濕熱試驗箱、濕熱環(huán)境試驗室加濕方式有哪些？

一、前言

濕熱試驗箱里采用的加濕方法有很多種，他們的加濕原理、工藝流程、設(shè)備組成、設(shè)計方法等均大不相同，在進(jìn)行濕熱環(huán)境試驗室加濕系統(tǒng)的設(shè)計之前，首先要根據(jù)實際的具體情況、配套設(shè)備情況開確定加濕方式；選擇合理的加濕方式有助于降低能力消耗、運行費用、提高控制精度以及提高使用維護(hù)的可靠性。

二、濕熱試驗箱、武漢濕熱試驗箱選定加濕方式的主要原則

在進(jìn)行設(shè)計濕熱試驗室加濕方法之前，可按如下原則確定試驗系統(tǒng)的加濕方式:

（1）適應(yīng)具體的濕熱環(huán)境試驗的特點，滿足各項濕熱試驗技術(shù)指標(biāo)。

（2）充分發(fā)揮各種加濕方式的特點，為以后發(fā)展、改進(jìn)應(yīng)留有余地。

（3）整個試驗室的加濕系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)性能，能適應(yīng)各種濕熱試驗環(huán)境對加濕調(diào)節(jié)量的要求。

（4）盡可能減少投資、能力消耗、運行費用。

（5）可靠性高，使用操作方便，故障排除、維護(hù)保養(yǎng)簡單。

（6）方案有很好的可行性，各種設(shè)備應(yīng)立足可從國內(nèi)市場銷售的部門購得。

（7）能綜合利用試驗設(shè)備，便于試驗，易于操作。

三、加濕方式

迄今為止，在濕熱環(huán)境試驗箱試驗設(shè)備中，廣為采用的加濕方式有表面蒸發(fā)加濕、噴霧加濕、蒸汽加濕三種方式。此三種方式各有利弊，要根據(jù)具體的情況、配套設(shè)備情況來進(jìn)行實際的設(shè)計。

（一）表面蒸發(fā)加濕

表面蒸發(fā)加濕，從分子運動論的觀點來看，就是水分子離開水表面變成水蒸汽分子的過程。早期的濕熱試驗設(shè)備就是采用這種加濕方式來加濕，俗稱“水盆加濕法”。典型的機(jī)構(gòu)見圖1.

由于水蒸發(fā)要受到水自身溫度高低、水表面積的大小、水表面上水蒸汽分子密度的大小(即水蒸汽分壓力的高低)等因素的影響；雖然水在任何溫度下都能蒸發(fā)，但是也應(yīng)考慮上述因素的影響。根據(jù)推算，表面蒸發(fā)加濕量的大小可根據(jù)下述公式來計算：

式中：β為濕交換系數(shù)(kg/m*s*Pa)

為飽和空氣層的水蒸汽分壓力，也就是濕球溫度下空氣的飽和水蒸汽分壓力(Pa)

Pq為空氣的水蒸汽分壓力(Pa)

F為水與空氣接觸的表面積(㎡ )P為大氣壓力(P)，s為時間(S)

表面加濕的特點：

(1)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。

(2)使用時沒有運轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，無噪聲，工作可靠

(3)加濕過程—般較為緩慢，當(dāng)以自然對流為主時,被加濕空間的濕度均勻比較差。

(二)噴霧加濕

噴霧加濕是在空氣調(diào)節(jié)通道里噴不同溫度的水來實現(xiàn)空氣的加熱、冷卻、加濕和除濕的多種空氣處理過程。典型的噴霧加濕系統(tǒng)如圖2

在加濕過程中，濕空氣和嘴噴出來的細(xì)小水滴相遇時，便和水滴表面發(fā)生熱、濕交換，這時根據(jù)水溫的不同既可能發(fā)生熱交換，也可能發(fā)生熱、濕交換。當(dāng)空氣水滴相遇，就將小水滴邊界層的飽和空氣帶走，補(bǔ)充的新空氣則繼續(xù)達(dá)到飽和，飽和空氣層不斷與流過的空氣混合，而發(fā)生狀態(tài)變化。因此 ，可將空氣與水滴的熱、濕交換過程看做兩種狀態(tài)空氣的混合過程.在理想條件下，全部空氣都能達(dá)到飽和狀態(tài)，而且具有水的溫度。也就是說，空氣的zui終溫度等于水的溫度；與空氣接觸的水溫不同，空氣的狀態(tài)變化過程也不同。隨水溫不同，也可以得到下表和圖3所示的七種典型的空氣狀態(tài)變化過程。

