热泵空气侧换热量测量空气焓差法改进

文章编号:　1005—0329(2006)03—0083—04

热泵空气侧换热量测量空气焓差法改进

钟晓晖,吴玉庭,张行周,王艳红,崔　廷,马重芳

(北京工业大学,北京　100022)

摘　要:　利用空气焓差法进行热泵空气侧换热量测量时,通常采用测流量法测量风的流量和截面平均温度。这种方法受温度测量布点的限制,使精度很难进一步提高,本文对这种方法进行了改进,采用风量测量和风速测量对温度进行加权的方法,并对这两种方法进行了比较、分析。关键词:　热泵;换热量;焓差法

中图分类号:　T Q051.5 文献标识码:　A

Improve of E nthalpy Potential Method for Measuring Air H eat C apacity of H eat Pump

ZH ONG X iao 2hui 1,W U Y u 2ting ,ZH ANG X ing 2zhou ,W ANG Y an 2hong ,C UI T ing ,M A Chong 2fang

(Beijing University of T echnology ,Beijing 100022,China )

Abstract :　When we measure the air heat capacity of heat pump by enthalpy potential method ,the flow rate measuring method was used to measure flow rate and sectional mean temperature of air.This method is limited by temperature measuring stationing.Its preci 2sion is difficult to In this paper ,the method is improved ,we use flow rate measuring method and air velocity weighting temper 2ature method.M oreover ,tw o methods were compared and analyzed.K ey w ords :　heat pump ;heat capacity ;enthalpy potential method

收稿日期:　2005—06—17　修稿日期:　2005—10—28

1　引言目前热泵制热量的测量方法主要为热平衡法和空气焓差法。空气焓差法是利用空气流过制热装置时获得的热量(焓差)与制热装置放热量相等的原理,分别测出进入和离开制热装置放热量,两者相减即为制热量。这种方法既可以进行静态实验还可以进行动态实验,而且结构简单、较容易实现,是目前在空调系统测试中广泛采用的一种方法。测量进出风焓值时,常采用测流量法测量风的流量和截面平均温度,但该方法受温度测量布点所限,精度很难进一步提高。本文对此方法进行改进,采用风量测量和风速测量对温度进行加权的方法,并用换热器水侧焓值进行了校验。2　测试原理和试验装置

211　测试原理

空气焓差法测量制热量的关系式(严格绝热

条件下)为:

Q h =ΔH =G (h 2-h 1)　(kW )

(1)

式中　G ———空气质量流量,kg/s

　h 1,h 2———进、出风空气焓值,k J/kg 湿空气焓值为:

h =1.01+0.001d (2501+1.84t )　(k J/kg )(2)

式中　t ———湿空气的干球温度,℃　d ———湿空气的含湿量,g/kg 干空气

则

Δh =h 2-h 1=(1.01+0.00184d )(t 2-t 1)

(3)

因此,制热量计算的精度取决于空气流量、进出口截面平均温度以及含湿量的测量和计算。

图1所示为管道内某一截面上流体的温度分布。在管内任取一微元面积d F ,则流体的质量流量为ρu d F ,热流量为c p ρtu d F ,通过整个截面的热

流量为

∫

F

c p ρtu

d F ,截面上(按能量平均)的流体

平均温度为t F ,对于常物性流体有:

c p ρt F u m F =c p

ρ

∫

F

tu d F (4)

即 t f =

∫F

ut d F /u m

F

=

∫

f

ut d F /V (5)

式中　u m ———截面平均风速,m/s

　V ———体积流量,m 3/s

　F ——

—风道截面面积,m 2

　u ———截面局部速度,m/s

从上式可以得出各个温度点的权值受其所在

点风速的影响。

图1　管截面流体平均温度的计算示意

212　

试验装置

本文建立了吸风式风洞,并搭建了热泵空气侧换热量测量实验台。图2所示为实验系统,该实验系统主要由风系统、水系统和测量系统三部分组成。

图2　热泵空气侧换热量测量实验台示意

2.2.1　风系统风洞分为入口段、整流段、收缩断、稳定段和

测试段等几个主要部分。测试段安装换热器,测试段后安装孔板流量计,风量通过风机调节阀调节。2.2.2　水系统

其主要包括恒温水槽、循环泵、涡轮流量传感器、管道、阀门及高位水箱等。热水进口温度通过恒温水槽来调节,保证进口水温恒定。热水被循环水泵加压后送至被测换热器中,与空气进行热交换后,进入高位水箱。在循环水泵出口装有涡轮流量传感器,将产生的电脉冲信号通过信号放大器送至流量数字积算仪中,从而直接测量出通过换热器的水流量。在换热器的进出口分别设有混合室,以便准确测量进出口水温。通过调节阀门可以改变系统水的流量,使流经换热器管内水流的速度满足测试工况的要求。

2.2.3　测量系统

其主要包括以下几个部分:(1)温度测量　水侧温度测量采用T 型热电偶,精度可达0.1℃,在换热器进出口水管路上设置混合室,直接测水温;

空气侧温度采用铂电阻,精度可达0.1℃;在进出口截面上各布置9个点,在各小方块中心布点,布点位置如图3所示。

图3　矩形风管测点位置示意