CN1818644A - 分流式内加湿型环境箱 - Google Patents

Abstract

本发明是分流式内加湿型环境箱，其包括内室(1)和加湿、蒸发、冷凝装置，还设有：在加湿室(4)内部装有内置加温型加湿器，对内室空气进行分流的管道，以及控制空气分流的流量比例调节阀(8)；其中，内室的左端通过进气管道(2)连通旁路管道(3)和加湿室，其分流处各设有一个流量计(29)和流量比例调节阀，加湿室又由连接管道(5)、温控管道(6)、出气管道(7)连通内室的右端；加湿器设有分流管(11)、加热器和位于加热器上方的超声波发生器(12)；由控制电路调节流量比例调节阀的开度。本发明由于在加湿时，能使空气分流，可调节加湿和不加湿的空气量，显著提高了环境箱内部湿度控制精度，并且能够实现水循环利用。

Description

分流式内加湿型环境箱

技术领域

本发明涉及一种分流式内加湿型环境箱。

背景技术

约束可调式单轴温度-应力试验机是一种研究混凝土早期的水化特性、应力发展、变形模量以及徐变等特性的设备。环境箱是约束可调式单轴温度-应力试验机上的一个重要装置，是一种能够模拟外界自然环境的装置。由于混凝土试件的形变和开裂与外界自然环境中空气的温度、湿度和风速有一定的联系。环境箱通过模拟不同的外界自然环境中空气的温度、湿度和风速，来定量的分析和评价各种外界自然环境对混凝土试件变形和开裂的敏感度。

目前，国内外只有少数几家公司和大学从事此产品的开发。在国外，有日本的东京大学和瑞士等相关科研机构在开发该试验机。在国内，目前只有清华大学土木工程系建筑材料研究所已经开发了该试验机。但是，国内外在约束可调式单轴温度-应力试验机上都没有采用环境箱，也就无法在试验机上模拟不同的外界自然环境中空气的温度、湿度和风速，从而无法定量的分析和评价各种外界自然环境对混凝土试件变形和开裂的敏感度，限制了试验机功能。

与环境箱类似的装置是人工气候箱。人工气候箱是模拟外界自然环境的光照、温度和湿度。环境箱不需要模拟外界的光照环境，却要模拟风速。环境箱和人工气候箱相似的地方是：都有温度和湿度调节部分，两部分的要求也相同。在人工气候箱上采用的温度和湿度控制技术，在环境箱上都可采用。因此，借鉴现有的人工气候箱温度和湿度控制技术并进行改进，可显著提高环境箱的温度和湿度控制技术。

在温度控制上，技术手段成熟，几乎都是采用电加热的方式和冷凝剂为冷媒的制冷方式。

目前采用的主要是外置喷雾加湿，采用分流混合方式实现加湿，虽然减轻了制冷对空气湿度的影响，但由于从外置加湿器进入人工箱的空气没有通过人工气候箱的温度调节装置，因此降低了空气温度的控制精度，另外不能实现水的循环利用，耗水量大增。

内置加湿器实现了水的循环利用，但是由于加湿空气在通过蒸发管时，空气中的水份容易被蒸发器冷凝成液态的水，降低加湿效果。在中高温区，内置加湿器能够工作正常，而在低温区，当进入加湿器的空气温度低于0度时，会使水凝固，从而影响加湿器的正常工作和降低加湿性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种分流式内除湿型环境箱。采用分流技术和内置加湿原理，提高了加湿的精度，实现了水循环利用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括内室和加湿、蒸发、冷凝装置，还在加湿室内部设有内置加温型加湿器、对内室空气进行分流的管道，以及控制空气分流的流量比例调节阀。其中：内室的左端通过进气管道连通旁路管道和加湿室，其分流处各设有一个流量计和流量比例调节阀，加湿室又由连接管道、温控管道、出气管道连通内室的右端；加湿器设有分流管、加热器和位于加热器上方的超声波发生器。由控制电路调节流量比例调节阀的开度。

