Способы создания среды с повышенной влажностью

По способу получения влажного воздуха в испытательных камерах различают камеры двух типов инжекционные и неинжекционные.

Инжекционными называют камеры, повышение влажности в которых создается путем введения (инжектирования) в их рабочий объем влажного воздуха. В инжекционных камерах реализуется закрытый способ увлажнения, основанный на циркуляции воздуха, прошедшего через увлажняющее устройство.

Неинжекционными называют камеры, повышение влажности в которых создается за счет испарения влаги с открытой поверхности. В неинжекционных камерах реализуется открытый способ увлажнения, основанный на испарении влаги с открытой свободной поверхности воды или насыщенных солевых растворов.

Наибольшее применение получили инжекционные камеры, в которых увлажнение воздуха происходит за счет его непрерывного просасывания ( барботирования ) через специальную ванну с водой и насыщения влагой (рисунок 2.4-8.41.).

При выходе из ванны воздух имеет 100%-ную относительную влажность и температуру точки росы. Увлажняющая ванна снабжена нагревателем 12 и охладителем 8, что позволяет в зависимости от требуемой температуры точки росы регулировать ее температуру с помощью специального электронного устройства 2. Если необходимо обеспечить повышенную влажность в камере при температурах точки росы, близких или ниже +2°С, то поток влажного воздуха пропускается через силикагелевый осушитель 5, обеспечивающий его обезвоживание в соответствии с установленной температурой точки росы Применение силикагелевого осушителя позволяет существенно расширить рабочий диапазон температур при повышенной относительной влажности.

Иногда увлажнение и обезвоживание достигается путем пропускания воздушного потока через сыпучую массу керамических наполнителей 3 , имеющую большую внутреннюю поверхность (рисунок 2.4-8.42.). При этом вода с определенной температурой под давлением, задаваемым насосом 4 , орошает сверху вниз керамическую массу, в то время как воздух проходит через нее в противоположном направлении (снизу вверх). Увлажненный или обезвоженный воздух вновь направляется в испытательную камеру. При таком устройстве увлажнения температура водяной ванны и температура точки росы влажного воздуха не столь тесно связаны, как в предыдущем случае, поэтому в данной системе регулировка влажности воздуха определяется его состоянием в испытательной камере.

Для получения более низких температур точки росы используется система, отличающаяся от рассмотренных тем, что водяная ванна только нагревается, а для обезвоживания влажного воздуха создается вспомогательный контур, в который включены два переключаемых испарителя 6 и 12 от одной холодильной машины 7 (рис 2.4-8.43.).

В процессе работы используется только один испаритель, на котором излишняя влага либо конденсируется, либо вымораживается, а другой в это время оттаивает. Система автоматики камеры позволяет при переключении испарителей за счет соответствующего управления клапанами часть воздушного потока направлять на обезвоживание.

Возможны способы, обеспечивающие относительно быстрое изменение влажности в испытательной камере, в которой увлажнение происходит за счет распыления нагретой воды (рисунок 2.4-8.44.) или за счет введения в камеру паровоздушной смеси . Распыление воды может осуществляться с помощью специальных форсунок 6 или механическим путем (например, применением специальной центрифуги). Распыленная вода нагревается электронагревателем 7 и с помощью вентилятора 4 нагнетается в камеру. Образовавшаяся паровоздушная смесь, рециркулируя и обогащаясь влагой, обеспечивает заданный режим увлажнения. Использование явления рециркуляции позволяет отказаться от предварительного нагрева воздуха перед его увлажнением.

Недостатками способов распыления воды и введения в камеру паровоздушной смеси являются наличие водяных капель и неопределенное аэрозольное состояние.

Если в процессе испытаний на воздействие повышенной влажности ее значение должно оставаться постоянным, то целесообразно применение неинжекционных камер. Наиболее простым способом является использование испарения влаги с открытой водной поверхности.

Известно, что для поддержания определенной относительной влажности необходимо обеспечить постоянство разности температур влажного воздуха и воды при неизменном давлении. Для испытаний малогабаритных и миниатюрных изделий могут находить применение эксикаторы, а для испытаний изделий больших габаритных размеров – гигростаты.

Недостатком данного способа получения повышенной влажности является необходимость поддержания с высокой точностью температуры, так как понижение температуры более чем на 0, 5°С при высокой относительной влажности может привести к выпадению росы.

