CN116148160A - 模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其包括依次相连的盐雾发生模块、空气调节模块和试验舱；盐雾发生模块内加入有混合溶液，混合溶液中含有氯化钠和至少一种用于替代模拟相应污染物的盐溶液，盐雾发生模块通过将混合溶液雾化，产生混合盐雾，混合盐雾用于模拟现实中盐雾与至少一种污染物气体共同作用的腐蚀环境，空气调节模块调节流经的混合盐雾的温度和湿度，混合盐雾最后流入试验舱。本发明还公开了一种使用方法，其根据目标腐蚀环境中对应污染物气体的摩尔浓度来计算出混合溶液中用于替代模拟相应污染物的盐溶液的摩尔浓度。本发明可以模拟实际环境中多种污染物共同作用的情况，且实现对气雾的浓度和相对湿度的控制。

Description

模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置及使用方法
技术领域
本发明涉及模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置及使用方法。
背景技术
环境中的盐雾、污染物气体等是影响设备和材料腐蚀的关键因素，然而，现有的实验设备只能够开展单一的盐雾实验或者污染物气体腐蚀实验，常用的实验方法都是利用不同的实验设备开展多种顺序实验，无法体现盐雾与多种污染物气体共同作用的特征。
此外，现有的盐雾实验设备无法同时控制试验舱的相对湿度和盐雾浓度，与实际服役环境特点有较大差别。现有的实验设备及方法的不足，造成设备和材料的腐蚀实验与实际环境情况差异较大，无法真实模拟设备和材料在实际环境中的腐蚀行为特点，结果误差较大。
另外，现有的盐雾实验设备中，其试验舱内的气体是直接排出的，需要设备不断产生较大量的盐雾气体输入至试验舱中，这样会造成较多的材料浪费和较大的能量消耗。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其可以模拟实际环境中多种污染物共同作用的情况，且可以实现对试验气雾的浓度和相对湿度的控制，从而模拟出实际服役环境，使得实验结果与实际服役行为的相关性更好。
本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种使用方法，其通过浓度计算方法计算出混合溶液中用于替代模拟相应污染物的盐溶液的浓度，从而能够准确的配置出混合溶液。
解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：包括依次相连的盐雾发生模块、空气调节模块和试验舱；盐雾发生模块内加入有混合溶液，混合溶液中含有氯化钠和至少一种用于替代模拟相应污染物的盐溶液，盐雾发生模块通过将混合溶液雾化，产生混合盐雾，混合盐雾用于模拟现实中盐雾与至少一种污染物气体共同作用的腐蚀环境，盐雾发生模块将产生的混合盐雾输送至空气调节模块，空气调节模块调节流经的混合盐雾的温度和湿度，流经空气调节模块的混合盐雾将流入试验舱，试验舱内用于放置需要进行试验的样品。
可选的，腐蚀试验装置包括内循环管道，内循环管道的一端与试验舱的排出端连接，另一端与空气调节模块的循环输入端连接，试验舱排出的混合盐雾将通过内循环管道输送至空气调节模块，空气调节模块对输送回来的混合盐雾重新进行温度和湿度调节后重新输送回试验舱内。
可选的，试验舱内部的上端设有气雾扩散通道，气雾扩散通道上开设有若干输出孔，输出孔分布在试验舱内部的上端的多个位置，气雾扩散通道与空气调节模块连接，从空气调节模块输送过来的混合盐雾将首先进入气雾扩散通道中，气雾扩散通道中的混合盐雾将从输出孔分散输出至试验舱内。
可选的，气雾扩散通道沿试验舱的上端边缘设置。
可选的，盐雾发生模块包括储液箱、雾化器和风机，混合溶液装入储液箱中，雾化器用于将储液箱中的混合溶液雾化产生混合盐雾，盐雾发生模块的输出端与空气调节模块的输入端通过第一气雾传输管道连通，风机用于将混合盐雾输送进第一气雾传输管道，为混合盐雾的向前运动提供动力。
可选的，雾化器包括超声振动片，超声振动片设在储液箱的底部。
可选的，空气调节模块包括冷凝器、加热器和加湿器，空气调节模块内设有气雾调节通道，气雾调节通道连通空气调节模块的输入端和输出端，冷凝器、加热器和加湿器设在气雾调节通道内，空气调节模块的输出端通过第二气雾传输管道与试验舱的输入端连通。
