復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱加濕裝置技術(shù)設(shè)計(jì)

陳新蘋，羅軍，鄭昆

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 511370）

引言

復(fù)合鹽霧試驗(yàn)方法的實(shí)質(zhì)是鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、干燥試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)條件下的貯存試驗(yàn)的組合試驗(yàn)方法，其試驗(yàn)結(jié)果與戶外天然暴露試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際使用結(jié)果之間有較好的相關(guān)性，能更好地模擬真實(shí)環(huán)境條件下的腐蝕狀況，其腐蝕產(chǎn)物與機(jī)理也更接近真實(shí)情況[1-3]。復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱濕度系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器、水路等組成，通過加熱蒸汽發(fā)生器里的水產(chǎn)生蒸汽，然后將蒸汽輸入到箱體來維持箱內(nèi)的相對(duì)濕度[4]。水路進(jìn)水排水均使用電磁閥自動(dòng)控制，加入的蒸汽量由控制器自動(dòng)控制加濕加熱器的加熱輸出量來實(shí)現(xiàn)。常規(guī)的鹽霧試驗(yàn)箱的加濕裝置有鍋爐式和淺水盤式，復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱的加濕裝置多采用常規(guī)的鍋爐式加濕裝置，而常規(guī)的鍋爐加濕裝置是通過加濕管和試驗(yàn)箱連在一起，鍋爐中產(chǎn)生的水蒸汽通過加濕管道向試驗(yàn)箱內(nèi)輸送水蒸汽，以達(dá)到加濕的目的，這種加濕管只有一個(gè)出汽口，試驗(yàn)箱內(nèi)離出汽口近的地方濕度偏高，離出汽口遠(yuǎn)的地方濕度偏低，整個(gè)箱內(nèi)的濕度均勻性難以控制，試驗(yàn)的準(zhǔn)確性無法保證。此外，這種加濕裝置的密封性差，清洗、維修非常不方便。因此設(shè)計(jì)一套新型的復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱加濕裝置，提高濕度試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和均勻性，滿足復(fù)合鹽霧試驗(yàn)需求具有重要意義。

本文設(shè)計(jì)的復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱加濕裝置的蒸汽輸送管道是由硅膠管和316 不銹鋼管連接起來，在316 不銹鋼管上均勻地開著很多小孔，可使試驗(yàn)箱加濕更加均勻，濕度偏差小于±3.0 %RH，滿足試驗(yàn)需求；同時(shí)在試驗(yàn)箱鍋爐上增加的硅膠密封裝置，使鍋爐的密封性得到了保證，同時(shí)設(shè)計(jì)可拆卸的頂蓋，便于鍋爐的清洗和維護(hù)。

1 加濕裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱加濕裝置主要由加熱筒、加熱管、加水筒、蓋子、加濕出汽管等組成，各部件合理組合，構(gòu)成了一套良好的加濕系統(tǒng)，能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的濕度環(huán)境，使試驗(yàn)箱內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的濕度偏差在試驗(yàn)要求范圍內(nèi)，并且提高加濕裝置的密封性和易維護(hù)性。

1.1 加熱筒

加濕裝置的加熱筒是由全不銹鋼304 材料制成，四周是不銹鋼圍板，中部有一個(gè)大的不銹鋼管，加熱管從此管穿過，底部焊有排水管，在清洗時(shí)便于排水；頂部焊有氣壓平衡管，氣壓平衡管有利于平衡加熱筒內(nèi)外的壓力，便于補(bǔ)充加濕水；側(cè)面焊有溢流管，當(dāng)水滿時(shí)排除多余的水；各部件采用氬弧焊連接，密封性好。水注入在此筒內(nèi)加熱，產(chǎn)生蒸汽達(dá)到加濕的目的。加熱筒結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 加熱筒結(jié)構(gòu)圖

1.2 加熱管

加濕裝置的加熱管管體由304 不銹鋼制造，加熱性能好；加熱管外殼材料為不銹鋼304，厚度不小于0.35 mm，冷態(tài)絕緣電阻≥5 MΩ，工作溫度下泄漏電流小于0.5 mA，接線密封端涂膠密封；此加熱管工作狀態(tài)穩(wěn)定，使用壽命長。加熱管安裝在加熱筒內(nèi)，控制系統(tǒng)通過測(cè)量箱內(nèi)的濕度和溫度與設(shè)定的濕度和溫度進(jìn)行比較得出差值，這差值通過控制器的PID 運(yùn)算，輸出脈沖控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制加熱器工作的固態(tài)繼電器的開關(guān)時(shí)間，從而達(dá)到控制溫度和濕度的精度和穩(wěn)定。

根據(jù)加濕需求加熱管對(duì)水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生足夠的蒸汽達(dá)到加濕的目的。加熱管結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 加熱管結(jié)構(gòu)圖

