（热能工程专业论文）容积式制冷压缩机性能试验不确定度研究.pdf

摘要 攮要 作为窳凋器的核心部件，制冷压缩机性能的优劣谢接关系到制冷系统的制冷效果，为了 对压缩机的性能做出客观真实的评价，压缩机性能测试就尤为重要。目前，关于制冷压缩机 性辘颡l 谈绫果豹不确定覆浮俊存在着一攮翊题。善先，入嚣l 对给凄测试缝栗嗣鼓也斑该绘出 不确定发没有足够的规范意识：其莰，艟技术角度两畜，影响制冷量测试结果的因索众多， 关系复杂，理清各个影响因素并确定对制冷量的传递关系较为困难，由复杂的传递关系而引 起的大量计簿也是目前聪缩机性能试骏不确定度分析的一道屏障；另外，制冷剂物性的影响 美系依靠图表查诲难以蜜琨。 鞋上豹诸多因素都楚建立不确定艘计算模壅，获褥制冷量不确爱淡豹难点。铮对戳上匏 问题，本文完成了以下的工作： 1 确定影响制冷蟹不确定度的因索，理清这些因素不确定度的产生原因，正确的给出 置信度，置信区间，分布以及不确定度和参数值之间的依变关系姆，并计算出每个影响 因索豹蘸始不确定魔。 2 针对丸种不同的测试方法，理滴所有的影响闲索对制冷量的传递关系，分析褥出反 映传递关系的灵敏繇数，初步建立分析不确定度的模型。 3 借助于压缩机性能特性，通过具体的计算，分析工况变化对制冷量不确定度影响的 大，l 、，势进一步完耱不确定疫翦计嚣模型； 4 综合鞋上工僚褥出完整雏压缩撬磊g 冷量不确定瘦评定办法，并献不确定褒势橱豹角 度评定各种测试方法。 5 依据建立的压缩机性能测试不确定度数学模型，应用v b 编糨语言编制出容积式制 冷愿撩机性能试验不确定度计算软件。 6 绘篾雅辊蠖熊测试系统提供俊纯方寨。 关键翊：压鲼橇；不确定凌；瞧镜溅试；王嚣；数学模型；v b 东南大学硕士论文 a b s t r a c t a st h ec o r eo ft h ea i r - c o n d i t i o n ，t h e q u a l i t y o ft h e r e f r i g e r a n tc o m p r e s s o r i n f e c t st h e r e f r i g e r a t i o ne f t e c to ft h er e f r i g e r a n ts y s t e md i r e c t l y f o rt h et r u ev a l u e ，t h et e s to fc o m p r e s s o ri s e s p e c i a l l yi m p o r t a n t b u tt h e r e a r es o m ep r o b l e m sa b o u tt h eu n c e r t a i n t yo fc o m p r e s s o rt e s t b e s i d e sl a c k i n gc n o n 垂n o r m a t i v e c o n s c i o u s n e s so fu n c e r t a i n t y ，t h e r ea r et o om a n yf a c t o r s i n f e c t i n gt h er e f r i g e r a n to l l t l c i u t a n dt h er e l a t i o n sa r ec o m p l i c a t e d i ti sd i f f i c a t l t yt om a k et h e t r a n s f e rr e l a t i o n sb e t w e e nt h ef a c t o r sa n dt h e r e f r i g e r a n to u t p u t c l e a r i na d d i t i o n ，i ti sd i f f i c u l t yt o r e f l e c tt h ee f f e c to ft h em a t e r i a lp r o p e r t y a n dt h eh u g ec a l c u l a t i o nd u et ot h ec o m p l e xt r a n s f e r r e l a t i o ni sab a r r i e rn o w 。a l lo ft h ea b o v ef a c t o r sa r ep r e v e n t i n gf r o me r e c t i n gt h eu n c e r t a i n t y c a l c u l a t i o nm o d e lt oo b t a i nt h e u n c e r t a i n t y 。 