在上述七種過程中，A-2過程為空氣加濕與除濕的分界線，A-4過程為空氣增焓的分界，A-6 過程為空氣升溫的分界線。

噴霧加濕的特點：

(1)可以實現(xiàn)多種空氣狀態(tài)的變化過程。

(2)加濕能力較大，快速加濕容易造成濕度過沖。

(3)由于使用強(qiáng)制性氣流循環(huán)，濕度均勻性比較好。

(4)在使用中，對所用的水質(zhì)量有一定的要求，電阻率不超過 500 歐.米。

(5)由于使用轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，在長期連續(xù)工作的情況下，要考慮備用系統(tǒng)。

(三)蒸汽加濕

蒸汽加濕就是將低壓蒸汽直接注入調(diào)節(jié)通道，從而提高工作空間的濕度。在i-d 圖上，蒸汽加濕的熱濕比e方向線可近似地看做與等溫線平行，因而常稱蒸汽加濕為等溫加濕。實際上由i—d 圖上可看出是升溫加濕，原因有：

a．i—d 圖上蒸汽加濕的 e方向線角度略大于等溫線；

b．蒸汽加濕時，蒸汽與空氣未能充分混合，出現(xiàn)局部冷凝，放出熱量。

 蒸汽加濕因蒸汽產(chǎn)生的方式不同，可以分為工業(yè)蒸汽加濕、電熱加濕器加濕和電極加濕器加濕三種。工業(yè)蒸汽加濕通常用在有工業(yè)蒸汽的地方，有廢氣再利用的性質(zhì)，應(yīng)用比少。而電熱加濕器加濕和電極加濕器加濕使用的比較廣，其結(jié)構(gòu)和特點如下；

a．電熱加濕器

也就是平常所說的電熱小鍋爐，它是采用管狀電熱元件通電，使水受熱沸騰，產(chǎn)生蒸汽；電熱加濕分開、閉式兩種，開式電熱加濕器是與大氣直接相通的非緊密容器。

 開式電熱加濕器由于容器內(nèi)常有一定量的水，從接到加濕指令到蒸汽出來有一段時間，這就加大了濕度的波動度。

 閉式電熱加濕器是大氣相通的密閉容器。蒸汽壓力高于大氣壓力．通常保持 0．1～0．3kg/cm。的低壓蒸汽。在開啟調(diào)節(jié)后即可迅速加濕蒸汽，消除開式電熱加濕中的滯后時間，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些。

b．電極加濕器

電極加濕器是利用水電阻加熱水產(chǎn)生水蒸汽。電極加濕器常用不銹鋼作為火線電極，容器內(nèi)殼接地。通電后，電流從水中通過，水被加熱產(chǎn)生蒸汽。加濕加率可隨水位高低而變，水位越高，功率越大。調(diào)節(jié)水位就調(diào)節(jié)加濕量。

電極加濕器有如下特點：

1．體積小，加濕量大；

2．所使用的水質(zhì)無嚴(yán)格的要求，不會因缺少水分而損壞設(shè)備。

電熱加濕器和電極加濕器所需的電功率可用如下公式來計算：

其中：W為zui大加濕量(1kg/h)

△j 為蒸汽與進(jìn)水的焓差，一般取630Kcal/kg

K為附加系數(shù)，考慮使用元件結(jié)垢后而影響的附加系數(shù)，一般按下列情況取值 ：

當(dāng)采用蒸餾水時 K=1.05；

當(dāng)采用硬度較低的水時 K=1.10；

當(dāng)采用硬度較高的水時 K1.20。

 在使用蒸汽加濕過程中．應(yīng)使加濕蒸汽以zui知事短的距離進(jìn)入工作空間。并對空氣所經(jīng)過的管道采取良好的保暖措旅，以達(dá)到理想的加濕效果。

采用蒸汽加濕法對試驗空間進(jìn)行加濕，國內(nèi)已有應(yīng)用在大型環(huán)境模擬試驗室(1000m³)中，控制采用微機(jī)自動控制，利用鍋爐送來水蒸汽進(jìn)行系統(tǒng)的升濕、加濕，很好地完成了各種濕熱環(huán)境的摸擬。