摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對于溫濕度環(huán)境試驗箱的要求也越來越高。溫濕度環(huán)境試驗箱的溫度轉(zhuǎn)變也越來越多，但是溫濕度環(huán)境試驗箱會在轉(zhuǎn)溫的時候因出現(xiàn)結(jié)霜或者是結(jié)冰而發(fā)生損壞。為了可以更好地改善溫濕度環(huán)境試驗箱，在轉(zhuǎn)變溫度的時候可以很好地控制溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)的空氣濕度，結(jié)合空氣調(diào)節(jié)原理對溫濕度環(huán)境試驗箱的轉(zhuǎn)溫控濕方法進(jìn)行了研究，以更好地進(jìn)行環(huán)境試驗箱的設(shè)計，更好地進(jìn)行設(shè)備的改造。

　　引言：環(huán)境試驗技術(shù)是一項實用基礎(chǔ)技術(shù)，是穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)措施之一。其主要任務(wù)是研究環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，解決產(chǎn)品在貯存、運輸或使用中的可靠性問題。其中熱循環(huán)試驗是環(huán)境試驗技術(shù)中氣候類試驗的常見試驗類型，試驗時由于試驗箱內(nèi)溫度、濕度環(huán)境的改變可能引發(fā)結(jié)露現(xiàn)象，這種現(xiàn)象常出現(xiàn)在溫度、濕度變化劇烈的低溫轉(zhuǎn)高溫工況階段，許多電子類產(chǎn)品因受結(jié)露水滴影響而導(dǎo)致熱控涂層表面金屬氧化或電化學(xué)腐蝕的加速化學(xué)反應(yīng)，電氣絕緣性能降低、甚至短路等功能性破壞。

　　1 溫濕度環(huán)境試驗箱使用過程中產(chǎn)生的結(jié)露現(xiàn)象分析

　　結(jié)露現(xiàn)象的產(chǎn)生和空氣中的水分有關(guān)?？諝庖话愣际菨窨諝?，其中包含了一定的水分。其中，對于濕空氣，我們可以將其看作是干空氣和水，而干空氣是理想狀態(tài)下的空氣。存在于空氣中的水蒸氣的分壓力比較小，其分子間的距離也比較遠(yuǎn)，所以，我們可以將其按照理想氣體來進(jìn)行處理。理想氣體的計算公式為：PV=mRT或PV=RT（1）根據(jù)理想氣體的計算公式，我們可以計算出水蒸氣的分壓力為PV，干空氣的分壓力為Pa。而濕空氣是由干空氣和水組成的，所以，濕空氣的分壓力可以根據(jù)道爾頓分壓定律公式計算：P=PV+Pa（2）根據(jù)式（2）求得實際狀態(tài)下的濕空氣的分壓力。而空氣當(dāng)中的水蒸氣因為含量和溫度的不同，其達(dá)到飽和的狀態(tài)也不同。假設(shè)在某一溫度t 下，如果水蒸氣和干空氣沒達(dá)到飽和狀態(tài)，我們就將其稱為未飽和空氣，日常生活中我們周圍的空氣都是未飽和空氣[1]?？梢酝ㄟ^以下3種方式來防止結(jié)露現(xiàn)象對溫濕度環(huán)境試驗箱的運行產(chǎn)生影響：1）降低溫濕度環(huán)境試驗箱中的水蒸氣含量；2）融化或者去除溫濕度環(huán)境試驗箱的箱頂霜層；3）控制箱頂?shù)臏囟取?/p>

　　2 防止結(jié)露現(xiàn)象產(chǎn)生的方法

　　2.1 降低溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)的水蒸氣含量

　　可以通過低露點氣體置換法、雙蒸發(fā)器系統(tǒng)兩種方式減少和控制溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)的水蒸氣含量，以下對低露點氣體置換法進(jìn)行簡單的介紹。低露點氣體置換法的原理是：在低溫轉(zhuǎn)向高溫的時候向溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)傳入水蒸氣含量較低的氣體來有效地控制箱內(nèi)的水蒸氣分壓，讓空氣中的水蒸氣析出的情況得到控制。向溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)輸入的氣體可以選擇氮氣，高純的氮氣水蒸氣含量相對較少，通過通入高純度的氮氣可以有效地降低溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)的水蒸氣含量。而且這樣的操作比較簡單，并不需要大量的資金就可以實現(xiàn)。這也是目前溫濕度環(huán)境試驗箱轉(zhuǎn)溫控濕的重要方式。除了通入氮氣之外，還可以選擇具有較強(qiáng)的水分吸附的物質(zhì)來進(jìn)行空氣中水蒸氣的吸除。例如：活性炭、硅膠等都具有較好的吸水能力，可以有效地吸附空氣中的水分，降低空氣中水蒸氣的含量，保證干燥的環(huán)境。而且，硅膠是一種可以在較高溫度下進(jìn)行水分吸附的干燥劑，所以在溫濕度環(huán)境試驗箱轉(zhuǎn)溫時，如果要進(jìn)行升溫，選擇硅膠可以保證其吸附性能，即便是在高溫下也是穩(wěn)定的。通過具體的實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過硅膠處理的空氣，其空氣中的相對濕度可以減小到2%~5%。所以，將硅膠作為干燥劑進(jìn)行溫濕度環(huán)境試驗箱轉(zhuǎn)溫控濕的方法也是簡單有效的。

