結(jié)露現(xiàn)象
??結(jié)露是指物體表面溫度低于附近空氣露點溫度時其表面出現(xiàn)冷凝水的現(xiàn)象。結(jié)露是否發(fā)生取決于環(huán)境溫度和環(huán)境濕度所對應的露點溫度。結(jié)露是我們?nèi)粘I钪泻芷毡榈默F(xiàn)象,通常結(jié)露現(xiàn)象有,在清晨出現(xiàn)的露水,在冬季出現(xiàn)的大霧、夏天拿出冰凍飲料瓶時出現(xiàn)“冒汗”的現(xiàn)象等等。
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產(chǎn)生機理
??隨著夏天氣溫的升高,空氣能夠包含的水蒸汽就多。反之,空氣溫度低,盡管只有少量水蒸汽,空氣也能夠達到飽和。也就是說,濕空氣的飽和水蒸汽含量與空氣的溫度成正比(氣溫越高,空氣濕度越大)。同理,即使?jié)窨諝獗旧頉]有達到過飽和,而與濕空氣接觸的物體、空隙部位、表面及內(nèi)部冷卻到低于濕空氣的飽和溫度時,則在其界面附近空氣中所含的水蒸汽也會凝結(jié)成水而變成水滴,也就是出現(xiàn)了凝露現(xiàn)象。即使接觸到的比濕空氣飽和溫度低一點點的物體,凝露也會發(fā)生。
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產(chǎn)生原因
??在夏季酷熱潮濕的環(huán)境下,如果在水溫設定、機箱密閉及開關機順序等方面存在疏漏,就有可能造成光纖激光器內(nèi)部水冷卻的電子部件和光學器件因為內(nèi)外溫差導致表面結(jié)露,從而使激光器的性能降低,乃至損壞激光器。
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結(jié)露造成的危害
1.?由于光纖激光器內(nèi)部結(jié)構復雜,涉及光學、電學等方面,如果在內(nèi)部結(jié)露形成水滴,這些水滴就有可能落在電路板上,造成電路短路等現(xiàn)象;嚴重的話,也可能燒毀電路板,從而造成激光器故障。
2.?在激光器機箱內(nèi)部或者輸出頭部位,結(jié)露生成的水滴或者水霧停留在鏡片上,有可能造成激光器功率不穩(wěn)、不足現(xiàn)象或者造成鏡片的損壞。
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結(jié)露點與環(huán)境溫度、濕度的關系
? ?一定溫度的空氣中,水蒸氣的最大含量稱為飽和水蒸汽量,此時的空氣成為飽和空氣飽和空氣溫度下降時,空氣中的水蒸氣將凝結(jié)成露,含有水蒸氣的空氣的飽和溫度,?稱為露點溫度。具體的結(jié)露點與環(huán)境溫度、濕度直接的對照關系,見下表:
(注:上表中,例如:在氣溫20度,相對濕度60%的環(huán)境中時,結(jié)露點溫度為12度,物體表面若低于12度則會出現(xiàn)水珠結(jié)露的現(xiàn)象。)
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預防結(jié)露措施
? ?雖然激光器在設計時已經(jīng)做了必要的防潮、防露處理,但無法完全避免過于嚴重的結(jié)露影響。由于結(jié)露是一種客觀存在的物理現(xiàn)象,避免結(jié)露的辦法通常從以下3個方面來著手:
1.?在符合激光器冷卻要求的情況下,適當設置水冷機輸出水的溫度及流量,使水溫高于結(jié)露溫度;
2.?改變激光器工作環(huán)境的溫度和或濕度,使水溫遠離結(jié)露點溫度;
3.?正確的開關機順序可在一定程度預防激光器的結(jié)露。
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調(diào)節(jié)水冷機預防結(jié)露
下列措施可有效降低結(jié)露出現(xiàn)的風險與幾率,可做適當參考:
1.?低溫水(激光器冷水)水路的水溫一般應該設定在25℃左右,根據(jù)實際情況可以在18~28℃之間做適當調(diào)整,以避免結(jié)露;水流量要求為8~15升/分鐘。如果水冷機制冷量和流量有多余,可通過調(diào)高水冷機水溫,和增大水冷機流量來緩解;
2.?高溫水(輸出頭冷水)????即外部光路(QBH接口)冷卻水,此處對水溫的要求相對更寬松,水路水溫通常設定在15~45℃之間;水流量要求為1.5~1.9升/分鐘,這個溫度應根據(jù)環(huán)境溫度和濕度做相應的調(diào)整,基本原則是:DI水水溫應該在環(huán)境結(jié)露點以上。????