i no r d e rt os o l v ea l lo fa b o v e p r o b l e m ，t h i sp a p e r i n c l u d e st h e s e f o l l o w i n ga s p e c t s 1 m a k et h ef a c t o r se f f e c t i n gt h eu n c e r t a i n t ys u r ea n dm a k et h er e a s o n sl e a d i n ge f f e c t i n gf a c t o r s c l e a r g i v eo u tt h ed e g r e eo fc o n f i d e n c e ，c o n f i d e n c ei n t e r v a l ，d i s t r i b u t i o na n dt h ef u n c t i o n r e l a t i o n sb e t w e e nt h eu n c e r t a i n t ya n d p a r a m e t e r s a n dc a l c u l a t et h e p a r a m e t e r su n c e r t a i n t y 2 a i ma ta l lt h et e s t s ，d e d u c et h e s e n s i t i v i t yc o e f f i c i e n t sr e f l e c t i n gt h et r a n s f e rr e l a t i o nb ym a k e a t 1 1 ef a c t o r si n f e c t i n gt h eo u t p u ta n de r e c tt h eu n c e r t a i n t ym o d e l e l e m e n t a r i l y 3 r e c u r r i n gt ot h ec o m p r e s s o rm a t h e m a t i cm o d e l ，a n a l y s e st h ed e g r e eo fw o r k c o n d i t i o na c t i n g o nt h eu n c e r t a i n t ya n dc o n s u m m a t et h e u n c e r t a i n t ym o d e lf a a h e rb yc a l c u l a t i n g 4 c o n c l u d e a n i n t e g r a t e de v a l u a t i o n m e t h o d o fr e f r i g e r a n t o u t p u tu n c e r t a i n t y o f c o m p r e s s o ra n d v a l u ea l lt h en i n et e s t sb a s e dt h e u n c e r t a i n t y 5 a c c o r d i n g t ot h em o d e lo f u n c e r t a i n t yo fc o m p r e s s o rt e s t , m a k es o f t w a r ew i t hv b 6 p r o v i d et h e o p t i m i z a t i o np r o j e c t f o rc o m p r e s s o r st e s ts y s t e m k e yw o r d ：c o m p r e s s o r ；u n c e r t a i n t y ；t e s t i n go fc o m p r e s s o r s ；w o r kc o n d i t i o n ；m a t h e m a t i cm o d e l ； v b 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所璺交的学位论文是我个人襁导师指导下避行的研究工作及取得 的磷究成巢。尽我所知，除了文中特潮鸯霜疆标注和致谢的遣方多 ，论文中不镪含 其他人已经发表戏撰写过的磺究成果，也不包含为获褥东蠢大学残其它教育椒橡 的学位或诚书而使用过的材料。与我一同工作的同虑对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了嘲确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文鼢复印徉耜嘏子文襁，可疆采蘑彩印、缩印或其谴复潮手段保存论文。本人 电子文档的内容积纸质谂文的痰容楣一致。躲在保密期内的保密论文终，兔谗论 文被瘫阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部成郝分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：国全 导师签名： 日期：坦兰= ! ，节 箱一章绪论 1 1 论文选题背景 第一章绪论 1 1 1 淌今空调行业对制冷压缩机性能测试的要求 测鬣楚辩学技本、工农竖生产、謦蠹势雯暴鞋至爨誊生活善令领域审不可缺多懿一瑷 工作。测爨的目的是确定被测量的壤绒获取测量结粟。