CN117074286A - 采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法及环境试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，包括如下步骤：S1:向锅炉注水，锅炉内预留有气态空间；S2:对锅炉内水进行加热作业，通过调整锅炉内部气压降低水的沸点，水蒸发产生低温的湿蒸汽；S3：低温的湿蒸汽释放到入试验箱内。本发明可以产生较低温度的蒸汽，使环境试验箱做高含湿量试验时可以带更大的发热负载能力，同时加热器长期在较低温的环境下工作，加热器不容易结垢，使用寿命大幅度加长；蒸汽温度在一定范围之内可以调节，可根据试验箱不同的试验条件提供不同的蒸汽温度，控制的效率更高，控制的性能更好；工作环节不需要经过雾化过程，直接产生蒸汽，效率高，节约水资源。
Description
技术领域
本发明涉及温湿度试验技术领域，具体为一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法及环境试验箱。
背景技术
试验箱有时候需要做带大功率发热负载的温湿度试验，在试验过程中，试验箱为了抵消发热负载，制冷系统需要输出较大的制冷量来中和发热，加大了制冷量往往会导致制冷系统除湿能力的加强。为了恒定试验箱内的相对湿度，试验箱外部的锅炉需要不断给试验箱补充大量的热蒸汽(100℃)，增大加湿器功率，同时伴随热蒸汽进入试验箱的热量也增大，从而进一步加大制冷系统的冷负荷，进一步增大除湿量，形成恶性循环。当试验箱内发热负载增大到一定得程度时，试验箱就无法正常进行高含湿量(较高温度，高相对湿度)的试验。
因此以蒸气加湿的方式不能满足实际使用的要求，特别是产品带载测试，样品有发热时，蒸气加湿的热量与样品发热叠加造成温度失控，无法稳定在要求的温度上。为了实现温度的稳定必须加大制冷量，但加大制冷量的同时也会降低湿度，这时湿度下降，蒸气的加热功率也需相应加大来满足湿度要求，很难达到一个最佳的平衡点，无法很好的匹配，设备的功率增加了好多，大大增加了设备的能耗。蒸气加湿在样品有发热负载时，很难实现低温高湿和高温高湿的试验。现有试验箱采用喷雾加湿或超声波加湿，中国专利文献CN112014305A中国专利文献公开一种水气喷雾装置和环境模拟系统。水气喷雾装置用于安装在带发热负载的环境试验箱上，包括第一管道、第二管道、排水管道、第一阀门、第二阀门、第三阀门和喷嘴，第一管道以及第二管道均与喷嘴连通，排水管道的一端与第一管道连通，排水管道的另一端与第二管道连通；喷嘴用于设于环境试验箱内，且排水管道的至少一端位于环境试验箱外；第一阀门设于第一管道上，且位于排水管道与喷嘴之间；第二阀门设于第二管道上，且排水管道位于第二阀门与喷嘴之间；第三阀门设于排水管道上。在进行常规温湿度试验时，可以仅利用加湿锅炉加湿；当环境试验箱内由发热负载试验时，采用水气喷雾装置进行喷雾加湿，且喷雾加湿的同时能够带走负载的发热量，从而提高了环境试验箱的抗热负载能力。当需要减少环境试验箱内的湿度时，利用除湿装置进行除湿。中国专利文献CN216868710U公开一种温度试验箱超声波加湿系统，它包括加湿器箱体，加湿器箱体内装有水，加湿器箱体的底部安装有超声波雾化器，所述加湿器箱体的侧面装有液位开关和加水口，所述加湿器箱体的顶部开设有压缩空气口，压缩空气通过压缩空气口注入到加湿器箱体内，所述加湿器箱体顶部开设加湿口，所述加湿口的另一端与试验箱体的进气口相连通，超声波雾化器产生的雾气被压缩空气吹着，从加湿口进入到试验箱体内。这一种温度试验箱超声波加湿系统利用超声波雾化器产生湿空气加入到试验箱体内，因为加入的湿空气是常温的，可以在加湿的同时起到降温的效果，可以有效的抵消部分测试件的发热负载，有利于做高温高湿及低温高湿试验。