??3. 設備停用時,激光器應當斷開交流電源,水冷機也應關閉。
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安裝空調(diào)機柜或?qū)⒓す馄鞣胖迷诳照{(diào)房間
??由于實際使用現(xiàn)場的條件復雜,最佳的方式是在系統(tǒng)集成或安裝時專門考量。通常的做法有:
1.?機柜采用密封設計,并外掛工業(yè)空調(diào)來控制機柜內(nèi)部的溫度和濕度,相當于激光器工作在一個較小的隔離空間內(nèi),可以有效避免結(jié)露;
2.?在安裝現(xiàn)場,如果空間和成本允許的情況下,可考慮建造一間小的空調(diào)房,激光器和機柜工作在這個隔離間內(nèi)也可非常有效地避免結(jié)露;
? ?通過上圖對露點的對比,可以看出,夏天隨著溫度的升高,空氣濕度的增加,結(jié)露點溫度也在上升。為了防止結(jié)露現(xiàn)象,激光器冷水水溫就要提高,但隨著水溫的升高,激光器又會出現(xiàn)高溫報警(我公司800W激光器冷水水溫范圍:18~25±3℃)。所以基于以上情況,我們建議,將激光器放置在安裝有空調(diào)的機柜內(nèi),或者放置在空調(diào)房間里面,這樣通過調(diào)整空調(diào)溫度改變室溫,從而可以保證機箱內(nèi)的各個元件、光學器件處于相對穩(wěn)定安全的溫濕度環(huán)境下。如果機箱沒有處于密閉狀態(tài),則機箱外的高溫高濕的空氣就能進入機箱內(nèi)部,在遇到內(nèi)部通水冷卻的元件時,則在其表面遇冷凝結(jié),造成可能的損害。同時建議,最好在晚上不加工的時候,空調(diào)也保持開啟狀態(tài)。
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確保正確的開關機順序
??在夏季時,室溫和空氣濕度都保持在一個較高的值,又設備所在環(huán)境不可能完全封閉,這樣激光器內(nèi)部會不可避免地接觸到潮濕的空氣。使用時,若開機立刻使用,仍然會有造成結(jié)露的風險;關閉激光器時,水冷機也應當關閉,以防止因溫差過大而導致在停機狀況下產(chǎn)生結(jié)露。正確的開關機順序也能一定程度預防激光器在停機狀態(tài)時的結(jié)露,以省去不必要的麻煩。
通常的做法為:
??開機順序:1.?開啟激光器之前,先讓機柜空調(diào)/室內(nèi)空調(diào)開始運行30分鐘;2.?待機柜內(nèi)或室溫穩(wěn)定之后,開啟水冷機,運行一會至設定溫度;3.?開啟激光器。
??關機順序:1.關水冷機,2關激光器,切不可關閉激光器后讓水冷機繼續(xù)運行。
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冷卻水的維護
??水冷機中的水會隨著使用時間而水質(zhì)變差,水中就會有很多雜質(zhì)或者微生物。在某些情況下,就有可能會造成光纖輸出端頭部位的腐蝕,從而造成光纖及出光故障。因此,定期的清理水箱和換水也是必不可少的。若水箱密閉良好,可每隔3-6個月進行一次換水。
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小結(jié)
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??隨著夏天的到來,氣溫的升高,空氣濕度增大,在激光器使用過程中不可避免的會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,充分了解結(jié)露現(xiàn)象、結(jié)露機理及相關正確的預防方法,可有效地避免結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。
??雖然上述對預防結(jié)露的方法是分開說明的,但在實際使用中,應將各方式綜合起來使用,這樣才能有效的保護激光器遠離結(jié)露點,從而避免結(jié)露現(xiàn)象的出現(xiàn),以確保激光器優(yōu)質(zhì)、高效的工作。