测量结栗静廉赫 品质) ，往往会誊 接影响国家和企业的经济利益。测量结果和由测量结果得出的结论，还可能成为执法和决 策的重要依据。因此，当报告结果时，必须对其质量给出定量的说明，以确定测攮结果的 可信程度。测量不确定发就是对测量结果质量的定量袭锰，测量结果躲可用性很大程发取 决于其不确定疫的丈套。新| 美，涮藿缝象必须鬻有不确定疫说瑟才凳完整并右意义鹣”。 测鬣不确定度的概念在测量历史上相对较新，其皮用具有广泛性和实用性。正如国际 单位制( s 1 ) 计量单位融经渗透到科学技术的各个领域并被全世界普遍采用一样，獗论哪 个领域进行的测量，在绘出完接的测量结果时也普遍用了测量不确定度。尤其在市场竞 争激燕、经济全球琵靛今天，毒统一擂准约溅量不确悫瘦谔定窝表示，是辩按交流耩嚣鼯 贸易的遗切要求，它使器国进行的测量及其所得到的结果可以进行相甄对沈，取得桶豆承 认或共识。因此，对测髓进行统一而且标准的测量不确定度评定和裁示，受到了国际组织 和各国计嫩部门的高度黛视。 在案冷系统魄所有部传中，制冷压缀褫是其棱心帮转，压缩祝性能的优劣直接关系列糕 冷系统静露l 冷效果，为了对匿缩掇静筏能傲氆客蕊真安静谱债，歪缩撬性能覆l 试就笼为重 要。根据豳家的测量不确定度规范的要求，一个完整的测量结果必须包括值的大小以投相 应的不确定度，在给定制冷压缩机性能测试结果时，也同样有给出测试结果不确定虞的必 要。 1 1 2 制冷压缩机性熊测试的现状 随着计算机在制冷聪缩机性能测控方露的应用，鬟绫的调节与控制，测量与计爨的智 藐纯方纛瞧经历了手动撩 錾l 一誓垂费接爨一垒鑫魂控翻一手动鸯动箍裁熬过程”1 。软纷开 发与设计也涉及到测控管理的方方面萄。作为和试验管理( 输入初始信息，设置工况参数 和允许偏麓) 和打印管理”。( 测试数据亵、测试报告) 相结合的制冷鬣不确定度评定需要 有新的发展。要从原来的测试结果中只有测量计算结果，而没有不确定度，或者给出不确 定度毽嚣常瓣簿略的现焉楚孛改变过来，麓够在试验出蓑l 试数据豹霆辩绘出完整鳃，攫确嚣 不确定袋，雨量实现这过程的自动识。藏目蓠的现状两言，仅用计算机软件实瑶不确定 度算法做得还不够。 要分析制冷压缩机性能测试系统的不确定度，理消温度“1 、压力”1 、流量i “等参数的不 确定度是髓提。这些最的不确定度分橱和处理，相关诗爨部门和测量仪表的摹造厂穗一般 帮绘魏跑较详尽，基本霹菇为我新矮。髓篆些量弱瓣鑫，班：絮，冷帮窳兹进出墨澄澄，由 拳辩大学硬论：史 于精度要求较高，需要做一些相应的数学处理。尽管人们做了不少荚于压缩机性能测试 的控制、测最、提高测试精度和测试稳定性方面的研究，但是，齄个测试系统的不确定度 方垂数磷究还是被忽横了。 在文献 8 中，对汽轮机热力试验中诸多测量参数豹不确定度和最终试验结果的不确定 度进行了分析探讨，并给出了相应的计算公式。并以菜3 0 0 1 椰的电厂的汽轮机热力性能试 验为例，进行了实际的生流量、主蒸汽流量、发电机出力、热耗率不确定度的计算。井对 原始参数徽- 分析、对糖应计算公式的求得傲了处理。尽簧专业领域不同，但是对试验数 据缜栗戆不确定疫分辑的恩黠帮方法为澍冷压缩橇缝辘试验甭确定分橱提供了良始的痘发 和范例。 根据制冷量测试要求，对于具体的制冷系统测试，很多学者做了广泛的研究。针对小 型压缩机制冷量测试的特点，目前，衡研究人员研制了一套由被测制冷系统、辅助锘4 冷系 统褰主扶式双赣撬弱控系统三令子系绫鳃或熬枣型燕绒橇全鑫动测试系统8 。蔽涮涮冷系 统增加j 建冷温度控铷嚣翱辅助靠冷系统参与冷却，改善了测试系统的可控性和抗撬散；采 用概率控制技术，结合错熊控制和传统控制方法，实现工况的高精度和系统的智能化测试； 提供了良好的人机界面和图文指示。 也霄研究人员为梭溅默r 1 3 48 、r 1 2 为制冷工矮蛇家鼹电球艇秘球框用压缩戡熊裁 冷量恧歼发的试验台，阏对还可瑷辩攫缩辊静输入功率、二 终电流、静壳溢度、绕组溢度 等参数进行检测，还可调节被测压缩机不同的试验工况，可以方便地测得电冰箱压缩机制冷 性能的全性能曲线。试验台的工况可自动调节和设定。计算机监控试验进程，试验条件自 动稳定，备种温度、压力和电量等数攥囊动记录，测试结柬后试验蠹融动停止，计冀机自 蘑娃瑾数撰著努印窭试验缕栗彝掇告；该试验台夯胃鹣赛诗算撬工终，久工记录数攒。整 套控制系统具备自动报警安垒系统，出现异常故障对，会自动停机并指示故障部位”j 。 另外，也有学者对汽车空调的测试系统做了深入的研究，针对汽牢空调用制冷艨缩机 的工作特点，对原压缩机性能测试台进行了改进，增加了压缩机转速调速系统，在此测试 台上对汽车空调翅压缩撬蛙戆进行了测试，得出了不鞠蓬缀辊转速+ f 的性能夔线，并每采 用诗算撬模蓣计算豹结象避行了对毙帮努帮亍。经遘分析，发现了莲缡枫镪冷最、功耗、性 能系数随压缩机转速变化而变化的趋势和规律。为了保证在压缩机转速提高时，减少压缩 机功耗，提高性能系数，就必须增大冷凝器和蒸发器的空气流量以及选择指示效率较高的 压缩机。对现有调速系统的缺陷和不足进行了分析，撼堪了增加带有转速负反馈驰调速系 统的设诗方案“”。 除了研究设计相关的测试系统或试验台外，研究人髓在压缩机测试的稳定性n “、含油 量对压缩机制冷量测鬣精度的影响方i 酊也做了仔细的研究。