其中公式中的R是液滴半径,是液滴表面张力,为水蒸气饱和温度,为汽化潜热,是液滴密度,是液滴温度,其同环境温度相近似。
2 起雾因素分析
前面介绍了一些车灯内雾气凝结的原因,可以发现,温度、空气流动、车灯材质等都会对车灯雾气凝结现象造成一定影响,其中水蒸气的浓度和温度及空气流动是直接影响因素,对于这些因素来说,灯内温度情况越均匀,温度越高,对流越强烈,那么起雾的几率越小。
2.1温度因素分析
温度是使车灯内雾气凝结的重要因素之一。通过对当前市场上结雾严重的几款汽车车灯表面温度测量发现,结雾的部分都是相对低温区域。对于大众Passat的B6的前照灯而言,经过测量得出,灯罩表面的温度情况是非常不均匀的,在灯罩两端部分的温度相对偏低,中间部分灯泡的直接照射位置温度很高。同时还发现灯罩两段的低温区域温度是相差不多的,其中左端的温度略高于右端。
因此可知在右端结雾的可能性要大于左端。然后经过一次淋雨试验同样也证实了这样的结论。出现这种现象的原因同灯泡的安装位置有很大关系,灯泡的结构和形状也对其产生一定影响。一般都会将车灯灯泡安装在中间偏向左的位置,而且右侧的配光镜将会挡住车灯灯泡的辐射作用,所以就会在灯罩的右边形成大范围的低温区域,给雾气形成创造了良好的条件。
通过对透镜罩表面等温线的绘制发现,当受到辐射条件的作用时其分部会发生变化,并且不同于自然对流的情况。因此可以发现,温度分布变化是受到车灯内部热辐射和自然对流共同作用,通过对多种车灯的研究发现,都有相似情况存在。所以,在进行车灯设计时,如果有自然对流死区存在,或者有阻挡和减弱辐射的设计出现时,将会增加产生雾气的可能性。
2.2对流场
灯具内发生流动主要是因为温度分布的不均匀导致的自然对流。在一些有换气设计的灯具中,能够进行灯内气体和外界气体的换气活动。灯内气体的流动很大程度决定了灯内的温度,对流可以将热量传递到灯腔的每个部位,提高了每个区域的温度,同时若是很强的对流出现,水分会很快蒸发,车灯中如果有透气设计,透气气流可以把灯内形成的水汽散发到外界环境中,一定程度减少起雾的可能性。
影响对流场分布的因素包括3个,一是灯腔中空间范围、形状和灯具内部零件的构造、灯泡位置、功率等;二是透气孔的位置和数量;三是灯具的工作方式。对于大多车灯而言,其能够持续、稳定的工作。灯具同外界大气进行物质交换是利用自然对流进行的,对于像转向灯等那样能够闪烁工作的灯具,灯泡经常需要点亮和熄灭,这就使得灯内腔的气体经常会受热膨胀遇冷收缩,如果使用透气灯具,就会适当同外界环境进行物质和能量的转换。
如果是一些体积很小,但是功率很大的灯具,灯具闪烁造成的对流作用是很强的,能够很好的防止起雾现象。如果是只有一个透气孔时,气体只能进行单向的交换工作,并且是在车灯工作情况发生变化时进行。如果车灯能够正常、稳定的进行工作,这种单向交换就会慢慢减弱甚至消失。
当有不少于2个透气孔的情况下,才能稳定的进行换气循环。换气孔的位置也会对换气效果产生很大影响,产生良好的除雾效果。透气孔的空间位置会对灯腔内的流动场产生影响,改变温度场。因为灯内流动是自然对流引起的,透气孔的相对位置很关键。那些设有很多透气孔的车灯,若透气孔之间位置很近或竖向距离很小,换气循环对灯腔中的温度场和流动场产生很小的作用。