如何确保恒温恒湿箱内温度和湿度的均匀性？

一、引言

二、设备结构设计优化

（一）风道布局

1. 设计合理的风道系统是实现温湿度均匀性的基础。采用多路风道设计，使热湿空气能够均匀地分布到试验箱的各个角落。例如，可设置顶部进风、底部回风的风道结构，或者采用侧面进风、对面侧面回风的布局，通过精心设计风道的走向、截面积和转弯半径，减少气流阻力，促进空气的充分混合与循环。例如，风道的截面积应根据风机的风量和风速进行计算确定，一般来说，截面积过小会导致风速过高，引起气流紊乱，而截面积过大则会使风速过低，影响热湿交换效率。

2. 在风道内设置导流板，引导气流的流向和流速。导流板的形状、角度和位置应根据试验箱的内部空间和气流特性进行优化设计。例如，在风道转弯处设置弧形导流板，可使气流平稳转弯，避免产生涡流和局部压力损失；在出风口附近设置可调节角度的导流板，能够根据需要调整气流的方向，使热湿空气更均匀地覆盖试验区域。

（二）风机选型与位置确定

1. 选择合适的风机类型和规格对于保证温湿度均匀性起着关键作用。离心式风机具有风量大、风压高的特点，适用于较大型的恒温恒湿箱；轴流式风机则具有结构简单、效率高的优点，常用于中小型试验箱。风机的风量和静压应根据试验箱的容积、所需的换气次数以及风道阻力等因素进行计算选型。例如，对于容积为 1 立方米的恒温恒湿箱，若要求换气次数为 10 次 / 小时，根据公式计算所需风量约为 10 立方米 / 小时，再结合风道阻力确定风机的静压，选择能够满足要求的风机型号。

2. 确定风机的安装位置也非常重要。风机应安装在能够使气流在试验箱内形成良好循环的位置，一般位于风道的入口或出口处。例如，对于顶部进风、底部回风的风道系统，风机可安装在顶部风道的入口端，将经过处理的热湿空气强制送入试验箱内；或者安装在底部风道的出口端，将箱内的空气抽出进行循环处理。同时，要注意风机与试验箱内部其他部件的相对位置，避免风机的振动和气流对其他部件产生不良影响。

三、内部气流组织调控

（一）风速与风向调整

1. 合理调整风机的转速，控制箱内的气流速度。气流速度过快可能会导致局部温湿度波动较大，而过慢则会影响热湿交换的效率。一般来说，恒温恒湿箱内的气流速度可控制在 0.5 - 2 米 / 秒之间。通过变频器等设备调节风机转速，根据不同的试验要求和箱内温湿度分布情况，选择合适的气流速度。例如，在进行对温湿度变化较为敏感的样品测试时，可适当降低气流速度，减少气流对样品的冲击和温湿度波动；而在进行快速温湿度变化试验时，可提高气流速度，加快热湿交换过程。

2. 优化气流的方向，使热湿空气能够均匀地掠过试验样品。可通过调整风道出口的导流板角度、在试验箱内设置气流导向装置等方式实现。例如，在试验箱内安装垂直和水平方向的气流导向板，将气流引导成层流状态，使其均匀地流过样品表面，避免出现气流死角和局部温湿度不均匀的情况。

（二）导流装置应用

1. 在试验箱内安装导流装置，进一步改善气流的分布状况。导流装置可以是多孔板、格栅等形式。多孔板能够将气流分散成均匀的细流，减少气流的集中和冲击；格栅则可以引导气流按照特定的方向流动，增强气流的混合效果。例如，在风道出口处安装一层孔径为 5 - 10 毫米的多孔板，可使气流均匀地扩散到试验箱内；在试验箱的中部或底部安装格栅状的导流装置，使气流在不同高度和水平方向上进行混合，提高温湿度的均匀性。

2. 根据试验箱的内部结构和样品的放置情况，合理设计导流装置的形状、尺寸和位置。例如，对于形状不规则的试验箱或放置有大型样品的情况，可采用定制化的导流装置，使其能够更好地适应箱内的气流环境，提高温湿度均匀性的改善效果。

四、传感器的合理布置与校准

（一）传感器布置

1. 在试验箱内合理布置温度和湿度传感器，以准确监测箱内不同位置的温湿度情况。传感器应分布在试验箱的各个区域，包括中心位置、角落、靠近加热或制冷元件的位置以及靠近样品的位置等。例如，对于一个长方体形状的试验箱，可在顶部、底部、前部、后部、左侧和右侧分别布置传感器，同时在中心位置也设置传感器，通过多个传感器的监测数据，全面了解箱内温湿度的分布情况。