可选的，空气调节模块包括容器，容器用于装水，加湿器设在容器内，加湿器用于将容器内的水雾化，容器出口与气雾调节通道连通。
解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种上述的腐蚀试验装置的使用方法，其特征在于：包括混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的浓度计算方法；混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的浓度计算方法通过浓度计算公式分别计算出混合溶液中每一种盐溶液的摩尔浓度；
浓度计算公式为：
Figure BDA0004001261010000021
其中，C1为混合溶液中一种用于模拟相应污染物的盐溶液的摩尔浓度，&为目标腐蚀环境中对应污染物气体的摩尔浓度，0为对应污染物气体的摩尔质量，Vm为对应污染物气体的摩尔体积，P0为标准大气压，+为亨利系数。
上述的用于模拟不同污染物气体的盐溶液为NaHSO3、Na2S、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4、Na2SO4。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过雾化配置的混合溶液，通过盐溶液替代模拟相应污染物，产生的混合盐雾将能模拟现实中盐雾与至少一种污染物气体共同作用的腐蚀环境。本发明通过调节盐雾发生模块的功率来调节混合盐雾中物质的浓度，通过空气调节模块来调节混合盐雾的温度和湿度，其解决了现有的实验设备中无法同时加载多种污染物因素的限制，以及浓度和相对湿度无法协同控制的缺陷，使得试验舱内的环境与实际环境特点更加接近，保证实验结果与实际服役过程中的腐蚀行为具有很好的相关性，提高了测试结果的可靠性和准确性。
2、本发明简单，易于实现，且成本低廉，适用于电器电子设备和金属材料的长期腐蚀实验。
3、本发明的使用方法公开了一种浓度计算方法，通过该浓度计算方法可以计算出混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的摩尔浓度，从而更准确的配置出混合溶液。相对于通过经验和不断尝试获得的混合溶液更加精准。
4、此外，本发明还通过设置内循环管道，将从试验舱排出的混合盐雾送回空气调节模块中，重新进行温度和湿度的调节，并重新送回试验舱，内循环的设置降低了实验过程中的溶液消耗和试验装置的功耗。
5、本发明还通过设置气雾扩散通道，使得进行试验舱的混合盐雾能更均匀的分散开来，以保证试验舱内部盐雾环境的均匀性。
附图说明
图1是本发明的腐蚀试验装置的结构示意简图；
图2是本发明的腐蚀试验装置的试验舱上端的剖视示意图。
图中附图标记含义：
1-盐雾发生模块；101-超声振动片；102-风机；103-混合溶液；104-储液箱；2-空气调节模块；201-加湿器；202-冷凝器；203-加热器；204-去离子水；205-容器；206-气雾调节通道；3-试验舱；301-气雾扩散通道；4-第一气雾传输管道；5-内循环管道；6-第二气雾传输管道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
实施例：
如图1所示为本实施例的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其包括依次相连的盐雾发生模块1、空气调节模块2和试验舱3，盐雾发生模块1的输出端与空气调节模块2的输入端连通，空气调节模块2的输出端与试验舱3的输入端连通。
其中，盐雾发生模块1内加入有混合溶液103，混合溶液103中含有氯化钠和至少一种用于替代模拟相应污染物的盐溶液，即通过对应的盐溶液来替代模拟现实环境中的污染物气体的腐蚀作用，盐雾发生模块1通过将混合溶液103雾化，产生混合盐雾，通过混合盐雾模拟现实中盐雾与至少一种污染物气体共同作用的腐蚀环境，通过调节混合溶液103的成分来模拟环境中不同气体污染物气体与盐雾共同作用的影响。盐雾发生模块1将产生的混合盐雾输送至空气调节模块2，空气调节模块2调节流经的混合盐雾的温度和湿度，流经空气调节模块2的混合盐雾将流入试验舱3，试验舱3内用于放置需要进行试验的样品，从而对试验舱3内的样品进行腐蚀试验。
