種加濕方法加濕能力，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時(shí)容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制加濕。

恒溫恒濕試驗(yàn)箱的除濕方式有兩種：機(jī)械制冷除濕和干燥除濕。機(jī)械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，使大于飽和含濕量的水汽凝結(jié)析出，這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時(shí)將濕空氣送入可循環(huán)利用的干燥進(jìn)行干燥，干燥完后又送入試驗(yàn)箱內(nèi)，如此反復(fù)循環(huán)進(jìn)行除濕。現(xiàn)在大部分綜合試驗(yàn)箱采用前一種除濕方式法，后一種的除濕方法，可以使露點(diǎn)溫度達(dá)到0℃一下。適用于有特殊要求的場合，但費(fèi)用較貴。

傳感器系統(tǒng)：試驗(yàn)箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應(yīng)用較多的是鉑電組和熱電偶。濕度的測量方法有兩種：干濕球溫度計(jì)法和固態(tài)電子式傳感器直接測量法。由于干濕球法測量精度不高，現(xiàn)在的試驗(yàn)箱正逐步的以固態(tài)傳感器代替干濕球來進(jìn)行濕度的測量。

空氣循環(huán)系統(tǒng)：空氣循環(huán)系統(tǒng)一般有離心式風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)構(gòu)成。它提供了試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的循環(huán)。

恒溫恒濕試驗(yàn)箱要實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)條件，需要對試驗(yàn)箱進(jìn)行加濕和除濕，以下為目前在恒溫恒濕試驗(yàn)箱中運(yùn)用較多的方法以及指出它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)和建議使用的條件。 濕度表示的方法很多，就試驗(yàn)設(shè)備而言，通常用相對濕度這一概念描述濕度。相對濕度的定義是指空氣中水汽分壓力與該溫度下水的飽和汽壓之比并用百分?jǐn)?shù)表示。由水汽飽和壓力性質(zhì)可知，水汽的飽和壓力只是溫度的函數(shù)，與水汽可處的空氣壓力無關(guān)，人們通過大量的實(shí)驗(yàn)和整理尋求到了表示水汽飽和壓力與溫度之間的關(guān)系，其中已被工程和計(jì)量大量采用的應(yīng)當(dāng)是戈夫格列其公式。它被目前氣象部分編制濕度查算表所采用。 

加濕的過程實(shí)際上就是進(jìn)步水汽分壓力，起初的加濕方式就是向恒溫恒濕試驗(yàn)箱壁噴淋水，通過控制水溫使水表面飽和壓力得到控制。箱壁表面的水形成較大的面，在這個(gè)面上向箱內(nèi)通過擴(kuò)散的方式向箱內(nèi)加進(jìn)水汽壓使試驗(yàn)箱中相對濕度升高，這一方法出現(xiàn)在上五十年代。由于當(dāng)時(shí)對濕度的控制主要是用水銀電接點(diǎn)式導(dǎo)電表進(jìn)行簡單的開關(guān)量調(diào)節(jié)，對于大滯后的熱水箱水溫的控制適應(yīng)性較差，因此控制的過度過程較長，不能滿足交變濕熱對加濕量要求較多的需要，更重要地是在對箱壁噴淋的時(shí)候，不可避免地有水滴淋在試品上對試品形成不同程度的污染。同時(shí)對箱內(nèi)排水也有一定的要求。這一方法很快就被蒸汽加濕和淺水盤加濕所取代。但是這一方法還是有一些優(yōu)點(diǎn)。固然它的控制過度過程較長，但系統(tǒng)穩(wěn)定后濕度波動(dòng)較小，比較適合做恒定濕熱試驗(yàn)。另外在加濕過程中水汽不過熱不會增加系統(tǒng)中的額外熱量。還有，當(dāng)控制噴淋水溫使之低于試驗(yàn)要求的要點(diǎn)溫度時(shí)，噴淋水具有除濕作用。 

  隨著濕熱試驗(yàn)由恒定濕熱向交變濕熱發(fā)展，要求有較快的加濕反應(yīng)能力，噴淋加濕已不能滿足要求時(shí)，蒸汽加濕和淺水盤加濕方法開始大量被采用并得到發(fā)展。