新型墙材干燥收缩值较大, 容易开裂, 所以许多新型墙材国家标准和行业标准中, 都把干燥收缩值列为主要技术指标。干燥收缩值的大小已经被越来越多的人看作是衡量墙材性能优劣的关键性指标。要想准确测定这个指标, 就要有一个较高精度的放置试样的恒温恒湿试验箱。
目前国内外生产的恒温恒湿试验箱均装有加热系统、制冷系统、加湿系统、除湿系统, 以及使这些系统协调工作的控制系统。其中除加热系统较简单外, 其他三个系统均较复杂( 制冷系统和除湿系统一般需采用两套独立的压缩机制冷系统), 其箱体还需有较好的保温隔热性能, 所以价格昂贵。由于其原理限制, 现有恒温恒湿试验箱运行成本高( 耗电量大、维修成本高)。为提高控制精度, 压缩机必须频繁启动, 这将降低压缩机制冷(除湿)系统使用寿命。这些不利因素客观上限制了干燥收缩值检测项目的开展, 因此有必要研制一种新型的恒温恒湿试验箱。
东莞巨亚仪器研制的节能型恒温恒湿试验箱结构简单、造价低廉、运行成本低、使用寿命长, 且具有较高温湿度控制精度。
1、新型恒温恒湿试验箱的目标及使用条件
东莞巨亚仪器研制的节能型恒温恒湿试验箱,其使用条件的限制: 放置该恒温恒湿试验箱的房间温度应控制在干燥收缩试验时应保持的温度(一般为20℃±2℃),这样的使用条件一般建筑业实验室都已具备。
2、实现方法
该恒温恒湿试验箱的构造及工作原理示意图见图1。
它包括一个带门的金属箱体( 图中1)。箱体的顶部为一个水槽( 图中2), 箱体内上部为放置试件的工作室(图中13), 其下部为放置干燥剂的干燥室(图中7)。在工作室与干燥室之间装有底隔板( 图中6), 使二室之间温湿度互不干扰。在箱体内的两侧和干燥室的下方装有侧隔板(图中4)和底隔板(图中8)形成风道。在其中一侧风道( 图中11) 中装有加热器( 图中15) 和风机(图中10), 为送风道。另一侧风道(图中5)和箱底部的风道为回风道。在工作室设置摆放试件用的篦板( 图中12)。在箱体内工作室的上部装有小风扇( 图中3)。
其特征是:
(1) 降温水槽在箱的顶部, 水槽的底即为箱体的顶板;
(2)工作室与干燥室之间装有隔板;
(3) 形成风道的隔板除干燥室两侧部位外, 均采用冲孔钢板。而干燥室两侧的隔板则宜采用无孔的薄板形成风道;
(4)上述加热器(图中15)安装在送风道中风机(图中10)的出风口附近, 风机的进风口与干燥室连接;
(5) 上述小风扇( 图中3) 宜靠近箱顶( 即水槽的底), 且吹风的方向对准箱顶;
(6)干燥室应设有独立的密闭门(图中未画出)。
3、工作原理
3.1 温度控制工作原理
(1) 该恒温恒湿试验箱工作时须放置在有空调的实验室内, 实验室的湿度不限, 实验室的温度在设定值上下波动。该恒温恒湿试验箱没有保温层, 箱内空气的热量透过箱体金属薄板与箱体外部空气进行热交换;
(2) 通常情况下, 试验要求箱内温度与环境温度一致。由于有必要通过小风扇对箱内空气进行搅拌使空气的温度变得均匀, 尽管风扇的功率很小, 但还是会产生一些热量。如果没有箱顶的水槽, 则箱内空气温度总是会比环境温度高一些, 而且还要考虑试件的初始温度对箱内温度的影响。所以, 该恒温恒湿试验箱在箱顶设置了水槽(图中2)。在空调房间内, 水槽中的水温会比环境温度低3℃～5℃,上述小风扇直吹水槽底可有效降低箱内温度;
(3) 送风道中的加热器受温度测控仪表( 图中14)的控制, 箱内温度一旦偏低就会自动对箱内空气进行加热, 使箱内温度基本稳定在设定温度附近。
3.2 湿度控制工作原理
(1) 由于该恒温恒湿试验箱工作时箱内温度与环境温度很接近, 所以在除湿系统不工作的情况下,只要在工作室内放置一个水盘,箱内湿度就可以达到90%以上。而干燥收缩值检测要求的湿度多为 (43±3)%或(65±5)%, 一般情况下试件中散发出的水分已可使箱中空气的湿度总是大于试验所要求的值,故箱内不设专用加湿装置, 必要时可放置水盘来增加湿度;
(2)当湿度高于设定值时, 湿度测控仪表控制风机运转, 将干燥室中的干空气吹入送风道再经侧隔板进入工作室内。工作室中的湿空气则通过回风道及底隔板的孔洞进入干燥室, 直至工作室的湿度达到设定值;
(3)干燥剂应盛放在多个适当的容器中, 放置在底隔板上, 以便于轮流更换干燥剂。如果采用变色硅胶作为干燥剂, 则失效的干燥剂可以烘干后反复使用。
4、设计要点
(1) 新型恒温恒湿试验箱的结构是一个带有门( 图中未画出) 的不锈钢箱体( 图中1), 其内部不设制冷装置, 其箱顶做成一个水槽( 图中2), 在空调房间里, 由于水会蒸发, 使槽中水温低于室温;
(2)在箱体的外部装有温湿度控制器(图中14);
(3) 箱体内部由不锈钢薄板制成的中隔板( 图中6) 分隔成上下两个腔室, 上腔室为工作室( 图中13),下腔室为干燥室(图中7)。除风机的进出风口外, 两个腔室之间应尽可能隔绝, 以减少相互间温湿度影响;
(4) 工作室的两侧装有用冲孔不锈钢板制作的侧隔板( 图中4), 形成送风道( 图中11) 和回风道( 图中5)。干燥室的底部装有用冲孔不锈钢板制作的底隔板( 图中8), 起到形成底部回风道的作用, 同时也起到干燥剂搁板的作用;
(5) 小风扇( 图中3) 装在工作室( 图中13) 中靠近箱顶的位置, 以便于直接对着水槽底部吹风;
(6)工作室中设置摆放试件用的篦板(图中12);
(7) 加热器( 图中15) 安装在风机( 图中10) 的出风口上方, 以利于需要时迅速加热;
(8)干燥剂托盘(图中9)可采用标准砂石筛代替;(9) 为了节省干燥剂, 延长更换干燥剂的周期, 干燥室应设有独立的密闭门(图中未画出)。
5、结语
由该箱的构造和原理可知, 这是一种全新概念的造价低廉、高效节能的恒温恒湿试验箱, 2003年10月正式开始投入使用。实践证明, 该箱性能稳定, 温湿度控制精度高, 维护简便, 适用于建筑业实验室。
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