湿热试验中的控湿技术探讨

2006-05-07 15:49:31来源: 电源技术应用

工作状态 恒温恒湿 低温高湿 高温高湿 降湿段 凝结水(g) 0.966 1.82 3.38 32.42

    表1几种工作状态下需凝结出水分的比较工作状态恒温恒湿低温高湿高温高湿降温段凝结水(g)0.9661.823.3832.42

    可见在湿热试验中以交变湿热降温段所凝结出的水分最多,Gn3=32.42g。

2.4 GB2423-4-81试验方法中降温段凝结水Gn5的计算

    GB2423-4-81中高温段t1=55℃,低温段t2=25℃,相对湿度φ=95%,仍依前述计算方法进行下述计算。

    (1)高温段的含水量G7计算

    t=55℃,φ=95%,查表得知饱和蒸汽压力PH4=0.016444kg/cm2,则

    蒸汽分压力Pn7=φ·PH4=0.95×0.016444

    =0.156218kg/cm2

    湿量 d7=0.622(Pn7 / P-Pn7)×10 3

    =0.622(0.156218 / 1.0332-0.156218)×10 3

    =110.7977g/kg干空气

    试室含水量G7=d7Gk=110.7977×1.6=177.276g

    (2)低温段的含水量G8的计算

    t=25℃,φ=95%,查表得知饱和蒸汽压力PH5=0.031265kg/cm2,则

    蒸汽分压力Pn8=φ·PH5=0.95×0.031265

    =0.0295982kg/cm2

    湿量 d8=0.622(Pn8 / P-Pn8)×10 3

    0.622(0.0295982 / 1.0332-0.0295982) ×10 3

    =18.14g/kg干空气

    试室含水量G8=d8Gk=18.14×1.6=29.45g

    降温段的凝结水Gn5为

    Gn5=G7-G8=177.276-29.456=147.82g

    比较GB2423-4-81的凝结水Gn5与JB1773-76的降温段凝水Gn3,显然Gn5>>Gn3。所以满足了GB2423-4-81的要求即可满足JB1773-76的试验要求。

3 制冷量计算

    现在以GB2423-4-81降温段的凝结水量Gn5=147.82g为基础来计算制冷量。为了计算简便并留有余量,以55℃时凝结出147.82g水为基础进行计算。

    查表得知55℃时饱和蒸汽的热焓i55″为,i"55=621.1kcal/kg,55℃时饱和水的热焓i55′为i55=54.945kcal/kg。

    Gn5=147.82g蒸汽凝结成水需释放出的热量

    Q1=(i"55-i'55)Gn5=566.155×0.14782=83.69kcal

    55℃的饱和水降低到0℃(0℃水的热焓i'=0)需要释放出的热量

    Q2=(i"-i'0)Gn5=54.945×0.14782=8.12kcal

    0℃的水凝固成0℃的冰霜(冰的热焓)需要释放出的热量Gn5=0.14782kg蒸汽凝成水结成冰所释放出的总热量ΣQ=Q1+Q2+Q3

    Q3=i"'·Gn5=79.992×0.14782=11.82kacl

    Gn5=0.14782kg蒸汽凝成水结成冰所释放出的总热量  ∑Q=Q1+Q2+Q3

    =83.69+8.12+11.82=103.63kcal

    全部降温时间为3~6小时,取t=3小时

    每小时的制冷量为Q4=1 / 3∑Q=35kcal/h

    若取效率系数η=0.85,则制冷机的制冷量为

    Q5=Q4 / η =35 / 0.85 =40.6kcal/h

    所以选取制冷量>45kcal/h的制冷设备即可满足要求。

    选用雪花单门电冰箱制冷机,其制冷量为70kcal/h。

4 蒸发器面积计算

    令表面积为F,则F=(Q4 / K·△tm)(m2)

    式中:K为蒸发器的导热系数

    K=10kcal/(m2·h·K)

    Δtm为蒸发器传热的对数平均温差  Δtm=t1-t2 / ln(t1-t0 / t2-t0)