1.3 加水筒

加濕裝置的加水筒固定在加熱筒側(cè)面，提供加熱筒所需的水。加水筒由全不銹鋼304 材料制成，左側(cè)有進(jìn)水管，右側(cè)面有氣壓平衡管，筒底有排水管，利用水位開關(guān)來控制水位的高低，準(zhǔn)確地給加熱筒輸送水源。加水筒結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 加水筒結(jié)構(gòu)圖

1.4 加熱筒蓋子

加濕裝置的加熱筒蓋子由不銹鋼304材料焊接而成，頂上焊有與加濕管連接的接頭，底下加上硅膠墊后用螺栓固定在加熱筒上，密封性好，拆裝方便。蓋子結(jié)構(gòu)圖如圖4。

圖4 蓋子結(jié)構(gòu)圖

1.5 加濕出汽管

加濕裝置的加濕出汽管由硅膠管和不銹鋼316 管組成。硅膠管一端接在不銹鋼管上，另一端接在加熱筒蓋子接頭上，耐老化性能好。不銹鋼管橫著安裝在試驗(yàn)箱內(nèi)箱底下，管的上面均勻地開著一排小孔，也就是蒸汽的出口，管的下面開著幾個(gè)排水孔，可以排走凝結(jié)的水，防止管道被水堵塞后蒸汽出不來。此加濕出汽管道，使加濕蒸氣均勻地流出，加濕蒸汽均勻流到試驗(yàn)箱內(nèi)的每個(gè)角落，減小了試驗(yàn)箱內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的濕度偏差。加濕出氣管結(jié)構(gòu)圖如圖5 所示。

圖5 加濕出汽管結(jié)構(gòu)圖

2 加濕裝置工作原理

當(dāng)要進(jìn)行濕度試驗(yàn)時(shí)，加濕裝置的加水筒里的水位開關(guān)控制電磁閥來給加熱筒注入水，當(dāng)?shù)竭_(dá)高水位時(shí)，注水停止。當(dāng)加濕管中的電極加電以后，所產(chǎn)生的電流使水中的離子（不純物質(zhì)）產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并逐漸熱起來，達(dá)到沸點(diǎn)后產(chǎn)生蒸汽。幾分鐘之內(nèi)加熱筒內(nèi)有大量的水蒸汽，水蒸汽不斷地從加濕出汽管流出，進(jìn)入試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行加濕試驗(yàn)。由于加濕出汽管上均勻地開著很多小孔，水蒸汽從小孔均勻地流出箱內(nèi)，使?jié)穸绕罘蠘?biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)過程中，當(dāng)水位開關(guān)檢測(cè)到加熱筒內(nèi)缺水時(shí)，再次控制電磁閥給加熱筒注入水，當(dāng)?shù)竭_(dá)高水位時(shí)，注水停止。工作原理如圖6 所示。

圖6 加濕裝置工作原理圖

3 加濕裝置的應(yīng)用驗(yàn)證

本文設(shè)計(jì)的這種新型加濕裝置在1.1 立方的復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證，應(yīng)用驗(yàn)證主要步驟包括：鹽霧試驗(yàn)、干燥試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、程式循環(huán)試驗(yàn)[5-7]，應(yīng)用驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示，達(dá)到了復(fù)合鹽霧試驗(yàn)的要求。復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱的主要技術(shù)指標(biāo)為：

表1 復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱的調(diào)試結(jié)果

內(nèi)容積：約1 100 L；

內(nèi)尺寸：W1 460 mm×H600 m×D880 mm（無蓋）；

W1 460 mm×H930 mm×D880 mm（含蓋）；

溫度范圍：（+35 ～+70）℃；

濕度范圍：（45 ～96）%RH；

鹽霧沉降率：（1 ～2）ml/h/80 cm2；

恒定鹽霧沉降率：（1 ～2）ml/h/80 cm2。

可程序控制循環(huán)試驗(yàn)

濕熱：（40±2）℃，（93+2~3）%RH；

干燥：（60±2）℃；

存貯：（23±2）℃，（45 ～55）%RH（實(shí)驗(yàn)室條件下）；

各程序段間轉(zhuǎn)換時(shí)間<30 min。

4 結(jié)束語

本文為復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)的加濕裝置提供了加濕試驗(yàn)時(shí)所需的濕度，提供了一個(gè)穩(wěn)定的試驗(yàn)空間。帶來的有益效果體現(xiàn)在：復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱加濕裝置配件少，安裝維護(hù)方便，密封性好，構(gòu)造成本低；加熱管采用低功率密度設(shè)計(jì)，使用壽命長；均勻地輸送蒸汽，使試驗(yàn)箱內(nèi)的濕度偏差相當(dāng)小，使試驗(yàn)在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中進(jìn)行，防止了濕度偏差太大帶來的錯(cuò)誤試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性; 該復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱加濕裝置填補(bǔ)了國內(nèi)空白，是復(fù)合鹽霧試驗(yàn)設(shè)備發(fā)展的一大進(jìn)步，可為復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱試驗(yàn)設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。