2. 根据试验箱的使用特点和样品的放置方式，优化传感器的布置。如果试验箱主要用于测试大型样品，可在样品周围增加传感器的布置密度，以便更精确地监测样品所处环境的温湿度变化；如果试验箱经常进行不同高度位置的测试，可在不同高度层分别设置传感器，确保在各个高度上温湿度均匀性都能得到有效监测。

（二）传感器校准

1. 定期对温度和湿度传感器进行校准，确保其测量精度。使用标准的温湿度源，如高精度恒温槽、饱和盐溶液等，对传感器进行校准。例如，对于温度传感器，可将其置于已知精确温度的恒温槽中，在不同温度点（如 - 20℃、0℃、20℃、40℃、60℃等）测量传感器的输出值，并与标准温度值进行对比，计算误差。若误差超过允许范围（如 ±0.5℃），则需要对传感器进行调整或更换。对于湿度传感器，可使用饱和盐溶液产生不同湿度的环境，如使用氯化钠饱和溶液产生相对湿度约为 75% 的环境，对湿度传感器进行校准，同样计算误差并进行相应处理。

2. 建立传感器校准记录档案，记录每次校准的时间、校准结果以及所使用的校准设备和方法等信息。通过对校准记录的分析，及时发现传感器的性能变化趋势，预测可能出现的故障，提前采取措施进行维护或更换，确保传感器始终处于良好的工作状态，为准确监测箱内温湿度均匀性提供可靠保障。

五、日常维护保养措施

（一）风道清洁

1. 定期清理试验箱的风道，去除灰尘、杂物和污垢等。风道内的污染物会增加气流阻力，影响气流的正常流通和热湿交换效率，进而导致温湿度均匀性下降。可使用压缩空气、吸尘器或专用的风道清洁剂进行清洁。例如，每月使用压缩空气对风道进行一次吹扫，将大部分灰尘和杂物吹出；每季度使用吸尘器对风道进行一次深度清洁，吸除残留的灰尘和污垢；每年可使用专用的风道清洁剂对风道进行一次全面清洗，去除顽固的油污和污渍，确保风道内部清洁畅通。

2. 在清洁风道时，要注意检查风道的密封性和完整性。查看风道是否有破损、裂缝或连接松动等情况，若发现问题，应及时进行修复或加固。例如，若风道的密封胶条老化或损坏，应及时更换，防止空气泄漏，影响气流的稳定性和温湿度均匀性。

（二）风机检查与维护

1. 定期检查风机的运行状况，包括风机的转速、振动、噪音以及轴承的润滑情况等。风机的转速异常可能会导致气流速度不稳定，影响温湿度均匀性；振动和噪音过大可能表示风机存在不平衡或机械故障；轴承润滑不良会增加摩擦，降低风机效率，甚至导致风机卡死。例如，每周检查风机的转速，使用转速表测量风机的实际转速，并与额定转速进行对比，若偏差超过 ±5%，应检查风机的电机、皮带或变频器等部件是否存在问题；每月检查风机的振动和噪音情况，使用振动传感器和噪音计测量风机的振动幅度和噪音水平，若振动幅度超过允许值（如 0.5 毫米）或噪音超过规定分贝数（如 80 分贝），应对风机进行平衡校正或查找故障原因；每季度检查风机轴承的润滑情况，添加或更换轴承润滑油，确保轴承润滑良好。

2. 及时清理风机叶片上的灰尘和污垢。风机叶片上的污染物会改变叶片的气动性能，降低风机的风量和风压，影响气流的循环效果。可使用软毛刷或湿布定期擦拭风机叶片，保持叶片清洁。例如，每周对风机叶片进行一次简单的清洁，去除表面的灰尘；每月进行一次深度清洁，使用湿布擦拭叶片，去除油污和污垢，确保风机叶片的正常工作。

（三）试验箱密封性能检查

1. 检查试验箱的密封性能，防止外界空气的泄漏或侵入影响箱内温湿度均匀性。试验箱的门、观察窗、进出风口以及箱体的接缝处等部位是容易出现泄漏的地方。可使用密封胶条、密封油脂等材料对这些部位进行密封处理，并定期检查密封效果。例如，每月检查试验箱门的密封胶条是否有老化、变形或损坏现象，若发现问题，应及时更换；在试验箱运行过程中，可使用烟雾发生器或压力测试设备检查箱体的密封性能，若发现有烟雾泄漏或压力下降过快的情况，应仔细检查泄漏点并进行修复。

2. 保持试验箱周围环境的清洁和稳定。避免在试验箱附近放置产生大量灰尘、热量或湿气的设备或物品，防止外界环境因素对试验箱内温湿度均匀性产生不良影响。例如，不要将试验箱放置在靠近空调外机、加湿器或通风不良的角落等位置，尽量为试验箱提供一个相对清洁、干燥且温度稳定的运行环境。