復合鹽霧試驗箱加濕裝置技術設計

陳新蘋，羅軍，鄭昆

（工業和信息化部電子第五研究所，廣州 511370）

引言

復合鹽霧試驗方法的實質是鹽霧試驗、濕熱試驗、干燥試驗和標準條件下的貯存試驗的組合試驗方法，其試驗結果與戶外天然暴露試驗結果和實際使用結果之間有較好的相關性，能更好地模擬真實環境條件下的腐蝕狀況，其腐蝕產物與機理也更接近真實情況[1-3]。復合鹽霧試驗箱濕度系統由蒸汽發生器、水路等組成，通過加熱蒸汽發生器里的水產生蒸汽，然后將蒸汽輸入到箱體來維持箱內的相對濕度[4]。水路進水排水均使用電磁閥自動控制，加入的蒸汽量由控制器自動控制加濕加熱器的加熱輸出量來實現。常規的鹽霧試驗箱的加濕裝置有鍋爐式和淺水盤式，復合鹽霧試驗箱的加濕裝置多采用常規的鍋爐式加濕裝置，而常規的鍋爐加濕裝置是通過加濕管和試驗箱連在一起，鍋爐中產生的水蒸汽通過加濕管道向試驗箱內輸送水蒸汽，以達到加濕的目的，這種加濕管只有一個出汽口，試驗箱內離出汽口近的地方濕度偏高，離出汽口遠的地方濕度偏低，整個箱內的濕度均勻性難以控制，試驗的準確性無法保證。此外，這種加濕裝置的密封性差，清洗、維修非常不方便。因此設計一套新型的復合鹽霧試驗箱加濕裝置，提高濕度試驗的準確性和均勻性，滿足復合鹽霧試驗需求具有重要意義。

本文設計的復合鹽霧試驗箱加濕裝置的蒸汽輸送管道是由硅膠管和316 不銹鋼管連接起來，在316 不銹鋼管上均勻地開著很多小孔，可使試驗箱加濕更加均勻，濕度偏差小于±3.0 %RH，滿足試驗需求；同時在試驗箱鍋爐上增加的硅膠密封裝置，使鍋爐的密封性得到了保證，同時設計可拆卸的頂蓋，便于鍋爐的清洗和維護。

1 加濕裝置的系統設計

本文設計的復合鹽霧試驗箱加濕裝置主要由加熱筒、加熱管、加水筒、蓋子、加濕出汽管等組成，各部件合理組合，構成了一套良好的加濕系統，能夠提供一個穩定的濕度環境，使試驗箱內各個點的濕度偏差在試驗要求范圍內，并且提高加濕裝置的密封性和易維護性。

1.1 加熱筒

加濕裝置的加熱筒是由全不銹鋼304 材料制成，四周是不銹鋼圍板，中部有一個大的不銹鋼管，加熱管從此管穿過，底部焊有排水管，在清洗時便于排水；頂部焊有氣壓平衡管，氣壓平衡管有利于平衡加熱筒內外的壓力，便于補充加濕水；側面焊有溢流管，當水滿時排除多余的水；各部件采用氬弧焊連接，密封性好。水注入在此筒內加熱，產生蒸汽達到加濕的目的。加熱筒結構圖如圖1 所示。

圖1 加熱筒結構圖

1.2 加熱管

加濕裝置的加熱管管體由304 不銹鋼制造，加熱性能好；加熱管外殼材料為不銹鋼304，厚度不小于0.35 mm，冷態絕緣電阻≥5 MΩ，工作溫度下泄漏電流小于0.5 mA，接線密封端涂膠密封；此加熱管工作狀態穩定，使用壽命長。加熱管安裝在加熱筒內，控制系統通過測量箱內的濕度和溫度與設定的濕度和溫度進行比較得出差值，這差值通過控制器的PID 運算，輸出脈沖控制信號來驅動控制加熱器工作的固態繼電器的開關時間，從而達到控制溫度和濕度的精度和穩定。

