酒柜內(nèi)濕度的分析及實(shí)驗(yàn)研究

趙建芳，陳曦，夏宇棟

（1-上海理工大學(xué)制冷技術(shù)研究所，上海 200093；2-青島海爾特種電冰柜有限公司，山東 青島 266001）

酒柜內(nèi)濕度的分析及實(shí)驗(yàn)研究

趙建芳*1,2，陳曦1，夏宇棟1

（1-上海理工大學(xué)制冷技術(shù)研究所，上海 200093；2-青島海爾特種電冰柜有限公司，山東 青島 266001）

本文詳細(xì)介紹了加濕的技術(shù)，以及酒柜內(nèi)增加濕度的方法，并對(duì)酒柜進(jìn)行濕度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)改變蒸發(fā)溫度，得到在不同設(shè)定溫度條件下內(nèi)部的濕度變化情況，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了減小酒柜內(nèi)部濕度波動(dòng)的方法。

酒柜；濕度；溫度；加濕

0 引言

酒柜是用于酒類儲(chǔ)存及展示的柜子，隨著人們對(duì)于物質(zhì)需求的提高，酒類愛(ài)好者對(duì)葡萄酒的質(zhì)量也越來(lái)越苛求。而葡萄酒像所有天然及易腐爛的食品一樣，會(huì)因它的周?chē)h(huán)境因素產(chǎn)生變化。良好的儲(chǔ)存環(huán)境，適宜的溫濕度才能呵護(hù)葡萄酒原有的芳香與韻味。為了保持葡萄酒的良好品質(zhì)，都應(yīng)該在購(gòu)買(mǎi)后存放在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境里。若是少量收藏，只需注意避光和恒溫。若需收藏大量葡萄酒，應(yīng)有個(gè)恒溫、恒濕的酒窖。保證葡萄酒不會(huì)因氧化而變質(zhì)。但是，當(dāng)今社會(huì)，恐怕一般人都沒(méi)有這個(gè)條件自己挖一個(gè)地窖。所以，酒柜是酒窖最好的替代者。

葡萄酒的最佳保存濕度在 70%左右，而根據(jù)最新的歐盟發(fā)布的ErP指令要求酒柜內(nèi)部的相對(duì)濕度保持在 60%～80%。而對(duì)于絕大多數(shù)國(guó)內(nèi)的酒柜產(chǎn)品來(lái)說(shuō)都不能達(dá)到這個(gè)要求。因此對(duì)于酒柜的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)如何能精確調(diào)節(jié)控制其內(nèi)部的濕度就成了一個(gè)重要的課題。本文將通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)影響酒柜內(nèi)部濕度的因素，從而提出改進(jìn)的增加酒柜內(nèi)濕度的方法。

1 加濕技術(shù)介紹

1.1 濕膜加濕器

濕膜加濕器是利用干燥的空氣通過(guò)濕膜材料時(shí)水分子吸收空氣中的熱量而汽化、蒸發(fā)，使空氣的濕度增加，形成濕潤(rùn)的空氣而達(dá)到加濕目的。

1.2 超聲波加濕器

超聲波加濕器是利用水槽底部換能器（超聲波振子）向水中發(fā)射1.7MHz超聲波，水表面在空化效應(yīng)作用下產(chǎn)生直徑為（1-10） μm的超微粒子。水霧粒子與流動(dòng)空氣進(jìn)行熱濕交換，達(dá)到等焓加濕空氣的目的。

1.3 離心式加濕器

離心式加濕器是利用高速電機(jī)帶動(dòng)復(fù)合葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生真空，貯水箱內(nèi)的水在大氣壓力作用下通過(guò)吸水器壓至復(fù)合霧化葉輪，霧化成細(xì)霧，經(jīng)過(guò)下進(jìn)風(fēng)道的微風(fēng)，送至出霧口，在出霧口與上進(jìn)風(fēng)道的高速風(fēng)流相匯合，形成高速氣霧噴到空氣中，氣霧與空氣中的余熱相接觸，完全汽化，達(dá)到加濕的目的。

1.4 干蒸汽加濕器

飽和蒸汽從蒸汽入口進(jìn)入加濕器，蒸汽在蒸汽套桿中軸向流動(dòng)，利用蒸汽的潛熱將中心噴桿加熱，確保中心噴桿中噴出的是純的干蒸汽，即不夾帶冷凝水的蒸汽。飽和蒸汽進(jìn)入套管后，進(jìn)入汽水分離室。分離室內(nèi)設(shè)折流板，使蒸汽進(jìn)入分離室后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，且垂直上升流動(dòng)，從而高效地將蒸汽和冷凝水分離；分離出的冷凝水從分離室底部通過(guò)疏水器排出。

當(dāng)需要加濕時(shí)，打開(kāi)調(diào)節(jié)閥，干燥的蒸汽進(jìn)入中心噴桿，從帶有消聲裝置的噴孔中噴出，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的加濕。

2 酒柜內(nèi)部濕度實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2.1 實(shí)驗(yàn)酒柜

實(shí)驗(yàn)酒柜的箱體如圖1所示。其酒柜參數(shù)如表1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)用酒柜

表1 酒柜參數(shù)

2.2 濕度測(cè)量

采用Vaisala溫濕度測(cè)量?jī)x，型號(hào)是HMD 40Y（3個(gè)），其參數(shù)如表2所示。

表2 測(cè)量傳感器參數(shù)

根據(jù)表2所示的傳感器測(cè)量信號(hào)，如相對(duì)濕度控制在（60～80）%，濕度傳感器的輸出電流范圍為（14～18） mA。為分析柜內(nèi)的濕度分布，在酒柜內(nèi)上中下分別布置了三個(gè)濕度傳感器，濕度傳感器的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集器HP34970A輸入電腦。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

