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压缩机制冷剂液体流量计法不确定度评定


文章日期:2018-07-05|阅读数:


    摘要:介绍了容积式制冷压缩机的性能测试方法,分析了制冷剂液体流量计法测定制冷量的不确定度,提出了对影响压缩机制冷剂液体流量计法制冷量的控制措施。

0、引言:
    随着社会的进步及人们生活水平的提高,冰箱、空调已成为下作场所和生活不可缺少的设备。压缩机作为制冷系统的“心脏”,对整机设备的运行性能、质量保障、使用寿命有着重要影响。现阶段,对于压缩机制冷量的日常测量或实验室间比对,不同的性能测试台之间都存在一定的差异,因此引人不确定度的表述和评定,对压缩机性能科学的检测、数据比对、合格评定有着重要的意义。本文就容积式压缩机制冷剂液体流量计法不确定度来源进行分析研究,并提出了控制这些不确定因素的措施。

1、测量方法:    根据GB/T 5773-2004容积式制冷剂压缩机性能试验方法4. 2. 1的规定,所有的试验均应包括两种试验方法,并且同时进行,两种方法之间不应有相关性(z}。标准中给出了允许的以及的X法和Y法的组合方式,见表1所列。
表1 x法和Y法的组合


表1 x法和Y法的组合
    其中,方法A.第二制冷剂量热器法;方法B.满液式制冷剂量热器法;方法C.干式制冷剂量热器法;方法D1.吸气管制冷剂气体流量计法;方法D2.排气管制冷剂气体流量计法;方法F.制冷剂液体流量计法;方法G.水冷冷凝器量热器法;方法J.制冷剂气体冷却法;方法K.压缩机排气管道量热器法。
    以制冷压缩机性能试验台为例,主侧第二制冷剂量热器法,副侧制冷剂液体流量计法同时进行,主侧制冷量通过测量蒸发器的换热量,由蒸发器的热平衡关系,得出流经压缩机的制冷剂流量,再根据该流量计算出压缩机主侧制冷量,辅侧制冷量是通过配置在过冷器后的流量计测量制冷剂一油混合物液体流量、制冷剂液体温度、压力,以及测定制冷剂液体含油量,计算出压缩机副侧制冷量。比较主侧制冷量与辅侧制冷量的偏差,如偏差在4%以内,则为有效测试数据。
    本文选用一台主侧7. 52kW制冷量副侧制冷剂液体流量计法7. 41kW制冷量的压缩机主要实验数据(表2)作分析,根据不确定度的评定方法和不确定度的传播原理,分析直接测量所得的各项参数及它们的不确定度对制冷量的影响,并提出了控制这些不确定分量的措施。

2、测量模型:
    根据测试系统热力循环原理,建立制冷剂液体流量计法制冷量测量模型:
计算公式
    式中,P。为制冷量,kW;q。为制冷剂一油混合物液的容积流量,m'/s; p为对应于测量流量时的压力温度下的制冷剂的液体密度,kg/m3 ; X为制冷剂-油混合物的含油量,k酬k}o;为油的比容,m3/kg;C。为油的比热,kJ/(kg " K);tf为对应于压缩机排气压力的饱和温度,K;t;为压缩机吸气温度,K;气1为在规定的基本试验工况下,进人压缩机的制冷剂比焙,k,T/kg;好为规定工况下,对应于压缩机排气压力的膨胀阀前制冷剂液体比烩,kJ/kg; vg,为规定工况下压缩机吸人的制冷剂气体比容,m3/kg; Uga为压缩机吸气口制冷剂气体实际比容,m3mgUga-.f( tg P= );P,为压缩机吸气压力,MPa。

3、方差和传播系数:
    在测量模型中,对影响制冷量的不确定分量主要来源为9v、tg、vga分量,其余8个分量在测试工况下变化很小,视作定量来分析。因压缩机吸气口制冷剂气体实际比容vg。不能直接测量,并受压缩机吸气压力P,影响且符合热力学规律vea -.f} t8 ,PS )。根据合成标准不确定的评定。对测量模型中进行推导求偏导数,得出灵敏系数,确定影响制冷量的不确定分量主要来源实际为分量。
计算公式
各参数实验数据
各参数实验数据
4、标准不确定度B类评定 :
   识别不确定度来源后,重点放在评估那些重要的分量特别是占支配地位的分量上[’〕,从而在检测工作中控制有主要影响的量,使测试结果更准确。在企业检测工作中,以本文空调压缩机制冷量测试为例,由测试工装、气密性检查、工况调节,工况判稳到出具测试报告,单次测试整个过程需要耗时约Sh,若多次重复测试,对企业研发生产及测试需作时间周期和实验室运作成本等的考虑。因此,本文就试验台仪器特点、校准证书和性能经验等方面,作不确定度B类评定。

4. 1、制冷剂:
  一油混合物液的容积流量9。引入的不      确定度    根据GB/T 5773-2004中流量计的准确度规定为1%,包含区间的半宽为测量值的***大允许误差,均匀分布,包含因子k =万,当流量值为0. 0000539m'/s时:包含区间半宽:
计算公式

4. 2、压缩机吸气温度tg引入的不确定度分量:
    根据GB/T 5773-2004中吸气温度的***大误差规定为3K,包含区间的半宽a =3K,由校准证书信息得知包含概率P二95%的包含因子k =2,正态分                        aU布,对灵敏系数中8a采用数值法进行分析,以测                ate试工况吸气压力值为0.577319MPa, to初始值为                                  △u_35℃时,‘·每正变化0.‘℃时,甫=0. 02 ,‘·每负                  △变化0.‘℃时,甫=0. 02 4-6o数据分析表明,‘                            △U __每变化微小一个单元时,s}近似线性变化,因此,                        Ote

计算公式

4. 3、压缩机吸气压力P:引入的不确定度分量:
    根据GB/T 5773-2004中吸气压力的***大误差规定为1%,由校准证书信息得知包含概率p=95%。

结语:
    1)根据上述压缩机制冷剂液体流量计法不确定度分析,影响测量结果的因素分别来源于u(q制冷剂一油混合物液的容积流量,主要由压缩机进人到测试系统的油循环量引起;u( tg)压缩机吸气温度,主要由测温误差引起;u(P.s)压缩机吸气压力,主要由节流装置引起。
    2)对、( 9)制冷剂一油混合物液的容积流量引起的测试误差,可在压缩机排气管段加装油分离器、加热管,控制油循环量,定期清除蒸发器盘管残留油量,避免产生油膜形成换热热阻;对。( tg)压缩机吸气温度、u(PS)压缩机吸气压力引起的测试误差,应采用高精度控制仪表及节流装置阀门,从而更好的控制系统误差。 
  3)通过对制冷剂液体流量计法进行探讨研究,并以测试系统实验数据为依据进行了不确定度计算,分析了引起系统误差和影响系统不确定度的来源与原因,为制冷压缩机的性能测试的误差分析提供了依据。


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