这两种加湿方式都是通过把常温的水物化成水雾，增大水与试验箱内空气的接触面积进而增大水的蒸发量进行水蒸气的补充。对于喷雾加湿方式，水雾转化成水蒸气的效率低，较多一部分的水雾无法转化成水蒸气，直接以液态水的状态流走，而且喷雾加湿需要消耗较多的压缩空气，且喷头易堵塞。对于超声波加湿方式，超声波加湿器雾化片容易损坏，寿命较短，需要定期更换，导致设备质量不可靠，更重要的是喷雾加湿和超声波加湿通过利用常温水蒸发无法解决热蒸汽所产生的大量热量负载的问题。因此我们需要提出一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法及环境试验箱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法及环境试验箱，可以产生较低温度的蒸汽，使环境试验箱做高含湿量试验时可以带更大的发热负载能力，同时加热器长期在较低温的环境下工作，加热器不容易结垢，使用寿命大幅度加长；蒸汽温度在一定范围之内可以调节，可根据试验箱不同的试验条件提供不同的蒸汽温度，控制的效率更高，控制的性能更好；工作环节不需要经过雾化过程，直接产生蒸汽，效率高，节约水资源；所有部件均为传统成熟部件，工作稳定，没有损耗件，性能可靠，使用寿命长，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，包括如下步骤：
S1:向锅炉注水，锅炉内预留有气态空间；
S2:对锅炉内水进行加热作业，通过调整锅炉内部气压降低水的沸点，加热的水在低温下即可蒸发产生低温的湿蒸汽；
S3：低温的湿蒸汽会向锅炉内部上方移动，电动球阀将低温的湿蒸汽释放到入试验箱内，使试验箱获得所需的温度和湿度。低温的湿蒸汽是定量温度输出，假设试验箱所需温度为80℃，传统的试验箱做法是向试验箱输入100℃的蒸汽，通过试验箱制冷系统中和100℃的蒸汽，首先制冷量大，能耗较大，其次热中和时间较长，试验箱内的颗粒度不够，而本发明的方法是直接向试验箱输入其本身所需要到达的温度80℃的蒸汽，通过控制锅炉内水的沸点从而获得试验箱所需要温度的蒸汽。
优选地，在S2中，通过启动真空泵使得锅炉内部被抽成负压，由于水的沸点在负压的情况下降低，加热的水未达到加热温度100℃下即可蒸发产生低温的湿蒸汽。
优选地，在S2中，启动锅炉的加热器，加热器内部设有的电加热丝将电能转化为热能，使水得以加热。
优选地，在S3中，通过控制电动球阀开启或关闭使低温的湿蒸汽快速释放进入试验箱内，通过调节电动球阀的开度，调节进入试验箱的蒸汽量，从而调节试验箱内的温度和温度。
优选地，S1-S3中，锅炉内部通过水温传感器实时监测水的温度。
本发明通过真空泵使得锅炉在负压情况下，对水进行低温加热作业，由于水的沸点在负压的情况下降低，所以被加热的水在低温下即可蒸发产生蒸汽，此蒸汽即为低温的湿蒸汽，且锅炉能够对可通过液位器对水位、压力传感器对压力以及温度传感器对温度进行自动调节，从而达到持续作业的效果，有效解决了传统环境试验箱以高温蒸气加湿的方式不能满足实际使用的要求的问题，突破传统加湿方式，通过锅炉提供50℃～100℃低温的湿蒸汽，并将该低温的湿蒸汽作为试验箱的热源，发热或者非发热负载情况下有效的保证试验箱的温度的持续恒定并且不会使温度过冲甚至烧坏试验品的情况发生，保证了试验的可靠性以及安全性，且可最大限度的降低试验箱能耗，同时低温运行条件下降低了加热器结垢风险。最关键的问题在于在可对传统环境试验箱进行改造，加装真空泵，改造成本低。
一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法的环境试验箱，包括控制器、锅炉、加热器、水温传感器、电动球阀、真空泵、试验箱和蒸汽温度传感器，所述加热器、水温传感器、电动球阀、真空泵和蒸汽温度传感器均与控制器电性连接；所述加热器和水温传感器均安装在锅炉的内部，所述电动球阀连接在锅炉和真空泵之间，所述真空泵与试验箱之间通过管道连通，所述蒸汽温度传感器安装在管道上。