本发明与现有技术相比具有如下主要的有益效果：

其一.采用了管道对空气进行分流技术，利用流量比例调节阀调节分流后空气的流量，可调节加湿和不加湿的空气比例，增强了空气加湿的可控性和控制精度。这是因为：

1.调节流量比例调节阀的开度，可调节通过进气管道的风量。由于不仅可以调节对空气的加热和制冷的速度，还可调节通过进气管道的风量，多种调节途径参与温度调节，可提高温度的控制精度。同时由于流量比例调节阀也可调节风速，是环境箱内室模拟的风速更加准确。

2.调节流量比例调节阀的开度，可控制通过流量比例调节阀的空气流量，通过旁路管道的空气的湿度没有改变，通过加湿室的湿度提高了，这两股空气在温控管道的入口混合。调节流量比例调节阀可调节流过旁路管道和加湿室的空气的流量，可增加或减少加湿空气的流量，可实现空气湿度的控制。由于流量比例调节阀的精度可达到很高，因此这种分流空气的加湿方式，可实现高精度的加湿调节精度。

其二.采用内置加温型加湿器，利用加热管对以金属孔板波纹填料为介质的表面直接蒸发式空气加湿原理，加湿能力强，再配合超声波雾化，进一步增强了加湿效果。

其三.采用加热管保证金属孔板波纹填料的温度，使金属孔板波纹填料表面的水分子保持一定的活性，消除了金属孔板波纹填料在低温加湿时水凝固的现象。

其四.将加湿室通过外部的循环水管道连通水箱和水泵，这样，环境箱工作中的所有的水都没有扩散到环境箱外部，可实现水的循环利用。避免人工添加水，方便，且节水。

总之，本发明实现简单，加湿效率和湿度控制精度高，并且能够实现水循环利用。

附图说明

图1是分流式内除湿型环境箱的结构示意图。

图2是分流式内除湿型环境箱的电路控制方框原理图。

具体实施方式

本发明提供的是一种分流式内除湿型环境箱，其创新点是：内室与进气管道和出气管道相连，流量比例调节阀将进气管道和旁路管道连接在一起，流量比例调节阀将进气管道和加湿室连接在一起，连接管道将加湿室和温控管道连接在一起，风泵将温控管道和出气管道连接在一起。加湿室内置加温型加湿器。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

分流式内除湿型环境箱的结构如图1和图2所示，包括内室1和加湿、蒸发、冷凝装置，还设有：在加湿室4内部设有内置加温型加湿器，对内室空气进行分流的管道，以及控制空气分流的流量比例调节阀8；其中，内室的左端通过进气管道2连通旁路管道3和加湿室，其分流处各设有一个流量计29和流量比例调节阀，加湿室又由连接管道5、温控管道6、出气管道7连通内室的右端；加湿器设有分流管11、加热器和位于加热器上方的超声波发生器12。由控制电路调节流量比例调节阀的开度。

在上述内室1、加湿室4和温控管道6内，可根据实际需要分布有若干个温湿度传感器28。在出气管道7内，设有温湿度传感器28和流量计29。

加热器可由分流管11、金属孔板波纹填料13、U形加热管14和两个超声波发生器12组成，分流管设在加湿室4的顶部，其下方是金属孔板波纹填料13和与金属孔板波纹填料相接触的温湿度传感器28。U形加热管将金属孔板波纹填料固定。

加湿室4可通过外部的循环水管道18连通水箱15和水泵16，即：加湿室4的顶部入口通过管道与水泵16相连，加湿室4的底部通过管道与水箱15和水泵16相连，水泵16由电机17驱动。

蒸发管9通过管道24分别与冷凝管19和压缩机20相连，冷凝管19和压缩机20通过管道连接在一起。电机22驱动压缩机20和风泵25，变频器23控制电机22的转速。风机21为冷凝管19散热。

如图2所示：本发明控制电路可采用现有的单片机或PC机实现，通过电缆，其输入通道分别与流量计29、温湿度传感器28相连，其输出通道分别与流量比例调节阀8、电机17、风机21、变频器23和27、发热管10、U形加热管14相连。

