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环境试验箱出现凝露现象的原因和解决方案

时间:2023-06-06      阅读:2086

   在新能源动力电池、元器件、板级与单元级模块的环境实验中,温度快速上升时很容易导致产品上出现凝露等物理现象。这凝露现象的产生与产品材质、腔体大小、升降温速率、相对湿度、箱内气压和空气流速等因素都有关系。材料吸热性越差、试验箱内尺寸越大、升降温速率越快、相对湿度越大,则凝露则越容易产生。

   环境试验箱在做温度试验中,出现凝露的常见原因如下:

   1、热惯性问题。试验箱中环境温度升高时,因为热惯性,产品外表的温度低于环境温度,当湿热的环境空气遇到低于露点的产品外表时,水汽就会凝结在外表形成凝露。

   2、产品升降温速率问题。如果产品密封,当环境试验箱中环境温度降低时,产品外壳内壁温度比腔体内空气温度降温快,箱体内湿热空气也会在产品外壳内壁凝结成露滴。由于大多产品不是密封的,凝露现象一般出现在升温阶段。

   3、制冷系统可能引起的凝露问题。在试验过程中发现有水滴从出风口吹出,并且在风道内和风轮上都粘有水滴。造成这一现象的原因主要是蒸发器换热不均匀引起的。

   4、环境试验箱结构的问题。当环境试验箱的制冷能力较大,而凝露试验时的风量太小时,由于出风温度比较低,使环境空气中的水蒸汽凝结形成吹雾现象,并且可能使出风口四周形成水滴。

   一、凝露现象的危害

   通常情况下,单纯的凝露水不足以导致产品故障,但在环境应力筛选试验箱中,凝露水会与其他因素融合产生物理/化学作用,从而影响产品的安全质量,如金属氧化/电化学腐蚀、有机和无机表面覆盖层的化学或电化学破坏、摩擦系数的改变导致粘结或粘附、因吸收效应导致的材料膨胀、物理强度降低、电气短路等引起的典型失效故障。

   二、温度箱防凝露分析

   在环境应力筛选中,导致被试品表面出现凝露的根本原因是,被试品表面的温度低于温度箱内空气的露点。因此,防止被试品表面出现凝露现象,有以下几种可能的途径:

   1、改善箱内气体的循环,使被试品在温度箱中的温度始终与箱内气体的温度变化同步,且被试品的温度与箱内气体的温度之差很小,不足以让被试品表面出现凝露现象。

   2、采取合适的措施,使箱内气体的露点上升速率滞后于被试品表面的温度上升速率,使箱内气体的露点始终低于被试品表面的温度,防止被试品表面出现凝露现象。

   3、控制箱内气体的绝对湿度,使箱内气体的露点始终低于箱内气体的下限温度,从而避免被试品表面出现凝露现象。

   在以上的控制方法中,方法2与3具有一定的可行性,当我们设法降低箱内气体的绝对湿度时,可以有效地降低箱内气体的露点,以保证被试品的温度高于箱内气体的露点,防止被试品表面出现凝露现象。

   三、解决凝露现象方案

   经过对环境应力筛选试验的长期观察,发现影响恒温恒湿试验箱内气体露点变化的因素,主要有以下两点:

   1、环境湿度:当试验箱的环境运行湿度较大时,箱内容易出现凝露现象。

   2、箱体的密封性:箱体的密封性越好,环境湿度对箱内气体的影响越小。

   环境湿度是不可控因素,由于工作的需要或工程的原因,箱体很难做到绝对的密封。一般的恒温恒湿试验箱内外不可避免有气体交换,这是一般的恒温恒湿试验箱防凝露的困难所在。

   为了克服环境湿度通过箱体缝隙对箱内气体露点的影响,现阶段采用箱体内补充干燥空气,使箱内气压大于箱外大气压,阻止箱外水蒸气进入箱内,控制箱内湿度,从而保证箱内气体的露点低于被试品表面温度,杜绝了凝露的基本条件,更好的解决了被测物凝露的问题,为客户避免凝露的发生,提供了可靠性解决方案。

   最后,我们综合几点结论和建议:

   1、环境实验过程中出现少量的凝露现象不会对设备的性能造成损坏,也不会影响实验结果的分析。

   2、为了防止大量凝露的产生,对实验结果的分析造成错误的导向,一般在环境实验的过程中,提前对产品进行预热。

   3、环境实验对实验样品的影响很大,可能使材料的机械性能、物理性能、电气性能改变,因此,在产品设计初期,考虑实际使用条件,选择合适的元器件,采用降额设计、冗余设计、容差设计、气候环境防护设计、缓冲减振设计、热设计等手段,能有效提高产品的可靠性。在环境实验中,只有施加合适的实验条件,暴露存在的问题,寻求合适的改进措施,才能进一步确定产品的适应性,使产品满足使用要求。

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