腐蚀试验装置还设置内循环管道5，内循环管道5的一端与试验舱的排出端连接，另一端与空气调节模块2的循环输入端连接，试验舱3排出的混合盐雾将通过内循环管道5输送至空气调节模块2，空气调节模块2对输送回来的混合盐雾重新进行温度和湿度调节后重新输送回试验舱3内，从而对试验舱3排出的混合盐雾进行重复利用，降低了实验过程中的溶液消耗和试验装置的功耗。
本实施例的盐雾发生模块1的一个结构方案为：其包括储液箱104、雾化器和风机102，混合溶液103装入储液箱104中，雾化器用于将储液箱104中的混合溶液103雾化产生混合盐雾，本实施例的雾化器包括超声振动片101，超声振动片101设在储液箱104的底部。盐雾发生模块1的输出端与空气调节模块2的输入端通过第一气雾传输管道4连通，风机102安装在储液箱104的与输出端所在侧相对的另一侧上，风机102正对吹向盐雾发生模块的输出端，风机102用于将混合盐雾输送进第一气雾传输管道4，为混合盐雾的向前运动提供动力。通过调节超声振动片101和风机102的功率，即可调节混合盐雾的浓度。混合盐雾的浓度的闭环控制，则通过常规的传感器和闭环控制方式进行。
本实施例的空气调节模块2包括冷凝器202、加热器203和加湿器201，空气调节模块2内设有气雾调节通道206，气雾调节通道206连通空气调节模块2的输入端和输出端，冷凝器202、加热器203和加湿器201设在气雾调节通道206内，冷凝器202用于降低流经的混合气体的湿度和温度，加热器203用于升高流经的混合气体的温度，加湿器201用于升高流经的混合气体的湿度，从而通过空气调节模块2调节流经的混合盐雾的温度和湿度。空气调节模块2的输出端通过第二气雾传输管道6与试验舱3的输入端连通。本实施例从空气调节模块2的输入端至输出端依次设置冷凝器202、加热器203和加湿器201，与内循环管道5连接的循环输入端位于冷凝器202与空气调节模块2的输入端之间。
其中，空气调节模块2还包括容器205，容器205设在气雾调节通道206的下方，容器205用于装水，加湿器201设在容器205内，加湿器201用于将容器205内的水雾化，加湿器201也可以是通过超声振动片实现雾化，容器205出口朝上，且与气雾调节通道的连通，通过加湿器201雾化的水雾将进入气雾调节通道206中与混合气体混合，从而调节混合气体的湿度。
试验的样品可以直接放置入试验舱3内，也可以在试验舱3内设置样品固定架，通过样品固定架对样品进行固定。试验舱3的前面设置开合门，样品则通过开合门处放入试验舱3内。
本实施例的试验舱3内部的上端设有气雾扩散通道301，气雾扩散通道301上开设有若干输出孔，输出孔分布在试验舱3内部的上端的多个位置，从而能在多个方位将气雾分散，气雾扩散通道301与第二气雾传输管道6连接，从空气调节模块2输送过来的混合盐雾将首先进入气雾扩散通道301中，气雾扩散通道301中的混合盐雾将从输出孔分散输出至试验舱3内，从而使得进行试验舱的混合盐雾能更均匀的分散开来，以保证试验舱内部盐雾环境的均匀性。
本实施例的气雾扩散通道301沿试验舱的上端边缘设置。如图2所示，试验舱3的上端的三条边上均设置有气雾扩散通道301，三条边上的气雾扩散通道301相互连通，气雾扩散通道301的侧壁上分别设有若干输出孔。由于试验舱3的前面设有开合门，所以在开合门所在边未设置气雾扩散通道。
本实施例的储液箱104、空气调节模块2内部、管道和试验舱3内部均采用聚四氟乙烯材料，保证装置具有良好的耐酸碱侵蚀、易清洁等特点。
本模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置的使用方法为：先根据模拟的试验环境的需求配置出对应的混合溶液103，然后将混合溶液103装入储液箱104内，在空气调节模块2的容器205内装入去离子水204，再将试验的样品放入试验舱3，之后，启动本腐蚀试验装置，通过盐雾发生模块1将混合溶液103雾化，产生对应的混合盐雾，通过雾化器和风机102的功率的调节，即可调节混合盐雾的浓度，盐雾发生模块1产生的混合盐雾将被输送至空气调节模块2，空气调节模块2调节流经的混合盐雾的温度和湿度，之后输送至气雾扩散通道301，经气雾扩散通道301分散后，较均匀的分散进入试验舱3内部，进入试验舱3内部的混合盐雾将于试验的样品接触，从而进行腐蚀试验。从试验舱3排出的混合盐雾将通过内循环管道5输送至空气调节模块2，空气调节模块2对输送回来的混合盐雾重新进行温度和湿度调节后重新输送回试验舱3内。
