空调器空气焓差法试验的影响因素分析

文章编号:ISSN1005-9180(2009)02-0036-04X空调器空气焓差法试验的影响因素分析齐淑芳,顾晓艳,彭飞(合肥通用机械研究院,合肥230031)[摘要]介绍了目前空调器制冷量最常用的一种测试方法以及一些相关的计算公式;利用空气焓差法测量空调器性能时,通常采用干湿球温度法测量空调器进出口空气焓值,是一种对焓值进行间接测量的方法,同时对这种方法的测量影响因素进行了分析。

[关键词]空气焓差法;风量;漏热量;湿球[中图分类号]TM92511[文献标识码]AAnalysis of Influencing Factors on Air Conditioner Air Enthalpy TestQI Shufang,GU Xiaoyan,PENG Fei(Hefei General Machinery Research Institute,Hefei230031)Abstract:This paper introduces a most commonly used test method of air conditioner cooling capaci ty as well as some re-l evan t calculation formula;when testing the air condi tioner performance using air enthalpy difference method,usually adopts wet and dry bulb temperature method to test the inlet and outlet air en thalpy value,which is an indirect measure-ment method,mean while analyzes the influencing factors on thi s measurement1Keywords:Air enthalpy difference method;Air volume;Heat leakage;Wet bulb1引言目前空调器制冷量的测试方法有两种:即空气焓差法和房间型量热计法,空气焓差法又分房间式、风洞式、环路式和量热计式(下面以风洞式为主进行讨论),房间型量热计法分标定型和平衡环境型两种形式。

空气焓差法具有方法简便、装置价廉和节约能量等优点而被广泛采用。

本文讨论的测试装置严格按照国家标准的要求建造,装置用绝热隔墙分成室内侧和室外侧两部分,分别形成室内、室外工况条件,测试装置的四周围墙、天花板和地板均采取了隔热措施,室内、外两侧均配有加热、加湿等空气再处理机组来保证空调器的回风参数在规定的干球、湿球温度范围内。

如果对试验房间的室内工况有要求,则此房间或区域应能使工况维持在规定允差内,在试验时装置周围的空气流速不超过215m/s;如果对试验房间或区域的室外工况有要求,则应具有足够的体积和使试验中空调器的气流场不能改变;房间任意表面到空调器送风口表面的距离都不小于118m,到空调器的其他任意表面的距离不小于019m。

该装置的空气流量测量装置安装在室内侧并与空调器送风口相接。

空气流量测量装置应有良好的保温,保温从空调器送风口开始,直至测温点为止,包括连接风管在内,以使漏热量不超过被测制冷量的5%。

测试时,冷风经风道进入接收室,经喷嘴进入排风室,再由排风室中的排风扇送出。

空调器室内侧送、回风口的干、湿球温度采用空气取样装置来测量,测量室内侧回风干、湿球温度时,要求取样装置位于距空调器室内侧回风口约X收稿日期:2008-10-13;修回日期:2009-1-3作者简介:齐淑芳(1978-),女,助理工程师,主要从事制冷空调设备检测。

E-mail:youyi tu@0115m 处;测量室外侧干、湿球温度时,取样装置应离室外侧热交换器的表面016m 处,而且不受空调器排出风影响。

2 空调器空气焓差法测试原理根据单元式空气调节机标准GB/T 17758-1999的定义,空气焓差法是利用测量室内侧空调器机组进风口、出风口干湿球温度所对应的焓值之差与通过的空气质量流量来计算相应的空调器的制冷能力,测量原理图如图1。

可按公式(1)来计算: Q =w n (h a 1-h a 2)v n (1+d n )(1)式中:Q )空调器室内侧测量的总制冷量,W;w n )空调器室内侧点的风量,m 3/s;h a 1)空调器室内侧回风空气焓值,J/kg (干);h a 2)空调器室内侧送风空气焓值,J/kg (干);v n )室内侧点处湿空气比容,m 3/kg;d n )室内侧点处空气湿度,kg/kg (干)。

图1 空调器空气焓差法测试原理根据此测量原理,用空气焓差法测定空调器制冷量时,需测出空调器的进、出风口处空气的干、湿球温度和该处的空气压力,然后计算出空调器室内侧回、送风空气焓值。

但是由于测试装置上测试空调器送风口干、湿球温度的测点位置常距空调器送风口有一定的距离,这样就不可避免存在一定的漏热量,使空调器实际送风口干、湿球温度有所上升,这部分漏热量应给予考虑。

因此,空气焓差法做试验时,空调器的制冷量应为: Q o =Q +q (2)其中 q =q 0v t式中:Q 0)空调器制冷量,W;Q )在不考虑测试装置漏热量时的空调器制冷量,W;q )测试装置的漏热量,W/e ;q 0)每摄氏度温差的漏热量,W/e ,此值可根据实验确定;v t )测试装置的内外温差,e 。

3 空气焓差法试验台测量精度的影响因素利用空气焓差法测量空调器性能是一种间接测量方法,所以造成的误差是各个直接测量参数的合成误差,除实验台的几何参数外,它取决于空气焓值(干球和湿球温度)和空气质量流量(喷嘴前后的压差和用于计算喷嘴处空气密度的温度值)的测量精度。