文献 1 3 通过理论分析研 究，探讨丁量热器试验螽系统中的制冷弃u 含油量对压缩机测量精度的影响，提出了掇高试 验台测量精度豹接施。 在舔缩枫特性模拟方面，有学者撬黯疆缩枫的特性曲线系数越合静方法”“。在文黻e 1 5 中，分别针对压缩机气缸的工作过程、气阀的运动规律及输气管道中的气流脉动以及三者 之间的相甄影响，采用国内外近年来的研究成果，设计了比较精确的数学模型，编制丁计 算程序，慰包括与气缸爨热交换、排气黢气流稼动等镥i 冷压缩机的工依过程在广泛的王况 蔻匿 礤鼗撑了摸菝诗葵。文菔 1 6 】挺文了传统理论模型帮神经露络相缝合静新型莲镣枫热 力计算模测，将传统计算模型中的压缩机容积效率和电效率，以及萁他诸多难以描述的因 素归入人工神经网络模型部分，使理论模型和神经网络之间互相取长补短，既能达到令人 满意的计彝精度，又能容易地表征研究对象的主要物璎特征：既减轻了对试验的要求，又 2 第一章绪论 保持了计肄的简捷性。 文教e 1 7 提出了如俺醛完整的信惑评定与表示攫l 懿不确定度，详纲阐述了产生镤l 茧不 确定菠豹种释骧嗣，把拣准不确定度敲了a ，b 两类豹分类著瓣戳说鞠，阐述了不确定度f ；鼋 传播律，描述了合成标礁不确定度和扩展不确定度的评定，并对测量不确定度的报告和表 示给出了详细的要求。这是所有测量测试给出不确定艘的依据。 文献 1 8 对制冷压缩机性能试验的髓的、试验的一般性要求、主要的试验方法、试验 参数援定、测量经表嚣糖凄静援定、斌验数据整理裁试验攘誊镀了谨缨熬遥述饔要求。文 献e 1 9 憨( 1 8 的旧版，文献 1 8 在文献 1 9 的基础上，除了提高了测凝精度的相关要求外， 比如冷却水温度的精度从0 1 提高到了0 0 6 ( 2 ，更生嚣的把同时测鬣的两种测试方法的 主辅关系改成了并列关系。标准的更改和提高，和测鬣控制，仪表镶相关技术的掇躏密 不可分。文献 1 7 和f 1 8 是本课题的蒸姑鞍莜擐。 1 2 制冷压缩机性能测试存在的问题 在鹜蘸懿毒l 玲压缭壤性毙溺凌中，制冷量嚣试黪不确定痉工箨徽褥还不移。冀琢毅蠢 班f 凡个方面： 首先，人们对测量结果中必须要脊相应的不确定魔的规范意识还不够。现在的试验台 只能是粗略的给出试验古的精度，即在该试验台上测懿的压缩机，其误差不超过一个固定 的值，这榉的实际情况秘演4 试规范戆簧求籀差甚远。 其次，影响锈冷量幂确定瘦的因素众多，把薪有豹影响嚣素分耩透彻，骰翻不瀵复， 不遗漏，褥对每个需要分析的因素做出完整、准确的不确定度评价，工作比较繁琐。 第兰，不确定度传递函数关系复杂，传递关系的推导是个难点。 最感，由复杂的传递关系和制冷剂的物性导致的较大的计算量。 壶予数主戆筵个弱索，卷l 冷压缩橇蕊藐淫l 试不确定密豹研究还黻予鼹特定装登、游定 上况点的大概评价。 1 。3 本论文主要研究内容及其成果价值 1 3 1 本文解决上述问题的总体思路 本谍藤针对容积式巷冷压缩极性熊测试翥用的测试方法鲍不礁定发避括研究，建立相 瘟靛数学攘鼙帮评徐系统，对于一定豹溅试装置可敬态任意工况、任慧测点的翻冷舔缩祝 性能测试都能给出包含相i 电不确定度的究整的测试结果 关于释积式制冷压缩机性能测试的不确定度方法，文献 1 8 对容积式制冷压缩机性能 测试做了巢体的要求：文献 1 7 对测量不确定度评定与潢示做了详细的规定。根据这掰项 援定，零文瓣愚疆是： 第，确定原始测繁参数( 压力、激度、流量等) 的不确定度。理清这些因素不确定 度的产生原因，产生不确定度的原因包括测量仪表的精度等级，仪表的读数误差等。正确 的给出置储度，置信区间，分布等。确定不确定度的大小和级别，还肖原始参数的不确定 度随参数傻变化丽变诧戆锻变美系。 3 东南大学硕0 论文 第二，研究压缩机的性能特性及与此相关的不确定度。制冷压缩机测试工况需要控制 的参数主要是吸气压力( 蒸发温度) 、吸气温度和排气压力( 冷凝温度) 。尽管测试时控制 ： 况稳定丁名义工况，但包括排气压力在内的各个参数和规定t 况是有偏差的，控制工况对 压缩机的制冷量和功耗都有直接影响。控制工况，吸气压力、吸气温度和排气压力的不确 定度和偏差对制冷量的影响必须在掌握被测压缩机性能特性的基础上进行。通过分析压缩 机性能特性，得到一个基于数学模型的控制上况和制冷量的关系，然后依据该模型得山不确 定度。 第三，在确定一和二的基础上，确定整个测试系统的不确定度计算模型。针对制冷压 缩机的各种测试方法，理清各参数之间的关系，根据不确定度传播律，计算出结果。最后 通过实测验证准确性。 1 3 2 本文的主要研究工作和完成的工作 1 合理确定温度、压力、流量等测量参数的不确定度评定方法。 2 推导压缩机性能测试系统中制冷量等测量参数的不确定度传递关系，并做分析计算。 3 根据压缩机性能特性模型，分析_ t 况变化对制冷量不确定度的影响。 4 编制完整的、可供现场实用的制冷压缩机性能测试评定软件。 5 给测试系统的优化提供方案。 1 3 3 本论文研究成果的价值 不确定度是表征合理赋予被测量的值的分散性，它是与测量结果相联系的参数。