恒溫恒濕試驗箱箱內(nèi)氣體絕對濕度的影響因素
影響恒溫恒濕試驗箱箱內(nèi)氣體露點的根本因素是箱內(nèi)氣體的相對濕度和氣體的氣壓。但箱內(nèi)氣體的絕對濕度為零或很低時,箱內(nèi)氣體在溫度下限以上將不會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。而恒溫恒濕試驗箱箱內(nèi)絕對濕度與箱內(nèi)氣體的初始含水量、干空氣的補充速度、箱內(nèi)外的氣體交換速度等因素都有關系。下面具體分析箱內(nèi)氣體絕對濕度的幾個影響因素:
干空氣的置換速度
設:進入恒溫恒濕試驗箱內(nèi)的干燥空氣可以瞬時間與箱內(nèi)原有氣體均勻混合,f1為任意時刻絕對含濕量(g/kg),f0為初始絕對含濕量(g/kg),v為箱體體積,Q為干燥空氣的進氣量(m3/s),t為時間(s)。則:箱內(nèi)氣體含濕量f1的變化量滿足以下的微分方程:
解方程(1)可得:
考慮箱內(nèi)干燥空氣與原有氣體混合需要一定的時間以及其它因素,可以將式(2)修正為:
式中:
t-修正系數(shù),它與干空氣的流量、箱體大小及結構、箱體的密封性能因素有關。
可見,一定體積的恒溫恒濕試驗箱,通過干燥空氣置換的方法來降低箱內(nèi)氣體含濕量時,箱內(nèi)氣體的含濕量是按指數(shù)規(guī)律變化的,箱內(nèi)氣體含濕量越低,含濕量降低的速率越慢;要盡快降低箱內(nèi)氣體的絕對濕度,應加大干空氣的進氣量Q。
箱內(nèi)氣溫的變化
箱內(nèi)氣溫的變化在箱內(nèi)產(chǎn)生兩方面的影響:改變箱內(nèi)氣壓、改變箱內(nèi)氣體的相對濕度。這兩方面的影響最終都將影響箱內(nèi)外水蒸氣的交換。
設:加速箱體是密封的,P0為箱內(nèi)初始氣壓(設為大氣壓),箱內(nèi)容積氣體的初始質量為m0 ,T0初始溫度,則一定容積V0內(nèi)的氣體,氣壓P與氣體質量m、溫度T的關系為:
由式(4)得:
要防止箱外水蒸氣進入箱內(nèi),則箱內(nèi)氣壓變化△P1=P-P0≥0。
當箱內(nèi)氣體降溫,即時△T<0,△m>0。因此,必須向箱內(nèi)補充至少△m質量的同溫度的干空氣,才能使箱內(nèi)的氣壓大于外界大氣壓P0。
由以上分析可知:當箱內(nèi)氣溫降低時,要防止箱外水蒸氣進入箱內(nèi),必須往箱內(nèi)充入足量的干空氣,充入的干空氣量滿足:△m>(m/T). ∣△T∣。
箱內(nèi)氣體流速的變化
箱內(nèi)氣體流速的變化影響箱內(nèi)氣壓分布的不均勻,它可以使箱內(nèi)局部區(qū)域產(chǎn)生相對于箱外大氣壓的負壓區(qū),使箱外水蒸氣加速進入箱內(nèi)。
忽略箱內(nèi)氣體密度的變化,則箱內(nèi)氣體流速v與氣壓P的關系為:
于是,氣體流動引起的氣壓變化△P2為:
可見,在箱內(nèi)氣體流速較快的地方,氣壓較低,容易在該區(qū)域出現(xiàn)氣壓小于大氣壓的負壓區(qū)。因此,箱內(nèi)中心區(qū)域的靜氣壓P應滿足P>P0+∣△P2∣,這樣才能保證箱內(nèi)氣體不會出現(xiàn)低于外界大氣壓的負壓區(qū),從而防止外界空氣經(jīng)縫隙進水蒸氣入箱體內(nèi)。
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