从上述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置的使用方法可知，其需要配置出对应的混合溶液103，那么就首先需要计算出混合溶液103中用于替代模拟相应污染物的盐溶液的浓度，根据计算出的盐溶液的浓度和要求的氯化钠的浓度即可配置出混合溶液。
对于上述的浓度计算要求，本实施例公开了一种腐蚀试验装置的使用方法，其包括混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的浓度计算方法。混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的浓度计算方法通过浓度计算公式分别计算出混合溶液中每一种盐溶液的摩尔浓度。
上述的浓度计算公式为：
Figure BDA0004001261010000061
其中，C1为混合溶液中一种用于模拟相应污染物的盐溶液的摩尔浓度，&为目标腐蚀环境中对应污染物气体的摩尔浓度，0为对应污染物气体的摩尔质量，Vm为对应污染物气体的摩尔体积，P0为标准大气压，+为亨利系数。
上述浓度计算公式是根据目标腐蚀环境中对应污染物气体的摩尔浓度来计算出混合溶液中用于替代模拟相应污染物的盐溶液的摩尔浓度。
本实施例的用于模拟不同污染物气体的盐溶液为NaHSO3、Na2S、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4、Na2SO4。混合溶液中可以包含NaHSO3、Na2S、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4、Na2SO4中的一种或者多种。利用NaHSO3、Na2S、NH4Cl中的一种或者多种混合溶液对应模拟实际环境大气中的SO2、H2S、NH3气体一种或多种混合气体的腐蚀影响。通过混合溶液中加入NaHSO3、Na2S、NH4Cl，产生气雾，来模拟实际环境大气中的SO2、H2S、NH3气体对腐蚀的影响。
对于上述使用方法的一种具体的实施过程为：
模拟腐蚀试验的要求为：温度为30℃，盐雾沉降量为1-2ml/80cm2·h，相对湿度为95％，要求能够模拟环境中浓度400ppm(1.04g/m3)的二氧化硫，混合溶液103中氯化钠(NaCl)的质量分数为5％。
根据实验要求，参照浓度计算公式计算环境中400ppm(1.04g/m3)的二氧化硫对应的混合溶液103中盐溶液的浓度，环境中二氧化硫(SO2)对应的盐溶液为NaHSO3。浓度计算公式中，二氧化硫浓度为目标腐蚀环境中的污染物气体，那么&为1.04g/m3，0为64，Vm为24.5L/mol，+为4850kPa，P0为101kPa，将参数代入浓度计算公式，可得C1为0.75*10-6，换算成混合溶液中NaHSO3的质量分数为万分之0.4。
根据上述计算出的盐溶液NaHSO3的质量分数和要求的氯化钠(NaCl)的质量分数配置混合溶液，将配置好的混合溶液103装入盐雾发生模块1，开启超声振动片101产生混合盐雾，并利用风机102将混合盐雾输送入第一气雾传输管道4，通过调节超声震动片101的功率和风机102的风速调节混合盐雾的浓度；生成的混合盐雾经第一气雾传输管道4进入空气调节模块2，实验要求的温度高于室温，因此空气调节模块关闭冷凝器202，打开加热器203和加湿器201，调节混合盐雾的相对湿度和温度为实验要求的温湿度值；经过温湿度调节的混合盐雾通过第二气雾传输管道6进入试验舱3，通过试验舱3顶部的气雾扩散通道301进入试验舱3内部，保证舱内盐雾浓度的均匀；试验舱3内部排出的混合盐雾经内循环管道5导入到空气调节模块2重新进行温湿度调节，之后重新送入试验舱3内，进而降低实验过程中盐雾的消耗，并降低设备功耗。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：包括依次相连的盐雾发生模块、空气调节模块和试验舱；所述盐雾发生模块内加入有混合溶液，所述混合溶液中含有氯化钠和至少一种用于替代模拟相应污染物的盐溶液，所述盐雾发生模块通过将所述混合溶液雾化，产生混合盐雾，所述混合盐雾用于模拟现实中盐雾与至少一种污染物气体共同作用的腐蚀环境，所述盐雾发生模块将产生的混合盐雾输送至所述空气调节模块，所述空气调节模块调节流经的所述混合盐雾的温度和湿度，流经所述空气调节模块的所述混合盐雾将流入所述试验舱，所述试验舱内用于放置需要进行试验的样品。
