空调器性能测试中风量测量不确定度的研究

　　1　前言

　　目前,房间空调器的性能测试方法主要有焓差法和热平衡法两种。相对热平衡法而言,焓差法具有投资小、反应快等优点,比较适合于研究性的试验测试。

　　在测试过程中,由于方法的缺陷、仪器的不准确以及各种环境和人为因素等,测试结果与真值间总是会存在一定的误差。误差的大小会影响测量结果的真实性,从而影响研究结果、质量监控和检验结论的正确性。

　　由于真值的未知性质,误差也是未知的,但是测量的不确定度是可以估计的;不确定度是表征被测量值的分散性。通过不确定度,可以估计空调器性能测试结果的可信度,为了评定性能测试结果的不确定度,首先要正确地评定空调器室内机风量测量的标准不确定度。

　　2　误差传递理论

　　在间接测量中,误差函数一般为多元函数形式。根据误差传递原理[1],误差传递函数为:

　　y=f(x1,x2,…,xn) (1)

　　式中　y———间接测试量

　　xi———输入量, i=1,2,…,n

　　当全部输入量xi彼此独立时,合成标准不确定度uc(y)为:

　　式中　f———被测量y与各输入量xi的函数关系

　　u(xi)———A类评定标准不确定度,或是B类评定标准不确定度

　　———灵敏系数,符号为ci,它表示输出估计值y随x1,x2,…,xn的变化而变化的程度

　　3　风量测量的原理

　　焓差法空调器性能测试平台中,其风量测量装置主要由接收室、L/D=0.6的长径喷嘴、排风室、压力变送器、变频式轴流风机、静压控制仪表及连接软管等组成,如图1所示。

　　风量的测试原理是根据流体通过喷嘴节流装置,使部分压力能转变为动能而产生差压信号;由流体连续性方程和伯努里方程可推导风量方程式,具体推导过程可参阅文献[2]。

　　风量方程式为:

　　式中　qm———质量流量,kg/s

　　Cd———流量系数

　　ε———流体的可膨胀性系数

　　ρn2———喷嘴入口端流体密度,kg/m3

　　Bd1———喷嘴前后的压差,Pa

　　d———喷嘴的喉部直径,m

　　β———喷嘴的喉部直径与管道的当量直径之比,β=d/D

　　在空调器性能测试的实验平台中,根据其实际的风量测试装置的结构及其相对应的压力和温度变化范围,对式(3)进行简化。由文献[3]可知,经过喷嘴的喉部流速为:15m/s≤v≤35m/s。而当马赫数M≤0.2,即其喉部流速v≤68m/s时,可忽略气体的可压缩性,按不可压缩气体处理,所以,ε=1;由于其风量的测试是采用多喷嘴组合方式测试空调器室内机的通风量;其接收室的当量直径D=2bh /(b+h),在此测试平台的风量测试装置中, b=780mm, h=880mm,对于多个喷嘴组合测量空调风量时,其喷嘴组合的当量直径,可以用各个喷嘴直径平方和的平方根来代替。在此测试平台中,采用的是一个直径为50mm、一个直径为100mm,两个直径为70mm的喷嘴。例如:当一个直径为50mm和一个直径为70mm的喷嘴组合测风量时,则0;所以,式(3)可以简化为[2]: