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技術(shù)文章

交變濕熱試驗箱的濕熱交換原理


      高低溫試驗箱在低溫高濕情況下，由于加入的蒸汽與空氣未充分混合，或與箱壁接觸而出現(xiàn)局部冷凝，則不僅使加入的蒸汽量減少，而且還放出熱量使箱內(nèi)濕空氣溫度上升 ; 加上前述的ε′ > ε，所以并非等溫的加濕過程，箱內(nèi)溫度會有所升高。 
蒸汽加濕如用電熱加濕，分為開啟式及密閉式。開啟式響應(yīng)性較慢，常有滯后現(xiàn)象，故濕度波動較大，但結(jié)構(gòu)簡單可靠。閉式蒸汽壓力大于大氣壓，在 0.1 ～ 0.3MPa 之間，無滯后，但需配有減壓閥、電磁閥、泄水管等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于大型人工氣候室中。開啟式多用于中小型濕熱箱中。 
空氣與水面直接接觸的熱濕交換原理： 
當(dāng)空氣經(jīng)過敞開的水面時，與水表面發(fā)生熱濕交換。按其水溫不同，可能僅發(fā)生顯熱交換 ; 也可能既有顯熱交換，又能濕交換，同時還有潛熱交換。顯熱交換是空氣與水之間存在溫差，因?qū)帷α骱洼椛渥饔枚鴵Q熱，而潛熱交換是空氣中的水蒸汽蒸發(fā) ( 或凝結(jié) ) 而吸收 ( 或放出 ) 汽化潛熱的結(jié)果。總熱交換量為顯熱交換量與潛熱交換量的代數(shù)和。 
空氣與水面直接接觸時，在貼近水面上，由于水分子作不規(guī)則運動的結(jié)果，形成了一個溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界層，且其水蒸汽分子的濃度或水汽分壓力取決于邊界層的飽和空氣溫度。 
如邊界層的溫度高于其上空氣的溫度，則由邊界層向空氣傳熱 ; 反之則由空氣向邊界層傳熱。如邊界層內(nèi)水蒸汽分子濃度大于其上空氣的水蒸汽分子濃度 ( 即邊界層的水蒸汽分壓力大于空氣的水蒸汽分壓力 ) ，則空氣中的水蒸汽分子數(shù)將增加 ; 反之則將減少。前者稱為“蒸發(fā) " ，后者稱為“冷凝 " 。在蒸發(fā)過程中，邊界層中減少了的水汽分子由水面躍出的水分子補充 ; 在冷凝過程中，邊界層中過多的水汽分子將回到水面。 
由此可見，空氣與水之間的顯熱交換取決于邊界層與其上方空氣之間的溫差，而濕交換及由此而引起的潛熱交換取決于二者之間水蒸汽分子的濃度差或分壓力差。 
濕熱原理通過電加熱水，使水槽內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過噴霧管進入濕熱箱，對箱內(nèi)空氣進行加濕。 
從蒸汽鍋爐內(nèi)出來的高于大氣壓的蒸汽進行減壓后噴入濕熱箱中進行加濕。 
高低溫試驗箱中氣流通過箱內(nèi)的淺水盤表面，此溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界區(qū)進行濕熱交換。當(dāng)邊界區(qū)內(nèi)蒸汽分子濃度大于流過的氣流的水蒸汽分子濃度，則為加濕，反之則為降濕。 
分析：高低溫交變濕熱試驗箱進行加濕除濕的 
高低溫濕熱試驗箱濕度表示的方法很多，就試驗設(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數(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)。 
　加濕的過程實際上就是提高水汽分壓力，*初的加濕方式就是向試驗箱壁噴淋水，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，在這個面上向箱內(nèi)通過擴散的方式向箱內(nèi)加入水汽壓使試驗???中相對濕度升高。 
由于當(dāng)時對濕度的控制主要是用水銀電接點式導(dǎo)電表進行簡單的開關(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，因此控制的過渡過程較長，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。雖然它的控制過渡過程較長，但系統(tǒng)穩(wěn)定后濕度波動較小，比較適合做高低溫濕熱試驗箱。 
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要求的要點溫度時，噴淋水具有除濕作用。 

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