311 风量测量的偏差[1,2]试验室测量风量有很多种方法,其中,通过测量喷嘴前后静压差来计算风量是公认比较准确而且操作方便的方法,其单个喷嘴风量的计算公式是: L n =C A n 2v P Q n(3)其中 Q n =P t +B287T当采用多个喷嘴时,风量等于各单个喷嘴测量的风量总和L 。

式中:L n )流经每个喷嘴的风量,m 3/s;C )流量系数,与喷嘴喉部空气的雷诺系数Re 有关;A n )喷嘴喉部面积,m 2;v P )喷嘴前后的静压差或喷嘴喉部的动压,Pa;Q n )喷嘴喉部处的空气密度,kg/m 3;P t )机组出口空气全压,Pa;B )大气压力,Pa;T )机组出口热力学温度,K 。

根据公式(3)可知,喷嘴前后的静压差v P 和空气密度Q n 的测量精度直接影响风量的计算,所以要求仪器有较高的精度。

通常使用压差变送器测量v P 。

喷嘴喉部的空气密度Q n 可用下式计算: Q n =P t +B287T(4)式中:P t )机组出口空气全压,Pa;B )大气压力,Pa;T )喷嘴喉部热力学温度,K 。

由式中可以看出,密度Q n 与空气的温度有关,该点温度由取样器来测量,但由于取样点离喷嘴喉部有一定的距离,取样管热损失和取样风机散热等不确定因素的影响,测量温度与喷嘴喉部空气温度必有一定差距,影响到该点空气密度的计算,造成风量测量的不准确。

在管内温度高于管外温度时,漏热量会引起取样处的干球温度高于喷嘴处的干球温度,造成密度偏小,风量测量值偏小。

反之,在管内温度低于管外温度时,漏热量会造成风量测量值偏大。

另外,风量测量装置存在漏风的情况,其漏风量应满足规定的要求。

按照GB 50243-20025通风与空调工程施工质量验收规范6的要求,矩形风管在工作压力P [500Pa 时风管漏风量应不大于011056P 0165。

所以,检查风量测量装置漏风量是否在允许范围之内,否则,漏风量过大,会造成风量测量不准确,影响试验精度。

312 蒸发器出风干、湿球温度的影响(1)湿球纱布的影响用作湿球纱布的材料最好是柔软、网纹整齐的纯棉纱布。

更换纱布前必须用洗涤液清除手上的油脂(油脂影响纱布吸水),包裹时保证纱布与温度计表面接触良好,纱布的绑扎方式应严格按规定进行,如图2所示。

图2 纱布绑扎示意图由于水质不纯净,纱布长期使用表面会结垢,影响与温度计的换热,所以经常更换纱布非常重要。

浸润湿球纱布的水,推荐使用没有杂质的二次蒸馏水或去离子水,而不宜使用市场上出售用来饮用的纯净水,因为纯净水中含有大量的矿物质,不是真正意义上的/纯净水0,容易在纱布上结垢。

(2)管道温升的计算[3]湿球温度的测量对测量条件的要求较高,需要经常对其进行观测和维护,因此在焓差实验台中,一般是将测量的空气用取样管引出,在便于观测和维护的位置设置湿球温度测点。

由于测点和取样点之间有一定的距离,待测空气和环境之间有一定的温差,必然要通过取样风道进行换热,采样空气通过圆形风道产生的温升[4]为: v t g =(t w -t 1)(1-e -l /cGR )(5)当温升较小时,可近似地按下式计算: v t g =lcGR (t w -t 1)(6)式中:v t g )管道温升(负值时为温降),e ;t w )管外温度,e ;t 1)管道内介质的初始温度,e ;c )管道内介质的定压比热容,kJ/(kg #e );l )管长,m;G )介质的流量,kg/s;R )管子的热阻,(e #m 2)/kW 。

(3)误差分析在引出风道内测量空气的干、湿球温度,可认为此处空气含湿量D 不变,风道加保温虽可以减小管道温升(或温降),但管道温升(或温降)是不可避免的,总会有一定的原理误差,而且管道温升与管道的长度、传热热阻、管道内风速、管内外温差等因素有关。

a)取样风速对测量精度的影响取样风速主要影响空气湿球温度的测量,空气干、湿球温度T =27e 和T s =19e 在不同取样风速下所对应的空气焓值h a 如图3所示。

从图3中可以看出:当取样风速v 大于3m/s 时,焓值h a 随v 的变化已经很小,当v 大于6m/s 时,h a 已基本保持不变。

所以取样风速必须大于3m/s,由于风速过高时会将纱布吹起,或容易吹干,使测量的湿球温度偏离实际的空气湿球温度,取样风速也不宜取得太高,通常选用5m/s做推荐图3 测量焓值随风速的变化取样风速。

b)管道参数对测量精度的影响根据式(5)和式(6),取无量纲参数K =l/cGR ,测量误差A =v t g /t 1,其中综合考虑了管道尺寸和热阻对测量误差的影响。

从式(5)、(6)中可以发现管道温升和测试误差都随着K 值的增加而增加,因此若管道增长时,必须增加风量或管道传热热阻才能保证测试精度。

由于取样风速不能过高,因此只能提高管道传热热阻。