    式中t1——试室初始温度t1=55℃

    t2——试室低温t2=25℃

    t0——蒸发器温度t0=0℃则

    则  Δtm=55-25 / ln(55-0 / 25-0)
    =38.049℃

    则 F=Q4 / K·△tm=35 / 10×38.049=0.092m2

    若取直径d=12.0mm铜管作蒸发器则铜管长度l=F / πd=0.092 / (3.14×0.012)2.44m

    若将铜管盘成内径为12.5cm的压力弹簧状,见图1,则需匝数N=2.44 / (3.14×0.125)=6.2匝

    将蒸发器置于主风道中,使蒸发器和主风道轴向一致,主风道需做稍许加工。

5 湿度控制电路设计

    本去湿系统采用2只热敏铂电阻,将湿度变化信号变成1mV左右的电信号,经放大器放大,再经相敏检波放大后分别送到加湿和去湿执行元件完成湿度控制,方框图见图2。

5.1 变送器部分

    变送器原理见图3,变送器由两支铂电阻R干、R湿、电阻R1、R2及电位器RP组成桥路,R1=R2=1kΩ,RP为锰铜丝绕电阻作为设定调整电阻。R干为BA1,其R0=100Ω作为干球。R湿为BA2外包纱布作为湿球。利用R干、R湿的温差效应产生阻值变化,在输入交流7V的作用下产生ΔU的电压输出。RP=10Ω,r1+r2=RP。

    (1)r1、r2的设定以JB177381试验方法为例,要求相对湿度φ=95%±3%,当φ=95%时

    r1+R干=r2+R湿,桥路无输出,ΔU=0,再令温度t=40℃,计算r1、r2

    因为BA2的阻值随温度的变化可以认为是线性的,所以计算出的r1、r2值在整个试验温度变化范围内都是通用的。

    当t=40℃,φ=95%时,查表可知干湿球的温差Δt=t干-t湿=40-39.2=0.8℃

    铂电阻BA2随温度变化的比率为ε,铂电阻温度特性见图4,由图4可得R40℃=115.78Ω,R30℃=111.85Ω
 
    则  εR40-R30 / 10 =115.78-111.85 / 10 

    =0.393Ω/℃

    因为UDC=ΔU=0

    所以r1+R干=r2+R湿

    r2-r1=R干-R湿=ε·Δt

    r2-(RP-r2)=ε·Δt

    2r2=RP+ε·Δt=10+0.393×0.8=10.3144

    r2=5.1572Ω

    r1=RP-r2=10-5.1572=4.8428Ω

    (2)当试室低湿(φ<92%)和超湿(φ>98%)时ΔU的计算

    ①当φ=92%时

    查表得干湿球温差Δt=1.3℃

    R湿支路电阻

    RS1=r2+R湿=r2+(R40-εΔt)

    =5.1572+(115.78-0.393×1.3)

    =120.4263Ω

    R干支路电阻Rg=r1+R干

    =4.8428+115.78=120.6228Ω

    UD=Ui Rg / R1+Rg

    =7×(120.6228 / 1000+120)=0.753473V

    UC=Ui(Rs1 / R2+Rs1)

    =7×(120.4263 / 1000+120.4263)=0.7523775V

    ΔU=UDC=UD-UC

    =0.753473-0.7523775=1.1mV

    ②当φ=98%时

    干湿球温差Δt2=0.3

    R湿支路电阻

    RS2=r2+R湿=r2+(R0-ε·Δt2)

    =5.1572+(115.78-0.393×0.3)=120.8193Ω

    R支路电阻不变Rg=120.6228Ω

    UD也不变,UD=0.753473V

    UC=Ui·(Rs2 / R2+Rs2)

    =7×(120.8193 / 1000+120.8193)=0.7545685V

    ΔU=UDC=UD-UC

    =0.753473-0.7545685=-1.1mV

    即是说,当相对湿度≤92%时,变送器输出ΔU=1.1mV,当相对湿度≥98%时,出现超湿,变送器输出ΔU=-1.1mU。

5.2 放大器的选用

    如上述,当试室出现低湿和超湿时,变送器输出±1.1mV电压信号。对此信号经过适当放大,最后经相敏功率放大,将放大后的ΔU信号区分开,并送到执行元件。当输入+1.1mV信号时加湿阀打开对试室加湿;当输入为-1.1mV信号时,开启制冷机对试室进行去湿。

6 结语

    从以上分析可知,改变r1、r2的阻值,即可控制(设定)试室的相对湿度;提高放大器的放大倍数,即可进一步提高控湿精度。

    综上所述,采用本方案控湿,可以很方便地提高湿热箱(室)的湿度,而且不会出现超湿问题。由于可靠的控湿,试验结论是可靠的,由此大大提高了湿热箱(室)的性能。同时本方案投资少,见效快,改装简便易行。本方案不仅适用于SR-100湿热箱,其基本思路和采样控制方法对其它大中型湿热箱(室)同样适用。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/sensor/200605/1332.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved