鹽霧試驗箱噴霧系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)、原理與性能解析

鹽霧腐蝕之速，往往數(shù)倍于自然暴露。欲在數(shù)十小時之內(nèi)模擬海洋大氣數(shù)月乃至數(shù)年的侵蝕，首在“霧”。而霧之優(yōu)劣，則系于噴霧系統(tǒng)。以工程視角，系統(tǒng)梳理鹽霧試驗箱噴霧單元之構(gòu)型、機(jī)理與性能特征，供試驗室選型、校驗及運維之參考。
 

一、系統(tǒng)構(gòu)型

噴霧系統(tǒng)并非單一部件，而是由“氣路—水路—霧室”三級回路耦合而成的微型動力裝置。其主干元件如下：

調(diào)壓閥（Precision Regulator）

　采用二次膜片結(jié)構(gòu)，將車間壓縮空氣穩(wěn)定在 70 kPa～170 kPa 之間，重復(fù)精度 ±2 kPa，杜絕因廠網(wǎng)波動導(dǎo)致的沉降量漂移。
 

油水分離裝置（Coalescing Filter）

　三級過濾：PP 棉除顆粒＞5 µm，玻璃纖維聚結(jié)油霧＞0.01 mg·m?³，活性炭吸附烴類。出口油分濃度 ≤0.1 ppm，確保噴嘴長期無“油膜”堵塞。
 

空氣飽和裝置（Saturation Tower）

　塔體以 316L 不銹鋼旋壓成型，內(nèi)置螺旋式泡罩塔板 15 層。壓縮空氣自下而上與 50 ℃～55 ℃ 的蒸餾水逆流接觸，濕度達(dá)到飽和且溫度高于試驗區(qū) 3 ℃～5 ℃，既防止噴嘴結(jié)晶，又抑制箱內(nèi)冷凝。
 

噴霧塔（Atomizing Chamber）

　采用塔頂切向進(jìn)風(fēng)＋文丘里吸鹽結(jié)構(gòu)。噴嘴為可拆式寶石芯，孔徑 0.7 mm，噴射角 60°，在 98 kPa 氣壓下，鹽霧粒徑 D50 1.2 µm，D90 3.4 µm，符合 ISO 9227 對“微小離散霧滴”之定義。塔壁經(jīng)氟碳烘烤涂層處理，表面能低于 20 dyn·cm?¹，鹽液無法潤濕，結(jié)晶概率下降 90 %。
 

鹽水預(yù)處理模塊

　內(nèi)置 25 µm 石英砂過濾器＋0.45 µm 折疊濾芯，兩級并聯(lián)，可在線反沖；容積 60 L 的 PE 儲液槽置于箱體夾層，可預(yù)熱至 35 ℃，既減少熱慣量，又降低試驗啟動段誤差。
 

二、工作原理

壓縮空氣進(jìn)入系統(tǒng)后，依次經(jīng)歷“凈化—穩(wěn)壓—飽和”三態(tài)變化：

凈化：油水分離裝置將氣相污染物降至 ppm 級，避免“油霧包裹鹽霧”導(dǎo)致的 pH 漂移。

穩(wěn)壓：高精度調(diào)壓閥把波動廠網(wǎng)空氣整定為恒定 98 kPa，配合下游飽和塔液位恒定，確保 24 h 沉降量漂移 ≤0.2 mL·(80 cm²)?¹。

飽和：空氣在飽和塔內(nèi)增濕升溫，相對濕度 ≥98 %，溫度高于箱內(nèi) 3 ℃～5 ℃；此“過熱”狀態(tài)使噴嘴出口壓力驟降時，水分瞬間閃蒸，鹽粒單分散，避免“鹽雨”式大液滴。

霧化：鹽水經(jīng)石英砂過濾后，由文丘里負(fù)壓吸入噴霧塔，與高速氣流撞擊，形成均勻霧場。塔頂導(dǎo)流板使氣流旋轉(zhuǎn)，離心力將大液滴甩回塔壁，僅 1 µm～5 µm 霧滴進(jìn)入試驗區(qū)，實現(xiàn)“自然沉降”而非“噴淋沖刷”。
 

三、性能特征

粒徑可控

　通過氣壓—鹽液雙閉環(huán) PID，粒徑分布可調(diào)窄至 σlnDp 0.35，滿足 ASTM B117 與 GB/T 10125 對沉降量 1.0 mL·(80 cm²)?¹·h?¹±0.5 的嚴(yán)苛要求。
 

無結(jié)晶噴嘴

　噴嘴材質(zhì)為紅寶石－氟硅膠復(fù)合體，表面粗糙度 Ra 0.02 µm；停機(jī)后飽和塔自動吹掃 30 s，將殘液排回儲液槽，結(jié)晶概率低于 5×10?5。
 

連續(xù)／間歇雙模式

　通過 PLC 可編程占空比，實現(xiàn) 1 min～999 h 任意噴霧—停霧循環(huán)，滿足 PV1210 等“交變鹽霧”標(biāo)準(zhǔn)。
 

節(jié)能與環(huán)保

　飽和塔內(nèi)置板式換熱器，回收排氣潛熱，使加濕能耗下降 18 %；封閉式鹽水回路，年耗鹽量降低 25 %，廢液排放量減少 40 %。
 

模塊化維護(hù)

　所有管路采用 316L 速擰接頭，免生料帶；過濾器、噴嘴可 30 s 快拆，單人不借助工具完成周保養(yǎng)，MTTR ≤15 min。
 

四、選型與運維建議

氣源

　建議配套冷凍式干燥機(jī)＋吸附式干燥機(jī)雙級除水，壓力露點 ≤－20 ℃，防止冬季冰堵。
 

水質(zhì)

　飽和塔用水電阻率 ≥1 MΩ·cm，Cl? ≤5 ppb，避免 NaCl 交叉污染導(dǎo)致 pH 下降。
 

校準(zhǔn)

　每 200 h 采用稱重法校驗沉降量，使用 Ø100 mm 玻璃漏斗＋量筒，采樣點按 ISO 9227 九點布位，任一點偏差＞15 % 即需清洗噴嘴或調(diào)整氣壓。
 

廢液

　噴霧終止后，鹽水槽內(nèi)殘液 Cl? 濃度可達(dá) 5 %，需經(jīng)酸堿中和至 pH 6.5～7.5 后排放，或交由有資質(zhì)單位集中處理，避免不銹鋼下水道孔蝕。

 

噴霧系統(tǒng)之于鹽霧試驗，猶如心臟之于機(jī)體。其設(shè)計合理性、加工精度與運維水準(zhǔn)，直接決定試驗重現(xiàn)性、數(shù)據(jù)有效性及設(shè)備壽命。林頻儀器深耕環(huán)境模擬設(shè)備二十載，現(xiàn)有 LF-SST 系列、LF-CCT 系列及高端 LF-ASR 交變鹽霧箱，均可按 GB、ISO、ASTM、JASO、PV 等標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)一鍵切換。針對新能源、航空航天、5G 通訊等新興領(lǐng)域，我司提供“一對一”按需定制：從鹽霧—冷凝—干燥—低溫四綜合，到 0.1 µm 級鹽霧粒徑極端要求，皆可量化交付。所有設(shè)備出廠前通過 168 h 連續(xù)交變鹽霧極限驗證，沉降量漂移 ≤±2 %，整機(jī)提供五年結(jié)構(gòu)質(zhì)保。歡迎廣大科研及產(chǎn)業(yè)用戶來廠實地考察，共商腐蝕可靠性解決方案。