焓差试验室中的风量测量及偏差分析
文章来源:本站 发布时间:2022-09-07 阅读次数:次
焓差试验室测量风量时,有时会遇到风量偏差较大或者测不准的情况,如何找出发生测量偏差的原因?
我们先分析一下风量计算的原理,看看有哪些影响风量计算的因素,然后据其分析偏差原因。
一、焓差法风量测量原理
利用空气焓差法测量空调性能的测试方法在国家标准《GB/T 17758-2010 单元式空气调节机》中有详细规定,但是关于风量计算只有如下两个相关公式,并未详细解释。
Qmi = 1.414CAa(PvV'n)0.5 (1)
V'n = 101325Vn/[(1+Wn)Pn] (2)
Qmi是体积风量;
C是喷嘴的流量系数;
Aa是所有已开的喷嘴其喉部面积之和;
Pv是喷嘴前后压差;
V'n是喷嘴处的空气比容;
Vn是喷嘴前的空气比容;
Wn是喷嘴前的空气湿度;
Pn是喷嘴前大气压(把喷嘴前静压含在内的)。
我们现在来详细了解一下风量是如何计算的。
风量测量是采用GB/T 1236中的多喷嘴风室法来测量的,因为此标准是针对风机风量测量的,而焓差试验室中的风量测量装置不仅要测空调风量,还要测量空调的出风焓值,所以在结构上稍有区别,但风量的计算公式是一样的。
式(1)就是风量的计算公式,即:风量=流量系数×通流面积×风速。喷嘴的流量系数C,与喷嘴的形状规格尺寸以及雷诺数有关,计算较复杂(详见GB/T 1236),在GB/T 17758-2010附录A.6.4.2中对其进行了简化,因为对于标准要求的喷嘴风速范围15~35 m/s,其简化后误差可以忽略不计,所以一般焓差室测试软件中的参数C就是按该规定来取值的;通流面积Aa就是处于全开状态的各喷嘴的喉部截面积之和;风速就是1.414(Pv×V'n)0.5 ,即式(3)。
式中:V---风速,m/s
ρ---空气密度,kg/m3
△p---喷嘴前后压差,Pa
式(3)是根据伯努利方程推导出来的,其中的△p就是喷嘴前后压差,焓差试验室肯定有这个测点,这是计算风量最关键的数据。ρ为喷嘴处的空气密度,与喷嘴处空气比容V’n是一回事,因为两者互为倒数。
V'n是按式(2)计算出来的,式(2)中Pn是喷嘴处大气压力,我们一般除了采集室内侧测试间的大气压力外,还会采集喷嘴前的静压,两者相加才是喷嘴处的大气压力;Wn是喷嘴前空气湿度(绝对含湿量,单位:kg/kg干空气),Vn是喷嘴处空气比容,这两个参数的计算很复杂,学界有多种算法,对于空气温度10~70℃的空调工况来说,以沈维道版《工程热力学》教材中的计算方法最为准确。
计算V'n需要用到的测点:
喷嘴前干球温度(如果是整体式风量测量装置,则样机出风干球温度就是喷嘴前干球温度);
喷嘴前湿球温度(即样机出风湿球温度);
室内侧大气压力;
喷嘴前静压。
二、风量计算有关的参数
综上,与风量计算有关的参数如下:
喷嘴前后压差;
喷嘴前干球温度(如果是整体式风量测量装置,则样机出风干球温度就是喷嘴前干球温度);
喷嘴前湿球温度(即样机出风湿球温度);
室内侧大气压力;
喷嘴前静压;
喷嘴规格(数量与喉径)。
如果风量测量有问题,要从传感器上查找原因的话,就要从上述参数的传感器查起。喷嘴规格只要实际所开的喷嘴大小和数量与测试软件中参与计算的一致,且开的喷嘴要全开,关的喷嘴要关严,应该不会出问题在喷嘴上,喷嘴尺寸的误差很小的。
与风量测量有关的还有个参数:出风静压。要保证:这个传感器测量也是正常的;试验时出风静压的数值设置没有错;出风静压取压是否合乎标准。
这些参数测量有问题,都会影响风量的最终计算结果。
三、风量测量不准确的原因排查
风量测不准,请检查以下各项:
1. 检查测试软件喷嘴选择:保证软件与实际使用喷嘴一致;
2. 检查测试软件通道设置:保证各相关测点的测量上下限范围一致,调试过程中需检查此项;
3. 检查电压偏差:要使用稳压电源,保证电压偏差在标准要求以内。电压偏差大,则功率偏差大,就会导致风量偏差大;
4. 检查校准变送器:对出风静压、喷嘴前静压、喷嘴压差的压差变送器,拔出软管,校正零点;或者交换变送器测量喷嘴压差,以排除压差变送器的原因;
5. 检查测压软管:检查保证上述三组测压管路均没有漏风,还要注意静压压差传感器的低压端(对大气)接的软管末端要放到样机回风处附近;
6. 检查样机连接:保证各连接处无漏风现象;
7. 检查风量测量装置:保证风门、取压接头处无漏风现象;
8. 检查样机外壳:样机外壳应无漏风现象;
9. 检查样机风机:风机偏心等可能造成风量不对;
10. 检查样机蒸发器:蒸发盘管排水不畅等可能造成风量不准;
11. 检查出风静压又没有正确设置与测量;
12. 检查各相关参数传感器是否测量准确;