在压 缩机性能测试中，测试结果的不确定度评定，是测试结果完整描述的内在要求，是制冷压 缩机性能的必不可少的评价依据；对测量结果的质量评定、测试数据的相互比较，国际间 的学术交流及产品的合格评定，具有重大意义。简而言之，通过本文的研究，使得压缩机 性能测试能够给出规范的，完整的测试结果。 此外，通过本课题的研究，理清温度压力等原始参数的不确定度及其传递关系，还可 以对各原始参数的影响大小进行进一步的分类处理，找到影响制冷量测试的主要因素，并 据此来优化测试系统的配置，并对各种测试方法进行精度方面的比较。 制冷空调设备性能测试中类似的不确定度问题是普遍存在的，制冷压缩机性能测试不 确定度的研究结果，在本领域内也具有一定的示范和推广意义。 4 第二章尽确定艘和容积式铡冷援缩税性能试验 第二章不确定度霹容积式鼷冷压缩桃憔能试验 2 1 误差和不确定度分析原理 2 1 1 误差和不确定魔 误麓，测量结果躐去被测量的粪馕。误差应该楚一个确定的值，跫客鼹存在鲍淫l 爨维 栗与囊德之差。僵由于冀篷往往不知滋，薮诿差无法壤确褥到。误菱与不确定囊燕瓣个不 同的概念。测量不确定廉是说明测量分散性的参数，由人们经过分析和评定得到，囡而与 人们的认识程度有关。测量结果可能非常接近真值( 即误差很小) ，但由于认识不足，评定 得到的不确定度可能较大。也可能测鬣谈差实际上较大，但由于分析估计不足，给出的不 确定凄帮德奎。困越，程进行不确定魔分辑嚣，应竟努考虑各彝髟确瓣紊，并对不确定囊 的评定加以验证。 测量仪器的特性可以用摄大允许误麓、示值误差等术语描述。它是制造厂对某种型号 仪器所规定的示值误差的允许范围，而不是某一台仪器实际存在的谈熬。测量仪器的最大 允许误熬w 趺在仪器说明书孛查到，耀数傻表示时毒羹受号，通常雳绝对误差、相对谖差、 ；l 爝谟熬躐它钌豹组合澎式表示。捌翔o 1 p v ，4 - 1 ，l x l 酽满量程，圭( o 1 读 数+ o 1 量程) 等。测懿仪器的最火允许误差不是测擞不确定度，但可以作为测量不确定 度的评定依据。测量结聚中由测量仪器引入的不确定殿可根据仪器的最大允许误差按b 类 评定方法评定。 不确迩囊一般镪括多个努量，按糕务令分量毽谤方法不霹，不确定度译定霹分为a 、 b 两类。 2 1 ，2 橼准不确定度的a 类评定和b 类评定 表链a 类评定所褥不确定度分量的方差估计值记为“2 ，由重复飘察列算得。“2 就是统 计方差o2 的估计值s 2 。而“2 的正平方根即为估计标礁麓s ，记为h ，即“= s ，称为a 类不 确定度。 b 类i 孚定所褥囊瓣不确定赛分量豹镳诗方差矿依攒骞美信惑谨定，售诗探准差隽g ， 成为b 癸标准不确定魔。 a 类标准不确定度由以观测列频率分布导出的概率密度函数得到；b 类标准不确定度 由一个认定的或假定的概率密度函数得到，此函数基于事件发生的信任度( 主观概率溅先 验概率) 。鼹种方式都用融知的概率解释。 在篷缝橇桎藐试验巾，因为没有怼够多戆辩阉帮爨源，霾l 试熬煮识是畜疆蘸，不能测 得足够可用豹观测歹 j ，所以对温度、聪力等参数的不确定度用b 类评定。 2 1 。3 不确定度传播镎 间接测量的误著不仅与有关的各直接测量的误差有关，还与两者之间的函数关系商关。 间接测量的误差有两个传布原理。 5 查堕查兰堡主堡苎一 1 间接测量量的最佳估计值y 可以由与其有关的各直接测量量的算术平均值工。( 卢1 ，2 ， m ) 带入函数关系式求得。 y = f ( x l ，x 2 ，) ( 2 _ 1 ) 2 间接测量量的标准误差是各独立直接测量量的标注误差和函数对该直接测量量的偏导数 乘积的平方和的平方根。 “( y ) = ( 2 2 ) 各输入估计值x i 及其标准不确定度u ( x 。) 得自输入量x i 可能值的概率分布a 此概率 分布可能是基于x i 的观测列的频率分布，也可能是基于经验和有用信息的先验分布。标准 不确定度分量的a 类评定基于频率分布，b 类评定基于先验分布。 2 2 容积式制冷压缩机性能试验简介 关于容积式制冷压缩机的性能试验，依据文献 1 8 1 构1 规定，推荐的九种测试方法如下： a第二制冷剂量热器法； b 满液式制冷剂量热器法： c 干式制冷剂量热器法； d 1 吸气管道的制冷剂气体流量计法； d 2 排气管道制冷剂气体流量计法； f 制冷剂液体流量计法； g 水冷冷凝器量热器法； j制冷剂气体冷却法； k 压缩机排气管道量热器法； 压缩机性能试验包括主要试验( x 测试) 和校核试验( y 测试) ，两者须同时进行。每 次试验所允许的主要试验和校核试验的组合如表2 - 1 所示。 表2 1x ，y 测试方法的组合列表 测试的方法 y s d 试的方法 可采用的方法推荐的方法 凸d 1 ，d 2 ，f ，6 ，kf ，6 ，k b d 1 ，d 2 ，f ，6 ，k f 6 k cd 1 ，d 2 ，f ，6 ，k f 。6 ，k d 1 a ，b ，c d 2 ，f ，6 ，d kf ，g ，j ，k d 2 a ，b ，c ，d 1 ，f ，jf ，j f a ，b ，c ，d 1 ，d 2 ，j ，k d 1 d 2 ，j ，k ga ，b ，c 口1 ，f ，j 叫，j k a b ，c d 1 ，r ，jd l ，j 6 第二章小确定度和容积式制冷压缩机性能试验 在制冷压缩机的性能测试中，其测得的制冷量是由试验直接测得流经压缩机的制冷剂质量 流量乘以压缩机吸气口的制冷剂气体比焓与排气压力对应的膨胀阀前制冷剂液体比焓的差 之值。 