下面简述一下本装置的工作过程。

如图1、图2所示：对控制器进行设定，要求控制器将环境箱的内室1内部的空气的温度和湿度控制在设定值附近。当温湿度传感器测量的温度和湿度偏差超过了一定的范围，控制器通过变频器23和电机22驱动风泵25旋转，内室1的空气在风泵25的抽气作用下，进入进气管道2。

当内室1的温度高于或低于设定的温度值，控制器控制U形加热管14对空气进行加热，或通过变频器23和电机22控制压缩机20，使蒸发管9工作，对空气进行制冷。调节发热管10的电流大小和压缩机20的转速，可调节对空气的加热和制冷的速度。调节流量比例调节阀8的开度，或调节电机26的转速，可调节通过进气管道2的风量。由于不仅可以调节对空气的加热和制冷的速度，还可调节通过进气管道2的风量，多种调节途径参与温度调节，可提高温度的控制精度。同时，由于流量比例调节阀8也可调节风速，是内室1模拟的风速更加准确。

当内室1的湿度高于设定的温度值，控制器控制变频器23和电机22控制压缩机20，使蒸发管9工作，对空气进行制冷抽湿，同时控制发热管10对空气进行加热，平衡制冷抽湿对空气温度的改变，使空气的湿度降低不影响温度的调节。

当内室1的湿度高于设定的温度值，控制器通过电机17控制水泵16旋转，水泵16抽取水箱15的水送到分流管11，水经过分流管11的分流后，均匀喷到金属孔板波纹填料13上，一部分水被金属孔板波纹填料13吸附，多余的水滴落到加湿室4的底部，最后流入水箱15。温湿度传感器28检测金属孔板波纹填料13的表面温度，当温度低于一定的设定值后，启动U形加热管14对金属孔板波纹填料进行加热，使金属孔板波纹填料维持在设定值以上。调节流量比例调节阀8的开度，可控制通过流量比例调节阀8的空气流量，通过流量比例调节阀的空气的湿度没有改变，通过流量比例调节阀的空气经过加湿室4后湿度提高了，这两股空气在温控管道6的入口混合。调节流量比例调节阀8的开度，可增加或减少加湿空气的流量，以实现空气湿度的控制。由于流量比例调节阀8的精度可达到很高，因此这种分流空气的加湿方式，可实现高精度的加湿调节精度。

由于在温控管道6内部，对空气降温会降低空气的湿度，因此在对空气降温的同时，必须同时对空气进行加湿，以抵消空气湿度的降低。

由于温度调节和湿度调节可实现完全的隔离，因此温度调节和湿度调节可进行叠加，即可同时调节空气的温度和湿度。

Claims (5)

1.一种环境箱，包括内室(1)和加湿、蒸发、冷凝装置，其特征在于环境箱是一种分流式内加湿型环境箱，其设有：在加湿室(4)内部的内置加温型加湿器，对内室空气进行分流的管道，以及控制空气分流的流量比例调节阀(8)；其中，内室的左端通过进气管道(2)连通旁路管道(3)和加湿室，其分流处各设有一个流量计(29)和流量比例调节阀，加湿室又由连接管道(5)、温控管道(6)、出气管道(7)连通内室的右端；加湿器设有分流管(11)、加热器和位于加热器上方的超声波发生器(12)；由控制电路调节流量比例调节阀的开度。

2.根据权利要求1所述的环境箱，其特征在于：在内室(1)、加湿室(4)和温控管道(6)内，分布有温湿度传感器(28)。

3.根据权利要求1所述的环境箱，其特征在于：在出气管道(7)内，设有温湿度传感器(28)和流量计(29)。

4.根据权利要求1所述的环境箱，其特征在于：加湿室(4)通过外部的循环水管道(18)连通水箱(15)、水泵(16)。

5.根据权利要求1所述的环境箱，其特征在于：控制电路采用单片机或PC机实现。

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