空调器空气焓差法测量制冷_热_量方式及误差分析

+
FlnT
(12)
由上面分析可知 : dt = 0. 0173 ℃,把各系数代入
式 (12) 化简得 :dP水 = 2. 55Pa ,对 (10) 式作全微分 :
〔0. 622 P水 ( B2φΡ水 ) + 01622φΡ水 2 〕dφ
uW =
( B - φΡ水 ) 2
+
〔0
.
622φ(
B2φΡ水 (B
对湿度为 64 %时 ,计得的空气焓值为 43586JΠkg。 从 uW 的计算公式可得 : 当 t = 19. 71 ℃、φ =
64 % 时 , d P水 = 2. 55 Pa , P水 = 232217 Pa , uW = 3165 ×1025 , W = 0. 0094 kgΠkg , V′n = 0. 836 m3 / kg 。代 入 (15) 式得 :
ρ=
m V
=
RT P总
=
R (273. 15 + t送风 ) P大气 + P动压
把 R = 287. 05 J ·kgΠK P大气 = 100412 Pa
P动压
=
1 ρυ2 2
,ρ
=
1 V′n
代入上式
,整理得
:
287. 05 (273. 15 + t) -
V′n =
100412
1 υ2 2
(7)
对上式作全微分 :
式中 :B 代表气体压力 :φ 代表气体的相对湿度 ; P水 代表水蒸气分压 。当 t 在 (0～200) ℃时 ,水蒸气分 压 P水 的计算公式为 :
P = e 水
A T
+
B
+
CT +
DT2
+
ET3
+
FlnT
式中 : T = t + 273. 15 ,可知 dT = dt
(11)
A = 25800. 2206
·26 ·
47 % 时 , dp水 (回风) = 3. 75 Pa , P水 (回风) = 3610. 189 Pa , uW(回风 = 512 ×1025 , W回风 = 010107 kgΠkg , ′ V n(回风) = 01858 m3 / kg 。把各已知量代入 (15) 式得 :
uha1 = 17. 63 J / kg 。 故由 hal 引入的制冷量不确定度为 :
2 检测原理及方法 (依据 GBΠT7725 1996)
依据国标 GBΠT7725 - 1996 ,空气焓差法实验需 要两个相邻的房间 ,一个作为室内侧小室 ,一个作为 室外侧小室 ,两个试验小室的空气状态在试验机组 和空气再调节机组的共同作用下 ,应该能保持在试 验条件规定的范围内 ,通过空气取样装置分别测量 房间空调器室内机送 、回风口空气的干球及湿球温 度以计算相对湿度 ,即可得到取样截面处的空气状
表1
回风空气参数 送风空气参数

温度 ( ℃)
27101
19171
相对湿度 ( %)
47
64
空气焓值 (JΠkg)
54551 3
43586 3
风速 (mΠs)
忽略不计
1519
风孔直径为 (mm)
———
100
风量 (m3 / s)
01125 3
比容 (m3 / Kg)
0. 858 3
01836 3
绝对湿度 (kgΠkg)
根据方差公式 (4) 按在制冷量 < 上 uq ,uh a1 ,uh a2 ,
uV′n ,uW 的测量及计算所引入的不确定度来源分析
各项贡献量 。
由于制冷量和热泵制热量的计算公式只是差了
一个 ±号 ,故本文只分析制冷量 。为了计算方便 ,特 以一台额定制冷量为 1600W 的制冷空调机的测试 工况来分析 。
·24 ·
态 ,求出送 、回风空气间的焓差 。同时测量室内机的 风量 。测得的风量与焓差相乘即可得到房间空调器 的制冷量或制热量 。
本实验室用焓差法进行测试时 ,使用的标准器 有风速计 、自校式铂电阻测温仪和精密数字温湿度 计 。虽然本实验室使用的是 310 级的风速计 ,但由 于在送检前已经要求检定方从 (1～25) mΠs 每 lmΠs 来检定 ,所以加修正值后风速计的误差只有 110 % , 而本室的自校式铂电阻测温仪 ,其测量不确定度在 (0～50) ℃上加修正值后为 U95 = 0. 03 ℃;本室的精 密数字温湿度计 ,其测量不确定度在相对湿度 (30～ 70) %上加修正值后为 U95 = 0. 3 %。
q ( ha1 V′n (1 +
ha2 ) W) 2
uW
= 0. 06 W
可靠程度为
50
% υ, W
=
2
1 ×(50
%) 2
=2
,B
类。
414 空调器室内侧回风空气焓值 ha1 引入的 uha1 项
当大气压力为一定值时 ,空气焓值是温度和绝
对湿度的函数 ,并且分别随着温度和湿度的增大而
单调 递 增 。当 空 调 器 室 内 机 回 风 空 气 温 度 为
27101 ℃,相对湿度为 47 %时 ,空气焓值为 54551 JΠ kg 。
空气焓值的计算公式为 :
h = 1010 t + (2501 + 1. 84 t) W
(14)
对 (14) 式作全微分 :
uh = (1010 + 1. 84 W) dt + (2501 + 1. 84 t) dW
(15) 从 uW 的计算公式可得 ,当 t = 27. 01 ℃、φ =
dV′n = 0. 00286 dt - 1026 ×υdυ
(8)
由于 dυ可以是正值或负值 ,在此使用极差法 ,
把 dυ看作正值 ,把式 (8) 改成 :
dV′n = 0. 00286 dt + 1026 ×υdυ
(9)
在测量比容时使用本室的自校式铂电阻测温
仪 ,由前文知其 U95 = 0. 03 ℃,均匀分布 ,可知 dt = 0.
