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霉菌试验箱
概述

    霉菌试验箱是人为地创造一个适合霉菌生长的良好的气候环境,用于机电产品、无线电电子设备、元件和绝缘材料等进行长霉试验的设备,它可以作为细菌、细胞、种子培养,以及其它恒温试验。

仪器种类

    按霉菌试验设备的类型可分为:
    电热霉菌培养箱、二氧化碳培养箱、振荡培养箱和生物日光培养箱、霉菌试验箱(恒定、交变);
    按霉菌试验设备的功能可分为:
    细菌细胞培养试验箱、种子培养以及其它恒温试验用试验箱。

仪器选型

    试验箱容积、温度范围、湿度范围、风速是霉菌试验设备的主要参数。
    1、霉菌试验箱容积的选择
    将受试品(部件或整机)置入试验箱进行试验时,为了保证受试品周围环境能满足试验规范所规定的条件,试验箱内室工作尺寸与受试品尺寸之间应遵循以下几点规定:
    ① 受试品的总体积不得超过试验箱有效工作空间的(20~35)%推荐选用20% 。
    ② 受试品的最大尺寸不能超出试验箱的测试区域。 (测试区域为:测试点距离试验箱壁的距离为该方向尺寸的1/10)
    ③ 在垂直于主导风向的任意截面上,受试品的截面面积之和不大于该断面上工作室面积的1/3。
    按以上的规定,霉菌试验箱的工作室容积应是受试品体积总和3~5倍以上。理由有以下几点:
    (a)受试品置入箱体后挤占了流场中气流的通道,通道变窄将导致气流流速的增加。加速气流与受试品之间的热交换。这与环境条件的再现性不符,如果在试验中不加限制地加大受试品的体积或迎风断面积,则实际试验时气流风速将增大到超出试验标准所规定的最高风速。由于风速大,对于非发热试品试验,气流与受试品之间的热交换加快,受试品的温度对气流温度的跟随性加快,从而提高了试验的严酷性,对于发热试品试验风速加大,会从受试品中带走更多的热量,则降低了试验的严酷性,最终是使试验结果的有效性受到怀疑。
    (b)按有关规定,气候箱工作腔内环境参数(温度、湿度)的精度指标都是在空载状态下检测的结果,一旦置入受试品后,对试验箱工作腔内环境参数的均匀性将产生影响,试验件占有的空间越大,这种影响也就越严重。实测试验数据表明, 流场中迎风面与背风面的温差可达到3~5℃ ,严重时可大到10℃以上。因此,必须尽量满足①、③两项要求,以保证受试品周围环境参数的均匀性。
    (c)根据热传导的原理,箱壁附近气流的温度通常与流场中心温度相差2~3℃。箱壁的温度与箱壁附近流场的温度又相差2~3℃ (视箱壁的结构和材料而定)。试验温度与外界大气环境温度相差越大,上述温差也越大, 因此,距箱壁(100~l50mm)距离内的空间是不可利用空间。
    2、霉菌试验箱温度范围的选择
    霉菌试验温度范围在24~31℃之间,变温时间lh,GJB150.9规定了变温期间相对湿度≮90%,恒温时工作室温度误差为±1℃ 。
    3、霉菌试验箱加温加湿方式的选择
    试验箱的加温、加湿最好是两套独立控制系统。对于体积稍大的受试品,在试验初始预处理阶段应该先加温,待受试品达到温度稳定后,缓慢加湿, 以避免受试品表面产生凝露。加湿的控制方式通常有以下几种:
    ① 水挥发加湿:在试验箱(室)中使空气通过大面积水表面而加湿。这种加湿过程一般可有二种方式,一种是将试验箱(室)底部的水槽用电器加热,加快水的蒸发产生湿度。湿度的控制可以用控制电热器温度而达到。另一种是在试验箱(室)外的水箱中将水加热, 由水泵送到箱内沿四壁流下通过排水孔流回水箱,形成较大的蒸发面积,使箱内空气湿度逐渐提高。
    优点:在试验箱内不会产生悬浮状水,湿度很容易通过水温变化进行控制。
