1 温湿度稳定时间
相同温湿度工况下,常规恒温恒湿箱达到设定温湿度所需稳定时间,比吸气喷液恒温恒湿箱更短。这是因为改进后的制冷系统,部分液态制冷剂直接节流进入压缩机吸气口,用于降低吸气过热度,而使蒸发器制冷量略降低,因此降温和除湿所需时间延长。
2 温湿度控制精度
改进前与改进后恒温恒湿箱的温湿度控制精度基本相同,工作特性也相近。改进前后,箱内实际温度与设定值的偏差≤ ± 2.0℃,温度均匀度≤2.0℃,温度波动度≤2.0℃。因此,改进前后,恒温恒湿箱均能达到较高的温度调节精度。但改进前后,实际相对湿度与设定值的偏差在± 5% ~ ± 15%。主要是由于内置式蒸汽加湿器在加湿启动与停止时滞后性大,需较长时间才产出水蒸汽,且汽量较大,难以准确控制; 而停止电热加湿后,仍有水蒸汽散出,加湿无法立即停止。此外,内置的加湿水槽向箱内的散热量较多,不适用温湿度精度控制要求高的恒温恒湿箱,应将蒸汽加湿器设置在箱外侧,或采用其他更易控制加湿量的加湿技术。
低温高湿工况时,改进前后的制冷系统均先降温,由于蒸发温度过低,降温同时必然除湿,因此电热、蒸汽加湿器同时启动,在带入蒸汽同时,也带入大量热量,导致实际湿度虽达到湿度设定值,而实际温度却高于温度设定值,无法降至设定温度。这说明内置式电热、蒸汽加湿器存在较大缺陷。低温低湿工况时,改进前后的压缩机常开,箱内温度和湿度控制精度均较高。
高温低湿工况时,改进前后压缩机常开,箱内空气首先经制冷蒸发器除湿,再由电加热补偿热量升温,对温度和湿度的控制精度高。此外,还与温湿度调节控制逻辑有关,实验中同时控制送风温湿度,即循环空气先经蒸发器降温除湿,再电加热补偿热量,使循环空气温度较高,部分制冷量不直接用于除湿而是先降温循环空气,待空气降至露点以下再除湿。以湿度优先的控制逻辑,能否缩短达到设定温度的时间,尚需进一步研究。
高温高湿工况时,改进前后制冷系统均不启动; 启动电加热补偿热量,以达到设定温度; 启动蒸汽加湿器,补偿水蒸汽,进行等温加湿,以达到设定湿度。
3 制冷性能
采用带喷液冷却制冷系统的恒温恒湿箱在相同环境温湿度和箱内设定温湿度时,具有更好的制冷系统运行参数和制冷性能系数。相同工况下,带吸气喷液冷却制冷系统的恒温恒湿箱的压缩机排气温度、排气压力和压缩机壳顶温度均较低,分别降低约13%、19%和15%,而吸气压力则较高,约升高20%。因此,相同工况下,压缩机的压缩比约下降20% ~ 40%。但由于部分液态制冷剂旁通节流用于冷却压缩机吸气,提高吸气焓值,因此制冷量和制冷性能系数均略有下降,即吸气喷液可有效降低排气温度,但同时也降低制冷量和制冷性能系数。对于工作在恶劣环境中的压缩机,喷液冷却是一种可行的冷却方式,具有良好综合效果。
4 控制逻辑
恒温恒湿箱的温湿度控制逻辑对温度和湿度的控制精度及能耗等有重要影响。传统恒湿恒湿箱通过检测箱内当前温湿度值,再由控制器来判断制冷、电加热补偿和加湿等系统是否需启动。采用吸气喷液冷却制冷系统的恒温恒湿箱,须额外增加压缩机排气温度测点,以控制旁通节流工质流量,即用于吸气冷却的喷液量,因此控制系统及逻辑更为复杂。
改进前后,无论是降温或除湿,均需启动制冷系统,这对低温高湿工况的调节精度影响很大。对于采用定频压缩机的恒温恒湿箱的制冷系统降温与除湿的调节,通过控制逻辑优化来解决特殊工况的调节精度较为困难。