設(shè)置溫度通過(guò)酒柜面板進(jìn)行：分別是 6℃和16℃。制冷系統(tǒng)采用R600a作為制冷劑，毛細(xì)管節(jié)流，板管式蒸發(fā)器垂直布置，上部吸風(fēng)，下部送風(fēng)，在酒柜的背板部分設(shè)置一個(gè)間距為 5cm左右的風(fēng)道。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如圖2～圖6所示。

根據(jù)圖2和圖3，可以發(fā)現(xiàn)溫度波動(dòng)跟酒柜內(nèi)濕度波動(dòng)有一致性，且溫度變化先于濕度的變化，即溫度下降時(shí)濕度也下降，溫度上升濕度也上升，而從圖2中可以看到，酒柜內(nèi)上中下溫度差值范圍在±0.5℃之內(nèi)，即酒柜內(nèi)溫度相對(duì)均勻，而其相對(duì)濕度的差值范圍卻很大。

圖2 設(shè)定溫度為6℃時(shí)的柜內(nèi)溫度波動(dòng)

圖3 設(shè)定溫度為6℃時(shí)酒柜內(nèi)濕度波動(dòng)曲線

圖4 設(shè)定溫度為16℃時(shí)酒柜內(nèi)相對(duì)濕度波動(dòng)曲線

圖5 設(shè)定溫度為6℃時(shí)酒柜內(nèi)相對(duì)濕度波動(dòng)曲線

圖6 設(shè)定溫度為16℃時(shí)酒柜內(nèi)相對(duì)濕度波動(dòng)曲線

從圖2溫度波動(dòng)曲線以及圖3和圖4的濕度波動(dòng)曲線中可以發(fā)現(xiàn)酒柜內(nèi)溫度與濕度變化相對(duì)于壓縮機(jī)的啟停都有一定的滯后性，壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)后濕度開(kāi)始下降，壓縮機(jī)停機(jī)濕度逐漸增大，壓縮機(jī)的啟停周期為 25～28分鐘，設(shè)定溫度越高，壓縮機(jī)的相對(duì)停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，壓縮機(jī)的開(kāi)停機(jī)比越小，相對(duì)濕度越大。

然后，通過(guò)安裝一個(gè)吸氣節(jié)流閥，在提高蒸發(fā)溫度以后，在設(shè)定溫度6℃和16℃時(shí)，分別對(duì)酒柜進(jìn)行濕度測(cè)試，得到如圖5，圖6所示的測(cè)試結(jié)果。

通過(guò)圖3和圖5的對(duì)比、圖4和圖6的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的設(shè)定溫度下，通過(guò)提高蒸發(fā)溫度，柜內(nèi)上中下不同部位的濕度波動(dòng)有了大的改善。大多數(shù)濕度數(shù)據(jù)位于（60～80）%之間。基本滿足了要求。同時(shí)比較圖5和圖6，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)不同部位的相對(duì)濕度都隨著設(shè)定溫度的增加而增加。

4 結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析可得出結(jié)論：

（1） 酒柜內(nèi)溫度場(chǎng)較為均勻，而酒柜上部相對(duì)濕度小于下部相對(duì)濕度；

（2） 酒柜內(nèi)溫度與濕度變化相對(duì)于壓縮機(jī)的啟停都有一定的滯后性；

（3） 壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)濕度開(kāi)始下降，壓縮機(jī)停機(jī)濕度逐漸增大，壓縮機(jī)的啟停周期為（25-28）分鐘，設(shè)定溫度越高，壓縮機(jī)的相對(duì)停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，壓縮機(jī)的開(kāi)停機(jī)比越小，相對(duì)濕度越大；

（4） 在同樣的設(shè)定溫度下，通過(guò)提高蒸發(fā)溫度，可以減小酒柜內(nèi)的濕度波動(dòng)，并使酒柜內(nèi)濕度控制在（60～80）%之間。

改進(jìn)方案：

（1） 采用中高背壓壓縮機(jī)，提高蒸發(fā)溫度，使箱內(nèi)的水分盡可能少的凝結(jié)到蒸發(fā)器上，達(dá)到保濕的目的；

（2） 在箱內(nèi)增加一個(gè)接水盒或在內(nèi)膽上吸附一個(gè)凹槽用于存水，然后在這個(gè)水盒或凹槽下面布上加熱絲或加熱管，增加水的溫度以利于蒸發(fā)；

（3） 改變風(fēng)路結(jié)構(gòu)，增大風(fēng)扇的功率，提高對(duì)流速度，或者改變風(fēng)向，啟停時(shí)間控制點(diǎn)和控制參數(shù)變化，使得啟停時(shí)間更短；

（4） 箱內(nèi)增加一個(gè)小型的加濕器。

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Analysis and Experimental Research on Humidity in a Wine Cabinet

ZHAO Jian-fang﹡1,2, CHEN Xi1, XIA Yu-dong1
（1-Institute of Refrigeration, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2-Qingdao Haier Special Icebox CO. LTD., Qindao 266001, China）

The lastest technology of humidification in a wine cabinet was detailedly introduced in this paper. The humidity test was conducted in a wine cabinet. The test results showed that the evaporator temperature had an important influence on humidity in the wine carbinet. According to the test data, some good methods to decrease humidity fluctuation were put forward.

wine cabinet; humidity; temperature; humidification

*趙建芳（1973-）：男，高級(jí)工程師，工程碩士在讀，研究方向：酒柜，冷柜等，Email：chenxistudy@163.com。聯(lián)系地址：上海市軍工路516號(hào)上海理工大學(xué)制冷技術(shù)研究所（200093）。聯(lián)系電話：021-55275542。

上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新項(xiàng)目資助（10YZ96）；上海市教育委員會(huì)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（J50502）.