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比較國內濕度試驗箱加濕法的不同點

 更新時間:2012-02-14 點擊量:3232

濕度試驗箱的加濕方法有蒸汽加濕法、潛水盤加濕法、水噴霧加濕法等,下麵就為(wei) 您簡要分析這幾種加濕法的不同點
1、蒸汽加濕法:利用氣候試驗箱外的熱源,如電熱管、電極對水槽內(nei) 的水進行加熱而產(chan) 生蒸汽,然後蒸汽進入氣候箱中,使箱內(nei) 的空氣加濕。
  箱中的濕空氣在未加濕前焓值為(wei)
  i=1.005t+d(2500+1.84t)    (1)

式中:i —— 為(wei) 1kg幹空氣的濕空氣的焓(kJ/kg幹空氣)
   t —— 濕空氣的溫度(℃)
   d —— 濕空氣的含濕量(kg/kg幹空氣)
   1.005 —— 空氣的定壓比熱(kJ/kg.℃)
   2500 —— 0℃時水的氣化潛熱(kJ/kg)
   1.84 —— 水蒸汽的定壓比熱(kJ/kg.℃)
  蒸汽進入箱中後,顯然,箱內(nei) 濕空氣的含濕量d和焓i都將增加。將i看作d的函數則

  由(1)△i=△d(2500+1.84t)

  則              (2)

  ε稱為(wei) 熱濕比,表示濕空氣狀態變化的方向和特徵。如蒸汽噴入箱內(nei) 前,箱內(nei) 濕空氣的溫度為(wei) 40℃,則其等溫的熱濕比方向線即斜率為(wei) ε=2500+1.84×40=2574。如果噴入箱內(nei) 的蒸汽溫度為(wei) 100℃,則ε′=2500+1.84×100=2684。由於(yu) ε′與(yu) ε相差隻有4.3%,所以,可以認為(wei) 與(yu) 40℃時的等溫線近似平行,故蒸汽加濕方式基本上為(wei) 等溫加濕過程。一般不會(hui) 引起箱內(nei) 溫度升高。
  但是,在濕熱箱低溫高濕情況下,由於(yu) 加入的蒸汽與(yu) 空氣未充分混合,或與(yu) 箱壁接觸而出現局部冷凝,則不僅(jin) 使加入的蒸汽量減少,而且還放出熱量使箱內(nei) 濕空氣溫度上升;加上前述的ε′>ε,所以並非等溫的加濕過程,箱內(nei) 溫度會(hui) 有所升高。
  蒸汽加濕如用電熱加濕,分開啟式和密閉式。開式響應性較慢,常有滯後現象,故濕度波動較大,但結構簡單可靠。閉式蒸汽壓力大於(yu) 大氣壓,在0.1~0.3MPa之間,無滯後,但需配有減壓閥、電磁閥、泄水管等,結構複雜,多用於(yu) 大型人工氣候室中。開式多用於(yu) 中小型濕熱箱中。四達試驗儀(yi) 器廠過去生產(chan) 的濕熱箱用的是開式電加熱蒸汽加濕。
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2.1 空氣與(yu) 水麵直接接觸的熱濕交換原理:
  當空氣經過敞開的水麵時,與(yu) 水表麵發生熱濕交換。按其水溫不同,可能僅(jin) 發生顯熱交換;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(yu) 水之間存在溫差,因導熱、對流和輻射作用而換熱,而潛熱交換是空氣中的水蒸汽蒸發(或凝結)而吸收(或放出)汽化潛熱的結果。總熱交換量為(wei) 顯熱交換量與(yu) 潛熱交換量的代數和。
  空氣與(yu) 水麵直接接觸時,在貼近水麵上,由於(yu) 水分子作不規則運動的結果,形成了一個(ge) 溫度等於(yu) 水麵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(jue) 於(yu) 邊界層的飽和空氣溫度。
  如邊界層的溫度高於(yu) 其上空氣的溫度,則由邊界層向空氣傳(chuan) 熱;反之則由空氣向邊界層傳(chuan) 熱。如邊界層內(nei) 水蒸汽分子濃度大於(yu) 其上空氣的水蒸汽分子濃度(即邊界層的水蒸汽分壓力大於(yu) 空氣的水蒸汽分壓力),則空氣中的水蒸汽分子數將增加;反之則將減少。前者稱為(wei) “蒸發”,後者稱為(wei) “冷凝”。在蒸發過程中,邊界層中減少了的水汽分子由水麵躍出的水分子補充;在冷凝過程中,邊界層中過多的水汽分子將回到水麵。
  由此可見,空氣與(yu) 水之間的顯熱交換取決(jue) 於(yu) 邊界層與(yu) 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(jue) 於(yu) 二者之間水蒸汽分子的濃度差或分壓力差。