在这九种测试方法中，因为方法a 第二制冷剂量热器法使用最广泛，也最具有代表性。 所以下面只简要的介绍该方法的测试部件组成和测试过程。 2 3 第二制冷剂量热器法 2 3 1 测试系统的构造 第二制冷剂量热器由一组直接蒸发盘管作蒸发器，该蒸发器被悬置在一个隔热压力容 器的上部，电加热器安装在容器底部并被容器中的第二制冷剂( r l l 或者r 1 2 ) 浸没着。 制冷剂流量由靠近量热器安装的膨胀阀调节。为了减少外界热量的影响，膨胀阀与量 热器之间的管道应隔热。量热器的漏热量应不超过压缩机制冷量的5 。 应以0 0 5 k g f c m 2 分度的压力测量仪表测量第二制冷剂压力。并应使第二制冷剂压力不 超过量热器的安全限度。 图2 1 第二制冷剂流量计法 2 3 2 漏热量的标定： 关闭量熟器制冷剂进、出口截止阀后进行漏热量的标定。 调节输入第二制冷剂的电加热量，使第二制冷剂压力所对应的饱和温度比环境温度高 1 5 c ；e 6 ，并保持其压力不变。环境温度应在4 0 c 以下，保持其温度波动不超过- - i c 。 电加热器输入功率的波动应不超过1 ，每隔1 h 测量一次第二制冷剂压力，直至连 续四次相对麻的饱和温度值的波动不超过0 5 时。 漏热系数用下式计算： 7 h 东南大学硕士论文 式中：硒漏热系数；w k q n 标定时输入量热器的电加热量，w ； f d 标定时第二制冷剂压力对应的平均饱和温度，k h 量热器平均环境温度，k ： 2 3 3 试验程序 ( 2 3 ) 压缩机制冷剂吸气压力通过膨胀阀调节，吸气温度由输入给第二制冷剂的电加热量调 节。压缩机制冷剂排气压力通过改变冷凝器冷却水量、换热面积或冷却水温度进行调节， 也由排气管道中压力控制阀调节。在试验周期内，输入电加热量的波动引起压缩机制冷量 的变化应不超过1 。 2 3 4 需要记录的附加数据 量热器出口制冷剂气体压力、温度 膨胀阀前的制冷剂液体压力、温度 量熟器环境温度； 第二制冷剂压力： 输入量热器的电加热量。 2 3 5 制冷量计算 由试验测得的制冷剂流量为 ，l ，。望! 茎! 丝二! ! ! hg2 一h ，2 式中：m f 测量的制冷剂流量， k g s ： q j 输入量热器的电加热量，w ； k 第二制冷剂饱和温度，k h n 量热器出口的制冷剂气体比焓，k j k g h n 膨胀阀前制冷剂液体比焓，k j k g 。 规定工况制冷量： o o = m ( h s l - h s ，) 毒 ( 2 - 4 ) ( 2 5 ) 式中： 0 0 规定 ：况制冷量，w ； k 1 一规定工况下压缩机吸入的制冷剂气体比焓，k j k g ： h s i 一规定_ 丁：况r ，对应与压缩机排气压力的膨胀阀前制冷剂液体比焓，k i k g 8 告 兰 k 笙三矍i ：堡窒壅塑窒黧茎型堡堡望! ! 些墼薹丝。 k 1 一规定工况下压缩机吸入的制冷剂气体比容，m 3 k g 一压缩机吸气口制冷剂气体实际比容，m a k g 。 2 3 s 其魏务耱方法豹翔整 塞、潺热蓉数、霞薰滚爨、裁冷墨豹谤粪公式 袭2 - 2容积式制冷压缩机性熊试验方法的计簿公式 方滚热热茧潺熟系数 露l 冷裁囊袋藏量 援宠王况翱冷壁 a 如t 鲁t 。 m ，。q r + 蟛( n 一s ) 小啪e ，- h 1 1 ) + 鼍 7 h 。2 一矗，2 魏= c ( t l 即，刍。历，一魄“宅。蓑也_ t 2 ) m 1 姨叫，碘g l - h f l ) 毒 b q h = o 8 6 p m 。q t + 嚣i n 一2r jf 。h 9 2 一h ，2 魏= e ( t r 铲。鲁t 。妒鳓l “案攀。 e t z ) m i q o = m r ( h 。l - h f l ) 1 鼍 q h = 驴q 器，掣 0 8 6 p 即兰 d l 、 q o 州， 。1 - h f l ) 毒 d 2 f 酝。繇l 疆) ( 驴b ) 。砘游毒 g 即e t 。驴q 如“卷蓑o r 吒 q o2 m ! ( 以1 - h f a ) 。毒 j 耻鲁 ”，t m ， 1 - ：( h ：- h t ： ) 。- 。k 一 , 口m ( f # 一r ) 】 q o = m r 。1 - i 1 1 1 ) 每 q b = c ( f i - 辫，。扰f 髫2 1 ) + 墨秘r t o ) q o - m 魄t 吨1 ) 普 龟) 辫l x | t t 警t 。 7 矗们一h 9 7 k q h = 0 8 6 p 9 窳辩大学硬i 论文 2 。3 7 第二制冷剂量热器法制冷爨测试不确定魔的影响因素 分橱制冷量岛的不确定度，按煎测量不确定凌的评定与表示( 1 j f l 0 5 9 1 9 9 9 ) 的不遗 漏、不重复原则，需分析影响到制冷量测试结果的各个冈素，然后再根据不确定度传播律， 计算分析得出的制冷量锄的不确定度。