优选的，所述锅炉设为承压密封腔体，所述锅炉内部的液位高度为锅炉总高度的1/2-2/3，所述加热器和水温传感器的安装高度低于液位高度，所述加热器位于水温传感器的下方。
优选的，所述锅炉的顶部设置有出气孔，所述电动球阀的进口连接在出气孔上，所述电动球阀的出口连接在真空泵的进气口上。
优选的，所述管道的一端与真空泵的出气口连接，所述管道的另一端与试验箱的侧部上端连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、与传统的锅炉蒸汽发生器相比，本发明可以产生较低温度的蒸汽，使环境试验箱做高含湿量试验时可以带更大的发热负载能力，同时加热器长期在较低温的环境下工作，加热器不容易结垢，使用寿命大幅度加长；
2、本发明蒸汽温度在一定范围之内可以调节，可根据试验箱不同的试验条件提供不同的蒸汽温度，控制的效率更高，控制的性能更好；
3、本发明工作环节不需要经过雾化过程，直接产生蒸汽，效率高，节约水资源；
4、本发明所有部件均为传统成熟部件，工作稳定，没有损耗件，性能可靠，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为不同蒸发压力下，水的蒸发温度不同的详情表。
图中：1、控制器；2、锅炉；3、加热器；4、水温传感器；5、电动球阀；6、真空泵；7、试验箱；8、管道；9、蒸汽温度传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，包括：
S1:向锅炉2注水，锅炉2内预留有气态空间，即水不注满锅炉2；
S2:启动锅炉2的加热器3，加热器3内部设有的电加热丝将电能转化为热能，对锅炉2内水进行加热作业，然后启动真空泵6，使得锅炉2内部被抽成负压，由于水的沸点在负压的情况下降低，所以此时被加热的水在低温下即可蒸发产生低温的湿蒸汽，此时水温传感器4能够实时监测锅炉2内部温度，此时电动球阀5为关闭状态；
S3：当水在负压的情况下被加热产生低温的湿蒸汽时，低温的湿蒸汽会向锅炉2内部上方移动，控制电动球阀5开启，电动球阀5将低温的湿蒸汽释放到入试验箱7内。
一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法的环境试验箱，包括控制器1、锅炉2、加热器3、水温传感器4、电动球阀5、真空泵6、试验箱7和蒸汽温度传感器9，所述加热器3、水温传感器4、电动球阀5、真空泵6和蒸汽温度传感器9均与控制器1电性连接；所述加热器3和水温传感器4均安装在锅炉2的内部，所述电动球阀5连接在锅炉2和真空泵6之间，所述真空泵6与试验箱7之间通过管道8连通，所述蒸汽温度传感器9安装在管道8上。蒸汽温度传感器9用于探测产生蒸汽的温度。
在传统的锅炉产生热蒸汽的加湿方式上，加配一个真空泵。降低锅炉里面的压力，降低了水蒸气的蒸发温度，实现了产生低温水蒸气的效果。这种方式直接产生水蒸气，不需考虑因经过水雾的蒸发过程而导致的效率问题，所以效率高，而且性能稳定，没有耗品部件，产生的蒸汽温度在一定的范围之内可调节。
通过真空泵的设置，可以产生较低温度的蒸汽，使环境试验箱做高含湿量试验时可以带更大的发热负载能力，同时加热器长期在较低温的环境下工作，加热器不容易结垢，使用寿命大幅度加长。
所述锅炉2设为承压密封腔体，所述锅炉2内部的液位高度为锅炉2总高度的1/2-2/3，所述加热器3和水温传感器4的安装高度低于液位高度，所述加热器3位于水温传感器4的下方。
即锅炉2的底部浇灌有适当液位的水，锅炉2的内顶部为气态空间。
所述锅炉2的顶部设置有出气孔，所述电动球阀5的进口连接在出气孔上，所述电动球阀5的出口连接在真空泵6的进气口上。
所述管道8的一端与真空泵6的出气口连接，所述管道8的另一端与试验箱7的侧部上端连通。