Для получения требуемой постоянной влажности воздуха можно использовать камеры с принудительной циркуляцией влажного воздуха , принцип действия которых основан на закономерности равновесного состояния между насыщенным солевым раствором и окружающей атмосферой. Относительная влажность воздуха в камере регулируется с помощью насыщенных растворов солей, а также смесей глицерина с водой. Насыщенные соляные растворы обладают большой способностью поглощать или отдавать влагу, не оказывая влияния на относительную влажность воздуха.

Воздух над насыщенным соляным раствором при постоянной температуре сохраняет определенную относительную влажность, характерную для данного раствора соли и данной температуры, что позволяет не измерять относительную влажность во время испытаний. Насыщенный раствор должен иметь избыток соли, при котором он может отдавать и поглощать большое количество влаги, что не влияет на его способность регулировать относительную влажность воздуха. Соляной раствор можно использовать без замены в течение длительного времени.

Применяемые для испытаний насыщенные соляные растворы (таблица 2.4-8.6.) не должны создавать коррозионную атмосферу, опасную для испытуемых изделий. Следует избегать использования загрязненных растворов, а также выкристаллизовывания или выползания соли на стенки сосуда. Таким образом, поскольку раствор и воздух имеют одинаковую температуру, в камере устанавливается постоянная, определенная для каждого раствора, относительная влажность воздуха.

Для осуществления испытаний с применением насыщенных солевых растворов могут находить применение солевые гигростаты (См., например, рисунок 2.4-8.45., на котором изображен солевой гигростат фирмы «Феутрон» (Feutron, Германия) типа 1951.

В полезном объеме камеры гигростата можно устанавливать устойчивые воспроизводимые значения влажности в зависимости от применяемой соли и температуры ее насыщенного раствора. Встроенные в гигростат пять резервуаров (кассет) для солевых растворов позволяют получить при постоянной температуре соответствующее число значений влажности. За счет изменения температуры в диапазоне 0...+50°С можно получить и другие значения влажности (рисунок 2.4-8.46.).

Температурный режим рассматриваемого солевого гигростата определяется температурой окружающей среды, поэтому при использовании его в лабораторных условиях обеспечиваются грубо приближенные измерения. Для получения нужного высокого постоянства температуры солевой гигростат должен быть помещен в камеру тепла.

При работе в климатической камере солевой гигростат обеспечивает колебание температуры во времени ±0, 02^оС, колебание температуры в данный момент времени +0, 05°С и колебание относительной влажности 0, 2%.

Гигростат не требует применения специальных средств измерений, так как относительная влажность определяется температурой в полезном объеме камеры и в кассете, а также родом солевого раствора. Солевой гигростат, как правило, обеспечивает воспроизведение относительной влажности в полезном объеме камеры в диапазоне 12…95% (в зависимости от применяемой соли) при температуре 0…+50^оС. Погрешность устанавливаемой влажности при φ < 50% составляет ±0, 4%, при φ > 50%-±0, 7%. Время установления устойчивого значения относительной влажности 20…60 мин.

К достоинствам солевого гигростата относится обеспечение им высокого постоянства относительной влажности во времени и по объему.

В тех случаях, когда применение соляных растворов недопустимо, используют смесь глицерина с водой, от концентрации которой зависит относительная влажность. Смесь глицерина с водой может находиться, как и соляной раствор, в специальном резервуаре - кассете. Однако большая вязкость глицерина приводит к неравномерности концентрации раствора на поверхности и в толще смеси, поэтому рекомендуют обеспечивать циркуляцию с помощью насоса смеси по большей части стенок камеры. При этом смесь должна также покрывать пол камеры.

В связи с непостоянством концентрации раствора, обусловленным его быстрым старением, а также способностью некоторых изделий поглощать воду, необходимо систематически измерять и регулировать относительную влажность в камере и плотность смеси.

Таким образом, испытания с использованием смеси глицерина с водой требуют большого внимания к измерениям и процессу регулирования.

К недостаткам следует также отнести возможность роста грибов и водорослей в растворе. Однако добавление в состав смеси около 0, 1% (по массе) сульфата меди предотвращает указанный рост.

Увлажнение камер больших габаритных размеров (камер комнатного типа) может осуществляться открытым способом с применением подогрева воды электронагревателями или паром, а также закрытым способом путем непосредственного введения водяного пара в объем камеры. Однако испытание изделий введением водяного пара является наиболее суровым, так как пар при конденсации влаги на поверхности испытуемых изделий отдает большое количество теплоты, что ведет к их перегреву.

Конструкция термовлагокамеры отличается от термокамеры введением в нее увлажнителя, устройства удаления конденсированной влаги, более сложных измерительных устройств и более сложной системой автоматического регулирования, обеспечивающих поддержание заданных температур и влажности.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: