恒温恒湿实验室是将某一实验室通过某些专用设备和技术方法,使其室内温湿度符合某一调湿和试验用标准大气的要求。广泛适用于航空航天产品、信息电子仪器仪表、材料、电工、电子产品、各种电子元气件在高低温或湿热环境下、检验其各性能项指标。为了满足室内恒温恒湿精度的要求,恒温恒湿空调房间的换气次数大,根据经验,±2℃的恒温室,换气次数约10~15次/h;±1℃的恒温室,换气次数约15~20次/h;±0.5℃的恒温室,换气次数约>20次/h;±0.2℃的恒温室,换气次数约>30次/h。
在实验室工程设计中,气流组织设计是影响恒温室精度的主要因素之一,在高精度的恒温恒湿室内气流组织设计应考虑以下原则:合理的气流组织流程,充分发挥送风气流的冷却或加热作用;建立一个稳定均匀的温度场,以保证在气流到达工作区时,其平均温度与工作区的温度差不超过允许的温度波动值;气流到达工作区时,其流动速度在0.25m/s左右。其中,±2℃及±1℃高精度的恒温恒湿实验室,采用全孔板和局部孔板送风,下部均匀回风,效果较好。
本期案例基于CLABSO软件对某工程中心恒温恒湿实验室内部气流组织形式及温度模拟,重点分析内部设备和气流的相互影响。
计算模型
气流走向分析
气流从上方微孔板以0.25m/s的速度向地面的高架板运动。绕过设备时,加速向高架地板的孔洞运动,加速了设备附近的热量扩散和传播。
温度分布分析
1、由于气流挤压引起的风速增大,使得在高架地板附近的上部空间中以送风温度为主导温度。
2、在设备附近,温度从上到下递增,新风围绕设备形成了一个圆锥形的温度分布。锥形的底部半径受高架地板的开孔率和送风速度影响。
3、等温面可以清晰的看出设备附近的温度分布,色条温度在21.8到22.2℃之间,22摄氏度的等温面包裹了设备。
温度等温面分布
4、上面的分析2,可知道温度在接近地面的地方设备附近的温度是最坏的。我们以10cm距离的面来分析温度的分布。
温度波动分析
在送风温度在21.8 0.05*sin(t)的波动下,监控了一个设备附近H=0.75m处的8个点的随时间变动的温度波动情况
1.H=0.75m处离设备0.2m的1,2,3,4点的波动,从曲线看出,1,3监测点除了在下峰值附近偏差较大,这是由于两侧比较空旷,受送风温度影响较大,但仍然达到了温度波动的±0.2的要求;
2.H=0.75m处离设备1.2m的5,6,7,8点的波动,5,7点的波动偏大,下峰值附近达到了0.24的波动,类似于1,3点,同样是由于受送风温度影响较大引起的。