恒溫恒濕培養(yǎng)箱空氣與水面直接接觸的熱濕交換原理

恒溫恒濕培養(yǎng)箱中氣流通過箱內(nèi)的淺水盤表面，此溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界區(qū)進(jìn)行濕熱交換。當(dāng)邊界區(qū)內(nèi)蒸汽分子濃度大于流過的氣流的水蒸汽分子濃度，則為加濕，反之則為降濕。
恒溫恒濕培養(yǎng)箱壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)心臟，它吸入低溫低壓氣體，變成高溫高壓氣體，通過冷凝成液體放出熱量，通過風(fēng)機(jī)帶走熱量，所以恒溫恒濕培養(yǎng)箱下面是熱風(fēng)原因，然后通過節(jié)流到為低壓液體，其次通過蒸發(fā)器成為低溫低壓氣體后回到壓縮機(jī)；制冷劑在蒸發(fā)器中吸收熱量完成氣化過程重而吸收熱量，達(dá)到制冷目的，完成恒溫恒濕培養(yǎng)箱降溫過程。
在恒溫恒濕培養(yǎng)箱低溫高濕情況下，由于加入的蒸汽與空氣未充分混合，或與箱壁接觸而出現(xiàn)局部冷凝，則不僅使加入的蒸汽量減少，而且還放出熱量使箱內(nèi)濕空氣溫度上升；加上前述的ε′＞ε，所以并非等溫的加濕過程，箱內(nèi)溫度會有所升高。蒸汽加濕如用電熱加濕，分開啟式和密閉式。開式響應(yīng)性較慢，常有滯后現(xiàn)象，故濕度波動較大，但結(jié)構(gòu)簡單可靠。閉式蒸汽壓力大于大氣壓，在0.1～0.3MPa之間，無滯后，但需配有減壓閥、電磁閥、泄水管等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于大型人工氣候室中。開式多用于中小型恒溫恒濕培養(yǎng)箱中。四達(dá)試驗(yàn)儀器廠過去生產(chǎn)的恒溫恒濕培養(yǎng)箱用的是開式電加熱蒸汽加濕。
恒溫恒濕培養(yǎng)箱空氣與水面直接接觸時(shí)，在貼近水面上，由于水分子作不規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果，形成了一個(gè)溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界層，且其水蒸汽分子的濃度或水汽分壓力取決于邊界層的飽和空氣溫度。當(dāng)空氣經(jīng)過敞開的水面時(shí)，與水表面發(fā)生熱濕交換。按其水溫不同，可能僅發(fā)生顯熱交換；也可能既有顯熱交換，又能濕交換，同時(shí)還有潛熱交換。顯熱交換是空氣與水之間存在溫差，因?qū)?、對流和輻射作用而換熱，而潛熱交換是空氣中的水蒸汽蒸發(fā)而吸收汽化潛熱的結(jié)果?？偀峤粨Q量為顯熱交換量與潛熱交換量的代數(shù)和。
如邊界層的溫度高于其上空氣的溫度，則由邊界層向空氣傳熱；反之則由空氣向邊界層傳熱。如邊界層內(nèi)水蒸汽分子濃度大于其上空氣的水蒸汽分子濃度，則空氣中的水蒸汽分子數(shù)將增加；反之則將減少。前者稱為“蒸發(fā)"，后者稱為“冷凝"。在蒸發(fā)過程中，邊界層中減少了的水汽分子由水面躍出的水分子補(bǔ)充；在冷凝過程中，邊界層中過多的水汽分子將回到水面。由此可見，空氣與水之間的顯熱交換取決于邊界層與其上方空氣之間的溫差，而濕交換及由此而引起的潛熱交換取決于二者之間水蒸汽分子的濃度差或分壓力差。濕原理通過電加熱水，使水槽內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過噴霧管進(jìn)入恒溫恒濕培養(yǎng)箱，對箱內(nèi)空氣進(jìn)行加濕。從蒸汽鍋爐內(nèi)出來的高于大氣壓的蒸汽進(jìn)行減壓后噴入恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行加濕。
恒溫恒濕培養(yǎng)箱中氣流通過箱內(nèi)的淺水盤表面，此溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界區(qū)進(jìn)行濕熱交換。當(dāng)邊界區(qū)內(nèi)蒸汽分子濃度大于流過的氣流的水蒸汽分子濃度，則為加濕，反之則為降濕。