2.根据权利要求1所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述腐蚀试验装置包括内循环管道，所述内循环管道的一端与所述试验舱的排出端连接，另一端与所述空气调节模块的循环输入端连接，所述试验舱排出的混合盐雾将通过所述内循环管道输送至所述空气调节模块，所述空气调节模块对输送回来的混合盐雾重新进行温度和湿度调节后重新输送回所述试验舱内。
3.根据权利要求1所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述试验舱内部的上端设有气雾扩散通道，所述气雾扩散通道上开设有若干输出孔，所述输出孔分布在所述试验舱内部的上端的多个位置，所述气雾扩散通道与所述空气调节模块连接，从所述空气调节模块输送过来的所述混合盐雾将首先进入所述气雾扩散通道中，所述气雾扩散通道中的混合盐雾将从所述输出孔分散输出至所述试验舱内。
4.根据权利要求3所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述气雾扩散通道沿所述试验舱的上端边缘设置。
5.根据权利要求1所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述盐雾发生模块包括储液箱、雾化器和风机，所述混合溶液装入所述储液箱中，所述雾化器用于将所述储液箱中的混合溶液雾化产生混合盐雾，所述盐雾发生模块的输出端与所述空气调节模块的输入端通过第一气雾传输管道连通，所述风机用于将所述混合盐雾输送进所述第一气雾传输管道，为所述混合盐雾的向前运动提供动力。
6.根据权利要求5所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述雾化器包括超声振动片，所述超声振动片设在所述储液箱的底部。
7.根据权利要求1所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述空气调节模块包括冷凝器、加热器和加湿器，所述空气调节模块内设有气雾调节通道，所述气雾调节通道连通所述空气调节模块的输入端和输出端，所述冷凝器、加热器和加湿器设在所述气雾调节通道内，所述空气调节模块的输出端通过第二气雾传输管道与所述试验舱的输入端连通。
8.根据权利要求7所述的模拟盐雾与污染气体共同作用的腐蚀试验装置，其特征在于：所述空气调节模块包括容器，所述容器用于装水，所述加湿器设在所述容器内，所述加湿器用于将所述容器内的水雾化，所述容器出口与所述气雾调节通道连通。
9.一种权利要求1至8任意一项所述的腐蚀试验装置的使用方法，其特征在于：包括混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的浓度计算方法；所述混合溶液中用于模拟相应污染物的盐溶液的浓度计算方法通过浓度计算公式分别计算出所述混合溶液中每一种盐溶液的摩尔浓度；
所述浓度计算公式为：
Figure FDA0004001260000000021
其中，C1为混合溶液中一种用于模拟相应污染物的盐溶液的摩尔浓度，&为目标腐蚀环境中对应污染物气体的摩尔浓度，0为对应污染物气体的摩尔质量，Vm为对应污染物气体的摩尔体积，P0为标准大气压，+为亨利系数；
所述用于模拟不同污染物气体的盐溶液为NaHSO3、Na2S、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4、Na2SO4。
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