    ②气泡加湿:强迫空气通过水箱底部,形成细小气泡, 穿过水箱变成饱和状态的湿气,送入试验室中。
    优点:简单、当气体速度固定时可以通过调节水温改变湿度。
    缺点: 由于水的热容量造成时间迟延,使湿度调节不够灵敏。当气泡破裂时,可能产生小量的悬浮状水珠。加热产生湿气时会影响工作空间的温度。
    ③ 喷雾加湿:用喷雾的办法将加热或冷却后的去离子水分散成雾状,然后用鼓风机将空气通过水雾加湿后送入试验箱内。湿度可以通过控制水温(露点温度)和送风口温度来达到。
优点:加湿效果好,维护简单。
缺点:采用直接喷雾加湿时,工作空间易形成悬浮状水珠。不易获得湿度快速变化。降温时不易达到高湿。
    ④ 蒸气加湿:将热的水蒸气送入试验箱(室)的工作空间。
    优点:加湿效果好,可以快速加湿, 用蒸气阀调节湿度较为灵敏。
    缺点: 输入蒸气的同时,也输入了热量, 因此,试验箱要有良好的冷却措施;箱内较冷物体表面容易产生凝露,控制不当时容易产生“过冲”现像,是湿度高达100%,或者使箱内产生严重的凝结水使温度降不下来。
    选择良好的加湿方式对保证霉菌试验的质量起着极为重要的作用。特别注意选择试验箱时其加湿系统及结构不得把蒸汽直接导入内室使用,而且控制精度较好,满足霉菌试验换气期间温度≮24℃,相对湿度≮80%的要求。
    对于霉菌的生长来说,相对湿度越高,材料的生霉速度越快,生霉程度也越严重。但是不希望在试验过程中空气相对湿度达到饱和状态。100%的相对湿度对纤维材料及一些吸湿性较大的材料没有明显影响,可是对吸湿极小的材料是有影响的。例如对塑料、油漆等都有不同程度的影响。因为这类材料在相对湿度达到饱和时,试样表面往往会凝露而产生冷凝水。冷凝水的出现对霉菌生长极为不利,轻则影响生霉速度和程度,重则会阻碍霉菌生长。这种现象会影响试样结果的正确性。因此,霉菌试验时控制试验箱内相对湿度不要达到饱和状态。
    4、霉菌试验箱风速的选择
    试验箱内空气流动有两个作用,一是均衡试验箱内的温度, 二是利于孢子的扩散传播。
    有关人员认为,MJB采用0.5~2m/s的风速, 理由如下:
    a、试验箱的强迫通风可以更好地保持试验箱尤其是大型试验室内温湿度的均匀性,从而提高试验结果的可靠性和再现性。这一点试验后已得到了证实。另外,GB/T2423.16—1999中规定“为了使整个试验箱达到规定的温度和湿度,在试验中必须采用强力空气循环,通过试品表面的空气流速应不超过lm/S” ,这一规定可以充分证明采用强迫通风的必要性。
    b、试验中所采用的菌种都是嗜氧菌、空气流通可以更好地向霉菌提供生长所需的氧气,并把试验样品挥发出来的有毒物质和霉菌代谢排出的有毒物质及时带走,对霉菌的生长起到有利的作用, 因为供氧不足和有毒物质都会抑制霉菌孢子的活性,不利于孢子生长。强迫通风还可以达到换气的目的。
    还有技术人员认为:试验箱内的风速越小越好,因为国内使用的霉菌试验箱容积一般都较小,多为0.5~2.0M,箱体内有效容积的温湿度差距不会太大,不需要大的风速来均衡。此外,由于试验箱体积较小,风速较大极易造成悬挂的试验件之间的相互碰撞,引起样件的交叉污染,再从霉菌的生长要求来看,风速太大将不利于霉菌孢子在试验件上的附着及萌发以致影响霉菌的生长,造成试验结果的误差。风速设定应根据试验箱容积的大小来决定。一般原则上越小越好,在0.5m/s左右就能满足试验要求。
    若作为研究机构或定点实验室,选用霉菌试验箱还应兼顾不同标准中的试验条件要求。

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