复合盐雾试验箱加湿装置技术设计

陈新苹，罗军，郑昆

（工业和信息化部电子第五研究所，广州 511370）

引言

复合盐雾试验方法的实质是盐雾试验、湿热试验、干燥试验和标准条件下的贮存试验的组合试验方法，其试验结果与户外天然暴露试验结果和实际使用结果之间有较好的相关性，能更好地模拟真实环境条件下的腐蚀状况，其腐蚀产物与机理也更接近真实情况[1-3]。复合盐雾试验箱湿度系统由蒸汽发生器、水路等组成，通过加热蒸汽发生器里的水产生蒸汽，然后将蒸汽输入到箱体来维持箱内的相对湿度[4]。水路进水排水均使用电磁阀自动控制，加入的蒸汽量由控制器自动控制加湿加热器的加热输出量来实现。常规的盐雾试验箱的加湿装置有锅炉式和浅水盘式，复合盐雾试验箱的加湿装置多采用常规的锅炉式加湿装置，而常规的锅炉加湿装置是通过加湿管和试验箱连在一起，锅炉中产生的水蒸汽通过加湿管道向试验箱内输送水蒸汽，以达到加湿的目的，这种加湿管只有一个出汽口，试验箱内离出汽口近的地方湿度偏高，离出汽口远的地方湿度偏低，整个箱内的湿度均匀性难以控制，试验的准确性无法保证。此外，这种加湿装置的密封性差，清洗、维修非常不方便。因此设计一套新型的复合盐雾试验箱加湿装置，提高湿度试验的准确性和均匀性，满足复合盐雾试验需求具有重要意义。

本文设计的复合盐雾试验箱加湿装置的蒸汽输送管道是由硅胶管和316 不锈钢管连接起来，在316 不锈钢管上均匀地开着很多小孔，可使试验箱加湿更加均匀，湿度偏差小于±3.0 %RH，满足试验需求；同时在试验箱锅炉上增加的硅胶密封装置，使锅炉的密封性得到了保证，同时设计可拆卸的顶盖，便于锅炉的清洗和维护。

1 加湿装置的系统设计

本文设计的复合盐雾试验箱加湿装置主要由加热筒、加热管、加水筒、盖子、加湿出汽管等组成，各部件合理组合，构成了一套良好的加湿系统，能够提供一个稳定的湿度环境，使试验箱内各个点的湿度偏差在试验要求范围内，并且提高加湿装置的密封性和易维护性。

1.1 加热筒

加湿装置的加热筒是由全不锈钢304 材料制成，四周是不锈钢围板，中部有一个大的不锈钢管，加热管从此管穿过，底部焊有排水管，在清洗时便于排水；顶部焊有气压平衡管，气压平衡管有利于平衡加热筒内外的压力，便于补充加湿水；侧面焊有溢流管，当水满时排除多余的水；各部件采用氩弧焊连接，密封性好。水注入在此筒内加热，产生蒸汽达到加湿的目的。加热筒结构图如图1 所示。

图1 加热筒结构图

1.2 加热管

加湿装置的加热管管体由304 不锈钢制造，加热性能好；加热管外壳材料为不锈钢304，厚度不小于0.35 mm，冷态绝缘电阻≥5 MΩ，工作温度下泄漏电流小于0.5 mA，接线密封端涂胶密封；此加热管工作状态稳定，使用寿命长。加热管安装在加热筒内，控制系统通过测量箱内的湿度和温度与设定的湿度和温度进行比较得出差值，这差值通过控制器的PID 运算，输出脉冲控制信号来驱动控制加热器工作的固态继电器的开关时间，从而达到控制温度和湿度的精度和稳定。

根据加湿需求加热管对水进行加热，产生足够的蒸汽达到加湿的目的。加热管结构图如图2所示。

图2 加热管结构图

1.3 加水筒

加湿装置的加水筒固定在加热筒侧面，提供加热筒所需的水。加水筒由全不锈钢304 材料制成，左侧有进水管，右侧面有气压平衡管，筒底有排水管，利用水位开关来控制水位的高低，准确地给加热筒输送水源。加水筒结构图如图3所示。

图3 加水筒结构图

1.4 加热筒盖子

加湿装置的加热筒盖子由不锈钢304材料焊接而成，顶上焊有与加湿管连接的接头，底下加上硅胶垫后用螺栓固定在加热筒上，密封性好，拆装方便。盖子结构图如图4。

图4 盖子结构图

1.5 加湿出汽管

加湿装置的加湿出汽管由硅胶管和不锈钢316 管组成。硅胶管一端接在不锈钢管上，另一端接在加热筒盖子接头上，耐老化性能好。不锈钢管横着安装在试验箱内箱底下，管的上面均匀地开着一排小孔，也就是蒸汽的出口，管的下面开着几个排水孔，可以排走凝结的水，防止管道被水堵塞后蒸汽出不来。此加湿出汽管道，使加湿蒸气均匀地流出，加湿蒸汽均匀流到试验箱内的每个角落，减小了试验箱内每个点的湿度偏差。加湿出气管结构图如图5 所示。

图5 加湿出汽管结构图

2 加湿装置工作原理

当要进行湿度试验时，加湿装置的加水筒里的水位开关控制电磁阀来给加热筒注入水，当到达高水位时，注水停止。当加湿管中的电极加电以后，所产生的电流使水中的离子（不纯物质）产生运动，并逐渐热起来，达到沸点后产生蒸汽。几分钟之内加热筒内有大量的水蒸汽，水蒸汽不断地从加湿出汽管流出，进入试验箱内进行加湿试验。由于加湿出汽管上均匀地开着很多小孔，水蒸汽从小孔均匀地流出箱内，使湿度偏差符合标准要求。试验过程中，当水位开关检测到加热筒内缺水时，再次控制电磁阀给加热筒注入水，当到达高水位时，注水停止。工作原理如图6 所示。

图6 加湿装置工作原理图

3 加湿装置的应用验证

本文设计的这种新型加湿装置在1.1 立方的复合盐雾试验箱进行了应用验证，应用验证主要步骤包括：盐雾试验、干燥试验、湿热试验、程式循环试验[5-7]，应用验证试验结果如表1 所示，达到了复合盐雾试验的要求。复合盐雾试验箱的主要技术指标为：

表1 复合盐雾试验箱的调试结果

内容积：约1 100 L；

内尺寸：W1 460 mm×H600 m×D880 mm（无盖）；

W1 460 mm×H930 mm×D880 mm（含盖）；

温度范围：（+35 ～+70）℃；

湿度范围：（45 ～96）%RH；

盐雾沉降率：（1 ～2）ml/h/80 cm2；

恒定盐雾沉降率：（1 ～2）ml/h/80 cm2。

可程序控制循环试验

湿热：（40±2）℃，（93+2~3）%RH；

干燥：（60±2）℃；

存贮：（23±2）℃，（45 ～55）%RH（实验室条件下）；

各程序段间转换时间<30 min。

4 结束语

本文为复合盐雾试验箱设计的加湿装置提供了加湿试验时所需的湿度，提供了一个稳定的试验空间。带来的有益效果体现在：复合盐雾试验箱加湿装置配件少，安装维护方便，密封性好，构造成本低；加热管采用低功率密度设计，使用寿命长；均匀地输送蒸汽，使试验箱内的湿度偏差相当小，使试验在一个稳定的环境中进行，防止了湿度偏差太大带来的错误试验数据，提高了试验的准确性; 该复合盐雾试验箱加湿装置填补了国内空白，是复合盐雾试验设备发展的一大进步，可为复合盐雾试验箱试验设备的系统设计提供参考。