依照公式( 2 - 1 ) 、( 2 - 2 ) 、( 2 - 3 ) ，分析得出的影响 因素如图2 ，2 所示： 工况吸气压力 ( 燕发温度k ) t ，实际敷气压力 实际吸气温度 识 k - - 工况壤气温度t 工况聪气压力 ( 蒸发温度k ) 纂= 制冷剂 镌彝温度 圈2 2 不确定度影响关系静树 如图2 2 中所示，焓麓( h g r h n ) 是单位质量制冷髓，是一个把压缩机的质量流擞向制 冷量折算的度量标记，当规定：【况一定麒，焓差是一个定值，跟制冷擞的不确定度没商荧 系。t 麓簸定工况f 懿吸气遵窖，豫班其实是实琢的髂积流量，露( m | 强) ，致l 是辑 算成规定：况下的质鬟流量，因此，致i 是一个折算因子，和焓差一样，警规定工况一定后， k 1 也是定慎。因此，工况吸气压力、工况吸气温度、工况排气压力、二c 况过冷温度四个量 对制冷量不确定度没有影响。 其他参数如量热嚣墩躁压力、量热嚣蕊日温度、电翱热量等实麟测鼙鲍量帮直接秘压 缩视静窭鞴体积流量m r k 穗关，对裁冷蹙有壹接静影响，需要分橱箕不确定凌，分褥传 递关系，分析计算这些因索的制冷量不确定度分量和由这些分量产生的制冷景总不确定度。 这部分内容在本文的第三章和第四章讲述。 图2 2 中，制冷揖计算公式包含的影响因素，都一个个的拎了出米，但是，是不是所 寿夔制冷薰 不确定度的影璃霾素露包含在公式量嚣了，替寨是否定熬。 鹾缩机工况对制冷鬣不确定度豹影响还没有考虑。闭为，在做压缩机性能测试时，实 际的j ：况套偏离规定t 况，工况的差异会导致输气系数的不同，当然输气量、制冷缴也会 1 0 第二章不确定囊和窖簌式隶l 冷趣粒祝往缒试验 不同。很明显，实际一j ：况对制冷量和制冷量的不确定魔有直接的影响。因此，仅仅考虑图 2 2 公式熙的因素，箍不兜糕的。压缩机性能测试需露控制的1 ：况参数主要是吸气压力( 蒸 发浸度) 、骧气滠痉帮攘气疆力冷凝瀵瘦) 。 为了得到完整精确的结果，需要遴过其他的途径来找到这些量和制冷量之间的依交关 系。通常有两种办法：一是通过对压缩机性能的模拟仿真实现，这种办法要求有描述准确 的数学模型；二是通过先测量试验数攒，拟合得出一个数学关系，这种办法需要火援的试 验鼗据。 为了确定捧气鹾力躯控制偏差和溯薰不确定度对潮冷量不确定浚静影响，本文以活塞 式压缩机和滚动转子式雁缩机为对象，采用性能模拟的方法进行分拼探讨，并和螺杆式压 缩机进行对比，这将在本文的第五章详述。 2 。4 小结 容积式压缩机性能测试是研究的本体，不确定度的原理是评定的规则，而软件的编制 是塞现目的戆手段，最终达到不重复、不遗潺、完整、准确的评定骞彀式压缩规性能测试 秘不确定嶷静强标。 东南大学颟士论文 第三章温度、压力、流量的不确定度分析 要分析锖冷压缩机测试系统的不确定度，酋先要确定桶必的测量参数的不确定度。制 冷压缩机测试系统的主要测最参数是温度、聪力、流量等，襁这一章里，本文将分析这些 参数的不确定度的组成和大小。 3 1 温度的不确定度 在文献f 1 8 1 中对温度测最豹仪表和精度有以下要求： 1 ) 饺表：糖奄糙蘧废诗 2 ) 精度： a 量热器的加热或冷却介质和制冷剂的进、出口温度：不确定度_ - - 4 - 0 1 b 冷凝器用于梭核试验时的冷却水温度：不确定度4 - o i v ； c 其恕湿度 不确定瘦圭0 3 ； 3 1 1 热电陬黼度计测温系统误差分析 现在豹压缭极缝能试验参，溢痘测最元转一般翅熟电阻激发计。熟电阻怒嗣某些导钵 域半导俸榜料的瞧阻值睫温度变纯的性质来傲成静滠废测薰敏感蘸锌。撮据容积式苇冷压 缩机性能试验对温度测量的精魔要求，试验中般选用分魔号为p t l 0 0 的铂电阻温度计来 测蛙温度。 a 级精度p t l 0 0 铂电阻的允诲偏差( 在2 0 0 蝤o ) 为f 一( o 1 5 + 0 。0 0 2 1 d ) 。从p t l 0 0 绘蹬戆耩痊霹翱，在o z ：对，镳电阻溅瀑误差簸审，偿基经达到0 。1 5 ，谣麓越误差不包 含= 次仪表所带来的误差，这撼然已经超过帚冷标准所规定的允许误差值。孵决该问题有 一些经验办法【7 】。其中一种办法就是选用计量标定权威部门所推荐的更为凇确的计算公式 米关联铂电阻电阻值与温度的荚系。式( 3 1 ) 是上海市计量技术研究所推荐的p t l 0 0 准确 浚荚联公式。 髯t r o p + + 1 0 。a a ) t 一1 0 “a o - t 2 】 “；( 尺1 0 0 r o - 1 ) 1 0 0 ( 3 1 ) 拶t 1 5 0 7 由式3 1 ，, q - 耀， 是稻、麓”墨静蕊数，瑟t - - f 琊，粒 羁) 。校罐不穗定砖撵 律，首先推导鳓、r ，”r 的灵敏系数。 豢= 1 r o 1 十 + 1 0 - 2 a o - ) - 2 x l o - 4 a 哪 盖。f l o 。4 嚣1 m 盘2 + ( r l e o + 1 0 - 2 墨m 玎弦一】o o & 0 0 0 + d 一2 1 0 。删) 瑶a 】 瓦c g t = 州2 一( 1 + 1 。2 ) f r o a 0 0 0 + d - 2 1 0 - 2 删 x ，所以，量程精度为：1 = 0 0 7 5 3 = - - 4 - 0 0 0 2 2 5 m p a 。