相对湿度对恒温恒湿试验箱性能的影响

随着工业和信息技术的发展，模拟环境试验日益成为各科研院所和企业检测产品质量的重要手段。恒温恒湿试验箱作为模拟环境试验和研究中重要的试验设备之一，得到越来越多的应用。在以往的文献和标准规范中，湿度试验箱的温湿度偏差、波动、温升降率、风速等主要技术参数进行了较多的讨论，但对均匀性的研究较少。基于上述情况，本文通过提高恒温恒湿试验箱的相对湿度来改善均匀性，验证了相对湿度的提高对传热的影响，为恒温恒湿试验箱的校准提供了一定的参考。

一、影响因素

1、箱体结构

由于恒温恒湿试验箱的内壁结构不同，试验箱内壁各部分的温度和湿度也不同，影响了试验箱内的热对流，导致内部温湿度的均匀性和偏差不同。

2、热负荷

在试验箱内或试验样品内放置一些影响整体内部热对流的发光和加热负荷，会影响内部温湿度的均匀性。根据相关标准，默认情况下，应在空载条件下测量恒温恒湿试验箱的温湿度均匀性。

3、传热

由于试验箱内壁前、后、左、右、上、下六面的传热系数不同,部分试验箱内壁的侧面有检测孔、穿线孔和测试孔，让试验箱的某些部位会出现散热和传热的情况,导致箱内温度不均匀，造成箱壁辐射的对流传热不均匀，大大影响了温度均匀性。

4、热辐射

试验箱的空间和内部结构的设计，如加热管的放置位置、风管的设计、功率和位置等，都难以达到均匀对称的标���，这必然会导致试验箱内部温湿度不均匀。

5、试验样品位置和体积

被测样品位置不合理或样品体积过大，都会阻碍试验箱内空气热对流，从而影响温湿度的均匀性。例如，将样品放在靠近内壁或风管一侧会严重影响试验箱内热循环，导致温湿度不均匀。根据试验标准的要求，对于测试样品的试验:测试样品的体积应该为试验箱体积的1/5。

6、密封性

试验箱和门的密闭性不严格。例如，当密封条损坏、门漏气时，会影响恒温恒湿试验箱内的温湿度均匀性。

7、风速

一般来说，在模拟环境试验过程中，恒温恒湿试验箱内的风速不应超过1.7m/s。如果风速过大，会加速试件表面与试验箱内流动空气之间的热交换，也会加速湿球纱布内水分的蒸发，不利于试验和温度测量不准确。因此，在测试过程中，风速越小越好。但是，为了保证试验箱内温湿度的均匀性，需要在试验箱内进行空气循环。空载试验时，试验箱内平均风速为0.6~0.8m/s。

8、控制精度

在试验箱达到设定的温湿度点后，由于散热度不完全均匀，在短时间内会有一定的波动。通过提高试验箱的控制精度，减小温度波动，可以减小温度偏差。对于高温试验箱，可通过PID连续调节加热功率来减小温度波动;对于低温试验箱，一般通过热平衡来控制温度波动，即在试验箱达到设定温度后，制冷机仍处于常开状态，利用控制的制热功率来平衡多余的制冷量。

二、测量特性

恒温恒湿试验箱的测量特性应主要包括温湿度偏差、温湿度波动和温湿度均匀性。

1、偏差

恒温恒湿试验箱偏差是指环境试验设备达到稳定状态时显示的温湿度平均值与工作空间中心实测的实际温湿度平均值之差。

2、波动

恒温恒湿试验箱的波动是指在设定的温度(湿度)值达到稳定后30分钟内，其工作空间中心点的温度(湿度)较大值与较小值之差。

3、均匀

恒温恒湿试验箱的均匀性定义为设定温度(湿度)值达到稳定后30分钟内每次试验的较高温度(湿度)值与较低温度(湿度)值之差的算术平均值。

3.相关测试

由实验数据可知，当恒温恒湿试验箱内温度恒定，相对湿度增大时，相应的温湿度均匀性和波动性会有较大的改善。主要原因是空气是**的热导体。一般来说，当含水率低、温度低时，物体的导热系数小，固体的导热系数大于液体的导热系数，液体的导热系数大于气体的导热系数。这种差异很大程度上是由于不同状态下的分子间距不同所致。对于空气来说，相对湿度越大，即在相同的温度和压力下，潮湿空气中水蒸气的质量与饱和空气中水蒸气的质量之比越大，则空气中的湿度越大，热导率越大。在风速一定的情况下，试验箱内的热循环和对流越好，大大提高了试验箱内温湿度的均匀性和波动性。

在日常的校准工作中发现，同一恒温恒湿试验箱在高湿度条件下的温湿度波动和均匀性优于低湿度条件下的。提出相对湿度越大，空气中的水分越大，导热系数越大，从而改善了试验箱内的热循环，因此设计并进行了相关验证实验。

本文对恒温恒湿试验箱的均匀性、波动性和偏差进行了理论分析和研究。通过增加试验箱内相对湿度，改善试验箱内的传热，大大提高试验箱内的均匀性，使试验箱内温度和湿度更加稳定。这为今后恒温恒湿试验箱的校准和使用提供了必要的了解和参考。