人工环境室内部多参数交互影响规律初探

    环境试验分为气候环境试验和动力环境试验。气候环境试验是在人工气候室内进行,通过人工手段模拟实现不同地域、不同季节的气候变化,完成有关产品的性能考核。气候环境试验包括温度试验、湿热试验、烟雾试验、多种气候试验、高空及空间试验等。动力环境试验则是指为了得到材料、试件的基本动力特性而进行的振动、负荷等方面的试验[1-2]。

    由于地理、季节和昼夜的变化,自然界可能出现的各种温度、湿度和压力等自然环境参数对机械器件、电子电气设备、仪器仪表的性能产生影响。人工环境室作为一种试验装置,目前被广泛应用于电力设备、电子仪器、建筑材料、汽车整机及配件、航空航天材料等材料的性能测试场所[3]。

    人工环境室常需调节的参数为温度、湿度和压力。某一参数变化会引起其他参数的变化。笔者将分析环境室各参数的变化与其他参数之间的相互依赖关系。在试验中也发现,当要求其中一个参数变化时,该变化的参数对另外两个参数的影响是不能忽视的。为了探求规律,下面对三参数的相互依赖关系进行分析和探讨。

    1 湿度变化对其他参数的影响

    1.1 对温度的影响

    下面将以加湿过程说明湿度变化时,系统温度所受的影响。

    蒸汽加湿法是利用热源对水槽内的水进行加热而产生蒸汽,然后蒸汽进入环境室中,使室内的湿度增大。由于进入的蒸汽温度高于室内空气的温度,因此系统的温度将随湿度变化而波动。

    室内的湿空气在未加湿前焓值为:

h =1.005t+ d(2 500+1.84t) (1)

    式中:h为1 kg干空气的湿空气的焓(kJ/kg_干空气);t为湿空气的温度(℃);d为湿空气的含湿量(kJ/kg_干空气);系数1.005为空气的定压比热容(kJ/kg干空气);常数2 500为0℃时水的汽化潜热(kJ/kg);常数1.84为水蒸气的定压比热容(kJ/(kg•℃))。

    显然,蒸汽进入室内后,室内湿空气的含湿量d和焓h都将增加。将h看作d的函数,则:由式(1)得:Δh=Δd(2 500+1.84t)

    则热湿比

    如果水蒸气喷入室内前,环境室内湿空气的温度为55℃,则其等温的热湿比方向线即斜率为ε=2 500+1.84×55=2 601.2。如果喷入室内的蒸汽温度为100℃,则ε´=2 500+1.84×100=2 684。由于ε´和ε相差只有3.18%,所以认为与55℃时的等温线近似平行,故蒸汽加湿方式基本上为等温加湿过程,一般不会引起室内温度升高。

    但是在实际的环境室中,经常要求在低温高湿的情况下进行试验,如当环境室内湿空气的温度为-25℃,则其等温的热湿比方向线即斜率为:

ε=2 500+1.84(-25) =2 454

    此时ε´和ε相差为9.37%,故不能认为与-25℃时的等温线近似平行。