使用时，真空泵6运行之后，把锅炉2内气态空间的压强降低，加热器3对锅炉2里面的水进行加热，由于锅炉2里面的压强较低，所以锅炉2里面水的蒸发温度会降低，水温较低时水即开始沸腾，产生大量的和水同温的蒸汽。锅炉2产生的蒸汽经过真空泵6的抽吸和压缩，变成常压蒸汽后被输送到试验箱7内进行湿度调节。由于真空泵6对蒸汽进行做功，所以真空泵6出口的蒸汽温度比锅炉2里面的蒸汽温度会有所升高。
控制器1用于控制锅炉2里水温，即锅炉2里蒸汽的温度。控制器1读取水温传感器4的参数，对加热器3的输出功率进行PID调节，使锅炉2里面的蒸汽温度维持所设定的温度。电动球阀5用于控制蒸汽的供给量，控制器1根据试验箱7的蒸汽需求量调节电动球阀5的开度，调节蒸汽的供给量，以满足试验箱7的湿度调节需求。
在工作过程中，控制器1同时调节好加热器3的功率输出和电动球阀5的通气量，使其既满足锅炉2中产生蒸汽的温度要求又满足蒸汽供给量的要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:向锅炉(2)注水，锅炉(2)内预留有气态空间；
S2:对锅炉(2)内水进行加热作业，通过调整锅炉(2)内部气压降低水的沸点，加热的水在低温下即可蒸发产生低温的湿蒸汽；
S3：低温的湿蒸汽会向锅炉(2)内部上方移动，低温的湿蒸汽进入试验箱(7)内。
2.一种根据权利要求1所述采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，其特征在于：在S2中，通过启动真空泵(6)使得锅炉(2)内部被抽成负压，由于水的沸点在负压的情况下降低，加热的水未达到加热温度100℃下即可蒸发产生低温的湿蒸汽。
3.一种根据权利要求1所述采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，其特征在于：在S2中，启动锅炉(2)的加热器(3)，加热器(3)内部设有的电加热丝将电能转化为热能，使水得以加热。
4.一种根据权利要求1所述采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，其特征在于：在S3中，通过控制电动球阀(5)开启或关闭使低温的湿蒸汽快速释放进入试验箱(7)内。
5.一种根据权利要求1所述采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法，其特征在于：S1-S3中，锅炉(2)内部通过水温传感器(4)实时监测水的温度。
6.一种根据权利要求1所述采用低温蒸汽达到试验箱湿热平衡的方法的环境试验箱，其特征在于：包括控制器(1)、锅炉(2)、加热器(3)、水温传感器(4)、电动球阀(5)、真空泵(6)、试验箱(7)和蒸汽温度传感器(9)，所述加热器(3)、水温传感器(4)、电动球阀(5)、真空泵(6)和蒸汽温度传感器(9)均与控制器(1)电性连接；所述加热器(3)和水温传感器(4)均安装在锅炉(2)的内部，所述电动球阀(5)连接在锅炉(2)和真空泵(6)之间，所述真空泵(6)与试验箱(7)之间通过管道(8)连通，所述蒸汽温度传感器(9)安装在管道(8)上。
7.根据权利要求6所述的环境试验箱，其特征在于：所述锅炉(2)设为承压密封腔体，所述锅炉(2)内部的液位高度为锅炉(2)总高度的1/2-2/3，所述加热器(3)和水温传感器(4)的安装高度低于液位高度，所述加热器(3)位于水温传感器(4)的下方。
8.根据权利要求6所述的环境试验箱，其特征在于：所述锅炉(2)的顶部设置有出气孔，所述电动球阀(5)的进口连接在出气孔上，所述电动球阀(5)的出口连接在真空泵(6)的进气口上。
9.根据权利要求6所述的环境试验箱，其特征在于：所述管道(8)的一端与真空泵(6)的出气口连接，所述管道(8)的另一端与试验箱(7)的侧部上端连通。
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