根據加濕需求加熱管對水進行加熱，產生足夠的蒸汽達到加濕的目的。加熱管結構圖如圖2所示。

圖2 加熱管結構圖

1.3 加水筒

加濕裝置的加水筒固定在加熱筒側面，提供加熱筒所需的水。加水筒由全不銹鋼304 材料制成，左側有進水管，右側面有氣壓平衡管，筒底有排水管，利用水位開關來控制水位的高低，準確地給加熱筒輸送水源。加水筒結構圖如圖3所示。

圖3 加水筒結構圖

1.4 加熱筒蓋子

加濕裝置的加熱筒蓋子由不銹鋼304材料焊接而成，頂上焊有與加濕管連接的接頭，底下加上硅膠墊后用螺栓固定在加熱筒上，密封性好，拆裝方便。蓋子結構圖如圖4。

圖4 蓋子結構圖

1.5 加濕出汽管

加濕裝置的加濕出汽管由硅膠管和不銹鋼316 管組成。硅膠管一端接在不銹鋼管上，另一端接在加熱筒蓋子接頭上，耐老化性能好。不銹鋼管橫著安裝在試驗箱內箱底下，管的上面均勻地開著一排小孔，也就是蒸汽的出口，管的下面開著幾個排水孔，可以排走凝結的水，防止管道被水堵塞后蒸汽出不來。此加濕出汽管道，使加濕蒸氣均勻地流出，加濕蒸汽均勻流到試驗箱內的每個角落，減小了試驗箱內每個點的濕度偏差。加濕出氣管結構圖如圖5 所示。

圖5 加濕出汽管結構圖

2 加濕裝置工作原理

當要進行濕度試驗時，加濕裝置的加水筒里的水位開關控制電磁閥來給加熱筒注入水，當到達高水位時，注水停止。當加濕管中的電極加電以后，所產生的電流使水中的離子（不純物質）產生運動，并逐漸熱起來，達到沸點后產生蒸汽。幾分鐘之內加熱筒內有大量的水蒸汽，水蒸汽不斷地從加濕出汽管流出，進入試驗箱內進行加濕試驗。由于加濕出汽管上均勻地開著很多小孔，水蒸汽從小孔均勻地流出箱內，使濕度偏差符合標準要求。試驗過程中，當水位開關檢測到加熱筒內缺水時，再次控制電磁閥給加熱筒注入水，當到達高水位時，注水停止。工作原理如圖6 所示。

圖6 加濕裝置工作原理圖

3 加濕裝置的應用驗證

本文設計的這種新型加濕裝置在1.1 立方的復合鹽霧試驗箱進行了應用驗證，應用驗證主要步驟包括：鹽霧試驗、干燥試驗、濕熱試驗、程式循環試驗[5-7]，應用驗證試驗結果如表1 所示，達到了復合鹽霧試驗的要求。復合鹽霧試驗箱的主要技術指標為：

表1 復合鹽霧試驗箱的調試結果

內容積：約1 100 L；

內尺寸：W1 460 mm×H600 m×D880 mm（無蓋）；

W1 460 mm×H930 mm×D880 mm（含蓋）；

溫度范圍：（+35 ～+70）℃；

濕度范圍：（45 ～96）%RH；

鹽霧沉降率：（1 ～2）ml/h/80 cm2；

恒定鹽霧沉降率：（1 ～2）ml/h/80 cm2。

可程序控制循環試驗

濕熱：（40±2）℃，（93+2~3）%RH；

干燥：（60±2）℃；

存貯：（23±2）℃，（45 ～55）%RH（實驗室條件下）；

各程序段間轉換時間<30 min。

4 結束語

本文為復合鹽霧試驗箱設計的加濕裝置提供了加濕試驗時所需的濕度，提供了一個穩定的試驗空間。帶來的有益效果體現在：復合鹽霧試驗箱加濕裝置配件少，安裝維護方便，密封性好，構造成本低；加熱管采用低功率密度設計，使用壽命長；均勻地輸送蒸汽，使試驗箱內的濕度偏差相當小，使試驗在一個穩定的環境中進行，防止了濕度偏差太大帶來的錯誤試驗數據，提高了試驗的準確性; 該復合鹽霧試驗箱加濕裝置填補了國內空白，是復合鹽霧試驗設備發展的一大進步，可為復合鹽霧試驗箱試驗設備的系統設計提供參考。