  當空氣與(yu) 水麵dF(m2)上接觸時,顯熱交換量是:dQx=α(tb-t)dF(W)
式中:α —— 空氣與(yu) 水表麵的顯熱換熱係數(W/m2.℃)
   t —— 水麵上空氣溫度(℃)
   tb —— 邊界層的空氣溫度(℃) 可視為(wei) 等於(yu) 水溫tw。
濕交換量是:dW=β(Pqb-)dF (kg/s)
式中:β——空氣與(yu) 水表麵之間按水汽分壓力差計算的濕交換係數(kg/N*S)
   Pqb——邊界層的水汽分壓力(Pa)
   Pq——水麵上空氣的水汽分壓力(Pa)
  dW也可用含濕量差表示,即:
  dW=σ(db-d)dF  (kg/s)
式中:σ —— 空氣與(yu) 水表麵間按含濕量差計算的濕交換係數 (kg/m2.s)
   db —— 邊界層空氣的含濕量(kg/kg幹空氣)
   d —— 水麵上空氣的含濕量(kg/kg幹空氣)
  潛熱交換量:
  d=r.dW=r σ(db-d)dF(w)
式中:r —— 溫度為(wei) tb時水的汽化潛熱(J/kg)
  總熱交換量:

dQz=[α(tb-t)+r.σ(db-d)]dF (w)   (3)

2.2 空氣與(yu) 水接觸時的狀態變化過程。
  狀態為(wei) A的空氣流經水麵時,不同的水溫將產(chan) 生不同的變化過程,熱濕比ε的方向會(hui) 有很大的變化,見表2:

表2 空氣與(yu) 水接觸時各種過程的特點

過程線 水溫特點 △t(或
△Qx) △d(或
△) △i(或
△Qz) 過程名稱 狀態變化過程線圖
A-1 tw<tl - - - 減濕冷卻
A-2 tw=tl - 0 - 等濕冷卻
A-3 t1<tw<ts - + - 減焓加濕冷卻
A-4 tw=ts - + 0 等焓加濕冷卻
A-5 ts<tw<tl - + + 增焓加濕
A-6 tw=t 0 + + 等溫加濕
A-7 tw>t + + + 增溫加濕
  t:幹球溫度, ts:濕球溫度 tl:露點溫度 tw:水溫 “-”減少 “+”增加 “0”不增不減
   由表2,可以看出,不同的水溫可對流經水麵的空氣加濕或減濕,增溫或降溫等不同的變化。
  A-2過程:水溫等於(yu) 露點溫度與(yu) 空氣直接接觸,由於(yu) d=db,所以dW=0,空氣的含濕量不變,但由於(yu) t>tb,所以有顯熱交換,空氣向水麵傳(chuan) 熱而溫度下降。
  A-6過程:水溫等於(yu) 幹球溫度與(yu) 空氣直接接觸,由於(yu) t=tb,所以空氣的顯熱量不變,但由於(yu) d<db,空氣將被加濕。
  此外,A-1為(wei) 減濕降溫,A-7為(wei) 加濕升溫。故在氣候試驗箱中,可用淺水盤加濕的方式對箱內(nei) 的空氣進行加濕、減濕、升溫、降溫處理。
  淺水盤加濕不僅(jin) 在濕熱箱中常用,而且在黴菌試驗箱中(CO2培養(yang) 箱也有采用),由於(yu) 美軍(jun) 標規定“不應直接把新鮮蒸汽噴入試驗箱的工作空間,因為(wei) 這可能給試樣和微生物的活性帶來有害的影響”,也多采用。
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  超聲波加濕、離心噴霧加濕及水泵噴淋加濕,其加濕的原理是相同的。在各種環境試驗設備中,常用於(yu) 人工氣候箱、植物生長箱(室)中。一般,由於(yu) 水溫低於(yu) 室溫,故經過噴淋處理後的空氣為(wei) 降溫增濕過程。
  如果改變水溫,則箱(室)內(nei) 空氣的溫濕度變化也將像淺水盤加濕一樣,有各種變化。
  超聲波加濕器、離心噴霧加濕器一般均應直接置於(yu) 試驗箱的工作室內(nei) ,其周圍環境溫度不宜超過40℃,濕度不宜超過95%R*H,故不宜在濕熱箱中采用,而常用於(yu) 植物生長箱中。
  水泵噴淋的加濕能力大,但加濕效率低,常用於(yu) 大型植物生長室中。六十年代的濕熱箱也有用水泵噴淋加濕的,如重慶試驗設備廠生產(chan) 的CS301型調溫調濕箱。

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