　　2.2 去除溫濕度環(huán)境試驗箱箱頂?shù)乃獙?/p>

　　在溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)，溫度升高會引起溫濕度環(huán)境試驗箱的霜層汽化，此時空氣中水蒸氣的含量會增多，箱內(nèi)的含濕量也會上升。因此，想要降低溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)的含濕量，就需要將箱頂?shù)乃獙尤コ?。溫濕度環(huán)境試驗箱頂一般會距離溫濕度環(huán)境試驗箱放熱器較遠(yuǎn)，所以溫度相對而言也比中心試驗的部分低，很容易會產(chǎn)生霜層。箱頂?shù)乃獙赢a(chǎn)生的原因主要是因為溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)水蒸氣觸碰到溫度較低的箱頂，遇冷液化或者是冷凝產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^淋水除霜、電熱除霜或者是熱氣除霜等方式來保持箱頂?shù)乃獙拥玫接行У目刂啤?/p>

　　2.2.1 淋水除霜

　　淋水除霜的工作原理是通過蒸發(fā)器向溫濕度環(huán)境試驗箱頂噴灑液態(tài)的水，讓霜層和液態(tài)水之間進(jìn)行熱交換，從而有效地融化和清理霜層[3]。但是淋水除霜要保證溫濕度環(huán)境試驗箱在停止使用的狀態(tài)下才能開始。如果在溫濕度環(huán)境試驗箱使用的過程中進(jìn)行淋水除霜，不僅不能除去霜層，甚至還會導(dǎo)致空氣中水分的含量增多。一旦水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)冷凝或者是液化到溫濕度環(huán)境試驗箱的其他部分或者是在溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)實驗的物品上，很有可能會導(dǎo)致溫濕度環(huán)境試驗箱和物品的損壞。所以，淋水除霜的方式并不適用于熱循環(huán)當(dāng)中。

　　2.2.2 電熱除霜

　　電熱除霜主要是通過在溫濕度環(huán)境試驗箱頂布置一些電熱絲或者是其他可以加熱的物品進(jìn)行直接的加熱融化。這樣的方式和淋水除霜的弊端一樣，都會讓融化的水分直接進(jìn)入到溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)的空氣當(dāng)中去，空氣中水分的含量大大地增加，導(dǎo)致空氣濕度增加。而且，電加熱的物品又和空氣直接接觸，導(dǎo)致空氣溫度升高；如果溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)需要的是低溫，那么采用這種方式不能夠穩(wěn)定溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)所設(shè)置的溫度。

　　2.3 控制箱頂?shù)臏囟?/p>

　　溫濕度環(huán)境試驗箱的空氣運動時是從上到下進(jìn)行流動的，所以在常壓下溫濕度環(huán)境試驗箱進(jìn)行低溫轉(zhuǎn)向高溫的時候結(jié)露情況會比較嚴(yán)重，而且，在溫濕度環(huán)境試驗箱頂部凝結(jié)的水滴會因為重力的因素而掉落，嚴(yán)重時會導(dǎo)致溫濕度環(huán)境試驗箱內(nèi)實驗的產(chǎn)品受到損毀。

　　總結(jié)：

　　針對目前軍工電子產(chǎn)品在常壓溫度循環(huán)試驗時由于結(jié)露結(jié)霜發(fā)生損壞的現(xiàn)象，結(jié)合空氣調(diào)節(jié)原理對溫濕度環(huán)境試驗箱低溫轉(zhuǎn)高溫階段出現(xiàn)的結(jié)露現(xiàn)象進(jìn)行了分析，從結(jié)露的本質(zhì)因素著手總結(jié)了已有試驗方法，并提出了設(shè)備改造方案，為避免結(jié)露對產(chǎn)品造成損壞提供了參考意見。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]何金芳. 朱海東. 環(huán)境試驗設(shè)備溫度，濕度偏差測量結(jié)果的不確定度評定[J].中國計量，2019，286（9）：120-122.

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