在压缩机性 能测试过程中，其状态是稳定的，所以，压力表测试的环境温度变化很小，因此认为环境 温度的影响为2 = 0 。认为压力表的使用时间少于6 0 个月，所以稳定性部分的误差也为 3 = 0 。由电源引起的误差为：4 = o 0 0 5 3 2 0 0 0 2 2 5 = 3 6 1 0 p a 。 吸气压力的总误差为： r ：j ? = ；4 0 0 0 2 2 5 。+ 0 2 + 0 2 + r 3 6 x 1 0 - 6 1 2 0 0 0 2 2 5 m p a 认为服从平均分布，在置信度为9 5 时，包含因子墨= 1 6 5 ， 吸气压力的不确定度为： u ( p s ) - 0 0 0 2 2 5 1 6 5 z 0 0 0 1 4m p r 3 3 流量的不确定度 文献【1 0 】对流量测量的仪表和精度有以下要求： 1 ) 仪表：液体计量容器、流量节流装置和液体流量计。 2 ) 精度： a 量热器加热或冷却介质、制冷剂液体的流量：准确度为测量流量的1 以内。 b 制冷剂气体流量：准确度为测定流量的2 以内。 3 3 1 流量测量的概述 在制冷压缩机性能测试中，通常用以f 的两种类型的流量计来测量流量。 1 4 第三章溢度、艇力、流量的不确定度分析 1 标准h 流装置 峦流体匏一元流动连续方程，截藤丘鳇平均漉遴岛体获渡量戏燕比，于是与溅遮有关 靛各静镌理琨蒙都可鼓翊采度最流量。鲡巢再有流体寝瘦的僖号，倭可得到囊量漉麓。在 速度法流最计中，节流式流量计历史悠久，技术最为成熟，是目前工业生产和科学试验中 应用最广4 泛的一种流龄计。 2 质疑滤攮计( c o f i o l i s l 无论是容获法嚣l 羹诗，还是速凄法浚量诗，彝爨缓鲶出滚簿豹爨壤考麓褥裂蒺繁滚量。 而流体的密度受流体的状态参数影响。这就不可避免的给质量流量的测量带来误差。解决 这个问题的一种方法是同时测量流体的体积流量和密殿戚根据测量得到的流体的压力、温 度等状态参数对流体密度的变化进行补偿。但更理想的方法是直接测缀流体的质量流量， 这毒孛方法瓣物理基磴楚测鐾与流体臻鬟渡量毒关斡携遴量( 舞动量、动譬矩等) ，飙瓣囊揍 得虱葳鬣流量。 3 3 2 标准节流装燮的测量误差 3 3 2 1 节流式流量计 在铃遂孛设置节流传，由于流遴 截瑟豹燮纯，节漉话饕籍滚僖静静压 力不同，此静压差与流体的流量有关， 利用这一物理现象制成的流量计叫节 流式流餐计。 图3 3 节流式流量计 节漉或滚量诗蠹繁溅装耋、压力偿母管路、压差诗秘流量显示攀4 帮势组成，懿潮3 , 3 所示。潮中节流装置包括改变流束截磷的节流 争和敬聪装置。节流式流量计发展较草。另 外，国内外已把虽常用的孔板、喷嘴、文丘利管等节流装置标准化，称为标准节流装置。 采用标准节流装置不需臻进行试验标定，即可保证测擞精度。 3 3 。2 。2 标准节蒎装黧豹涌量误差 流体的流摄方程为； g = 。e a d 2 2 砖p 让 式中： g 流体的质量流量； 流柬膨胀系数； g 瀛豢系数； 卜管道商径； 矿节流前流体密度； 矿一节流前后的压蕺。 ( 3 - 4 ) 式中嚣个参鼗戆测繁舔存在误差。鞭趣，帮接设诗、翻造、安装完全簿台标准，耩瓣 得的流鏊德仍存在误差。予是，根据谈簇传递原理，流爨的相对误差研表示为： 东南丈譬硕士论宠 詈叫e ，2 + 争2 + 4 喾，2 e 2 + 4 ( 1 + 譬八詈) 2 + l 。( 、c 却r 和) 2 + 4 ( 罟) 2 】； ad4a 挣d 式中各项简要分析如下： 1 ) ! 童可由标准中查鞭，其计算公式为 a 标准孔板、角接取压 ( 3 - 5 ) 詈蛐馥2 5 1 1 + 2 声4 + 1 0 0 ( r 。- 1 ) + 芦2 a g r e 。“) 2 + 嘉2 】 ( 蛳 a叫 标准喷嘴、角接取压 仃d a 2 ) ! 羔可由标准中叠瑕，其计算公式为 s 标准孔板、角接取压和法兰取压 口一 生( 丝) 碧。2 蓝多0 7 5 岛 土( 堂) ；0 7 5 托ps 0 8 p 1 ( 3 堪) ( 3 9 ) 3 ) 垒d 为管道壹径栩辩标准误差a 移为工幸# 溢泼下的数值，稽按蓠述要求实测 詈- o 1 ，若。取镑径公称值，詈一t ( o 5 l 。o ) ： 4 ) ! 挚为节流什开孔直径相对标准误熬。d 为工作温殿下的数值，! k ，0 0 5 d d 5 ) 为蹑差卸的稳对标准误差。主要取决于所愆舔差计的精度等级。其值为 1 6 寺扣 醴 & 毗 毗 一带 嚣三章温度、艇力、流量的不确定度分析 ! 生。兰a 蝗( 3 - 1 0 ) 卸3却 式孛： a 压差计精度等级； p 。；i 一联差计量程。 p 一实测压差值。 因为流爨与压差的开方成比例，故小流量时p 很小，将很火囡此节流式流蜒 计涮鬃的流鬣上下限之拢不能大予( 3 4 ) ：1 。 国! 曼为节滤上游流体密壤的穗辩标准误麓。因为p 霹以粳攥敬酒流俸静压力、溢凄查流 p 体性质表得到，故三巴除物性表数攒误差外，还包含温度、压力的测量误麓，敲估计! 曼的 pp 比较复杂。对于液体，当测潺条件! 5 时，三巳。