環(huán)境試驗(yàn)箱出現(xiàn)凝露現(xiàn)象的原因和解決方案

   在新能源動(dòng)力電池、元器件、板級(jí)與單元級(jí)模塊的環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，溫度快速上升時(shí)很容易導(dǎo)致產(chǎn)品上出現(xiàn)凝露等物理現(xiàn)象。這凝露現(xiàn)象的產(chǎn)生與產(chǎn)品材質(zhì)、腔體大小、升降溫速率、相對(duì)濕度、箱內(nèi)氣壓和空氣流速等因素都有關(guān)系。材料吸熱性越差、試驗(yàn)箱內(nèi)尺寸越大、升降溫速率越快、相對(duì)濕度越大，則凝露則越容易產(chǎn)生。

   環(huán)境試驗(yàn)箱在做溫度試驗(yàn)中，出現(xiàn)凝露的常見原因如下：

   1、熱慣性問題。試驗(yàn)箱中環(huán)境溫度升高時(shí)，因?yàn)闊釕T性，產(chǎn)品外表的溫度低于環(huán)境溫度，當(dāng)濕熱的環(huán)境空氣遇到低于露點(diǎn)的產(chǎn)品外表時(shí)，水汽就會(huì)凝結(jié)在外表形成凝露。

   2、產(chǎn)品升降溫速率問題。如果產(chǎn)品密封,當(dāng)環(huán)境試驗(yàn)箱中環(huán)境溫度降低時(shí)，產(chǎn)品外殼內(nèi)壁溫度比腔體內(nèi)空氣溫度降溫快，箱體內(nèi)濕熱空氣也會(huì)在產(chǎn)品外殼內(nèi)壁凝結(jié)成露滴。由于大多產(chǎn)品不是密封的，凝露現(xiàn)象一般出現(xiàn)在升溫階段。

   3、制冷系統(tǒng)可能引起的凝露問題。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)有水滴從出風(fēng)口吹出，并且在風(fēng)道內(nèi)和風(fēng)輪上都粘有水滴。造成這一現(xiàn)象的原因主要是蒸發(fā)器換熱不均勻引起的。

   4、環(huán)境試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)的問題。當(dāng)環(huán)境試驗(yàn)箱的制冷能力較大，而凝露試驗(yàn)時(shí)的風(fēng)量太小時(shí)，由于出風(fēng)溫度比較低，使環(huán)境空氣中的水蒸汽凝結(jié)形成吹霧現(xiàn)象，并且可能使出風(fēng)口四周形成水滴。

   一、凝露現(xiàn)象的危害

   通常情況下，單純的凝露水不足以導(dǎo)致產(chǎn)品故障，但在環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱中，凝露水會(huì)與其他因素融合產(chǎn)生物理/化學(xué)作用，從而影響產(chǎn)品的安全質(zhì)量，如金屬氧化/電化學(xué)腐蝕、有機(jī)和無機(jī)表面覆蓋層的化學(xué)或電化學(xué)破壞、摩擦系數(shù)的改變導(dǎo)致粘結(jié)或粘附、因吸收效應(yīng)導(dǎo)致的材料膨脹、物理強(qiáng)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(huán)境應(yīng)力篩選中，導(dǎo)致被試品表面出現(xiàn)凝露的根本原因是，被試品表面的溫度低于溫度箱內(nèi)空氣的露點(diǎn)。因此，防止被試品表面出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，有以下幾種可能的途徑：

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

   2、采取合適的措施，使箱內(nèi)氣體的露點(diǎn)上升速率滯后于被試品表面的溫度上升速率，使箱內(nèi)氣體的露點(diǎn)始終低于被試品表面的溫度，防止被試品表面出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

   3、控制箱內(nèi)氣體的絕對(duì)濕度，使箱內(nèi)氣體的露點(diǎn)始終低于箱內(nèi)氣體的下限溫度，從而避免被試品表面出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

   在以上的控制方法中，方法2與3具有一定的可行性，當(dāng)我們?cè)O(shè)法降低箱內(nèi)氣體的絕對(duì)濕度時(shí)，可以有效地降低箱內(nèi)氣體的露點(diǎn)，以保證被試品的溫度高于箱內(nèi)氣體的露點(diǎn)，防止被試品表面出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

   三、解決凝露現(xiàn)象方案

   經(jīng)過對(duì)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)的長(zhǎng)期觀察，發(fā)現(xiàn)影響恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)氣體露點(diǎn)變化的因素，主要有以下兩點(diǎn)：

   1、環(huán)境濕度：當(dāng)試驗(yàn)箱的環(huán)境運(yùn)行濕度較大時(shí)，箱內(nèi)容易出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

   2、箱體的密封性：箱體的密封性越好，環(huán)境濕度對(duì)箱內(nèi)氣體的影響越小。

   環(huán)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(duì)的密封。一般的恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)外不可避免有氣體交換，這是一般的恒溫恒濕試驗(yàn)箱防凝露的困難所在。

   為了克服環(huán)境濕度通過箱體縫隙對(duì)箱內(nèi)氣體露點(diǎn)的影響，現(xiàn)階段采用箱體內(nèi)補(bǔ)充干燥空氣，使箱內(nèi)氣壓大于箱外大氣壓，阻止箱外水蒸氣進(jìn)入箱內(nèi)，控制箱內(nèi)濕度，從而保證箱內(nèi)氣體的露點(diǎn)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(cè)物凝露的問題，為客戶避免凝露的發(fā)生，提供了可靠性解決方案。

   最后，我們綜合幾點(diǎn)結(jié)論和建議：

   1、環(huán)境實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)少量的凝露現(xiàn)象不會(huì)對(duì)設(shè)備的性能造成損壞，也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。

   2、為了防止大量凝露的產(chǎn)生，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析造成錯(cuò)誤的導(dǎo)向，一般在環(huán)境實(shí)驗(yàn)的過程中，提前對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)熱。

   3、環(huán)境實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品的影響很大，可能使材料的機(jī)械性能、物理性能、電氣性能改變，因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，考慮實(shí)際使用條件，選擇合適的元器件，采用降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)、氣候環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)、緩沖減振設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)等手段，能有效提高產(chǎn)品的可靠性。在環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，只有施加合適的實(shí)驗(yàn)條件，暴露存在的問題，尋求合適的改進(jìn)措施，才能進(jìn)一步確定產(chǎn)品的適應(yīng)性，使產(chǎn)品滿足使用要求。