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環境試驗箱出現凝露現象的原因和解決方案

更新時間:2023-06-06   點擊次數:1081次

   在新能源動力電池、元器件、板級與單元級模塊的環境實驗中,溫度快速上升時很容易導致產品上出現凝露等物理現象。這凝露現象的產生與產品材質、腔體大小、升降溫速率、相對濕度、箱內氣壓和空氣流速等因素都有關系。材料吸熱性越差、試驗箱內尺寸越大、升降溫速率越快、相對濕度越大,則凝露則越容易產生。

   環境試驗箱在做溫度試驗中,出現凝露的常見原因如下:

   1、熱慣性問題。試驗箱中環境溫度升高時,因為熱慣性,產品外表的溫度低于環境溫度,當濕熱的環境空氣遇到低于露點的產品外表時,水汽就會凝結在外表形成凝露。

   2、產品升降溫速率問題。如果產品密封,當環境試驗箱中環境溫度降低時,產品外殼內壁溫度比腔體內空氣溫度降溫快,箱體內濕熱空氣也會在產品外殼內壁凝結成露滴。由于大多產品不是密封的,凝露現象一般出現在升溫階段。

   3、制冷系統可能引起的凝露問題。在試驗過程中發現有水滴從出風口吹出,并且在風道內和風輪上都粘有水滴。造成這一現象的原因主要是蒸發器換熱不均勻引起的。

   4、環境試驗箱結構的問題。當環境試驗箱的制冷能力較大,而凝露試驗時的風量太小時,由于出風溫度比較低,使環境空氣中的水蒸汽凝結形成吹霧現象,并且可能使出風口四周形成水滴。

   一、凝露現象的危害

   通常情況下,單純的凝露水不足以導致產品故障,但在環境應力篩選試驗箱中,凝露水會與其他因素融合產生物理/化學作用,從而影響產品的安全質量,如金屬氧化/電化學腐蝕、有機和無機表面覆蓋層的化學或電化學破壞、摩擦系數的改變導致粘結或粘附、因吸收效應導致的材料膨脹、物理強度降低、電氣短路等引起的典型失效故障。

   二、溫度箱防凝露分析

   在環境應力篩選中,導致被試品表面出現凝露的根本原因是,被試品表面的溫度低于溫度箱內空氣的露點。因此,防止被試品表面出現凝露現象,有以下幾種可能的途徑:

   1、改善箱內氣體的循環,使被試品在溫度箱中的溫度始終與箱內氣體的溫度變化同步,且被試品的溫度與箱內氣體的溫度之差很小,不足以讓被試品表面出現凝露現象。

   2、采取合適的措施,使箱內氣體的露點上升速率滯后于被試品表面的溫度上升速率,使箱內氣體的露點始終低于被試品表面的溫度,防止被試品表面出現凝露現象。

   3、控制箱內氣體的絕對濕度,使箱內氣體的露點始終低于箱內氣體的下限溫度,從而避免被試品表面出現凝露現象。

   在以上的控制方法中,方法2與3具有一定的可行性,當我們設法降低箱內氣體的絕對濕度時,可以有效地降低箱內氣體的露點,以保證被試品的溫度高于箱內氣體的露點,防止被試品表面出現凝露現象。

   三、解決凝露現象方案

   經過對環境應力篩選試驗的長期觀察,發現影響恒溫恒濕試驗箱內氣體露點變化的因素,主要有以下兩點:

   1、環境濕度:當試驗箱的環境運行濕度較大時,箱內容易出現凝露現象。

   2、箱體的密封性:箱體的密封性越好,環境濕度對箱內氣體的影響越小。

   環境濕度是不可控因素,由于工作的需要或工程的原因,箱體很難做到絕對的密封。一般的恒溫恒濕試驗箱內外不可避免有氣體交換,這是一般的恒溫恒濕試驗箱防凝露的困難所在。

   為了克服環境濕度通過箱體縫隙對箱內氣體露點的影響,現階段采用箱體內補充干燥空氣,使箱內氣壓大于箱外大氣壓,阻止箱外水蒸氣進入箱內,控制箱內濕度,從而保證箱內氣體的露點低于被試品表面溫度,杜絕了凝露的基本條件,更好的解決了被測物凝露的問題,為客戶避免凝露的發生,提供了可靠性解決方案。

   最后,我們綜合幾點結論和建議:

   1、環境實驗過程中出現少量的凝露現象不會對設備的性能造成損壞,也不會影響實驗結果的分析。

   2、為了防止大量凝露的產生,對實驗結果的分析造成錯誤的導向,一般在環境實驗的過程中,提前對產品進行預熱。

   3、環境實驗對實驗樣品的影響很大,可能使材料的機械性能、物理性能、電氣性能改變,因此,在產品設計初期,考慮實際使用條件,選擇合適的元器件,采用降額設計、冗余設計、容差設計、氣候環境防護設計、緩沖減振設計、熱設計等手段,能有效提高產品的可靠性。在環境實驗中,只有施加合適的實驗條件,暴露存在的問題,尋求合適的改進措施,才能進一步確定產品的適應性,使產品滿足使用要求。

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