) -
+ 01622φ2 φΡ水 ) 2
P水 〕d P水
(13)
而在测量相对湿度时使用本室的精密数字温湿
度计 ,由前文可知其 U95 = 0. 3 % ,均匀分布 ,可知 dφ
= 0. 3/ 3 = 0. 17 % ,把各已知量代入式 (13) 化简得 : uW = 3. 65 ×1025
故由绝对湿度带入的制冷量的不确定度有 :
0. 0107 3
010093 3
空气压力 (Pa)
100412
干球温度下空气的饱 和水蒸汽分压力 (Pa)
361012 3
注 :带“ 3 ”的为计算值
4 计算分量标准不确定度
411 uq 项
风量 q 的计算公式为 :
q = υ ×π ×D2 / 4
对υ求导得 :
uq
=
πD2 4
dυ
100563 3 232217 3
ha2 ) W)
dV′n
-
q ( ha1 V′n (1
+
ha2 ) W) 2
dW
(3)
式中 :d< —所计得的制冷量的微小终变量 ;
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V′n (回风)
q (1 +
W(回风)
)
uha1
= 216W
从 (15) 式可知 uha1 绝大部分的误差由 dt 引起 ,dt 的
自由度υ为 12 ,由此对其相对不确定度可靠程度估
计为 20 % ,均匀分布 , vha1
=
2
1 ×(20 %) 2
= 12 ,B
类。
415 空调器室内侧送风空气焓值 ha2 引入的 uha2 项 当空调器室内机送风空气温度为 19171 ℃,相
0. 4 W ,可靠程度为 20 %
υV′n
=
1 2 ×(20 %) 2
= 12
B 类
413 绝对湿度 uw 项
绝对湿度 W 的计算公式为 :
W
=
0. 622φΡ水 B - φΡ水
(10)
·25 ·
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第3期 2002 年 5 月
PRACTICAL MEASUREMENT TECHNOLOGY 实用测试技术
No13 May ,2002
空调器空气焓差法测量 制冷 (热) 量方式及误差分析
李敏毅 刘定强 梁显有
(广东省计量科学研究所 ,广州 510405)
摘要 本文简要地分析了用空气焓差法测量空调器制冷 (热) 量的误差 。 关键词 空气焓差法 不确定度
1 引言
按我国国家标准 GBΠT7725 - 1996 ,房间空调器 制冷量和热泵制热量性能的测试方法有空气焓差 法 ,风管热平衡法 、房间热平衡法和房间型量热计等 多种形式 。其中风管热平衡法和房间热平衡法只能 进行静态实验 ,而采用房间型量热计时 ,空调器凝结 水的温度 (即焓值) 不能实现测试 (凝结水在空调器 内部发生) ,所以一般在设备验收时都不采用以上三 种方法 。空气焓差法不仅能进行静态实验来测试房 间空调的制冷能力和制热能力 ,同时能进行非稳态 (动态) 性能的实验 (包括风机性能测试) ,并且由于 房间空调器季节节能能效比 ( SEER) 的实验需要测 定间歇启Π停状态下空调器的制冷量和输入功率 ,因 此必须采用空气焓差法进行测试 。而且应用了空气 焓差法试验装置后 ,可以对空气干 、湿球温度风量以 及房间空调器的输入功率等参数进行连续 、频繁的 采样测量 ,因而可以确定空调器供冷量或供热量以 及输入功率等随时间变化曲线 ,满足动态工况的测 试要求 。空气焓差法可作为房间空调的检测装置和 设计开发的重要手段 。