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吸油烟机空气性能的孔板流量计与喷嘴节流两种测试方法

作者: 来源: 发布时间:2017-12-06 09:57:02
摘要:本文对吸油烟机空气性能的孔板流量计与喷嘴节流两种测试方法的原理进行简要介绍,并对两种测试方法得到的结果进行对比分析。
 
1引言
        空气性能是吸油烟机的主要性能指标之一。对普通消费者而言,一台吸油烟机吸油烟效果的好坏,很大程度上取决于吸油烟机空气性能的高低。空气性能指标是在吸油烟机生产厂商在设计开发和制造过程中关注的重点。对于外排式吸油烟机的空气性能,国际上通常有两种测试方法,一种是GB/T7713-2011附录C:外排式吸油烟机空气性能试验方法,业内称之为孔板流量计式测试方法;一种是IEC61591:1997+ Al :2005中Volumetric airllc、部分,业内称之为喷嘴式测试厉法。这两种测试方法的测试原理及评价指标均有所不同。本文旨在对两种测试方法的环境、设备及原理进行简要介绍,并对两种测试方法得到的结果进行对比分析。
 
2测试环境及原理
        2.1孔板流量计式测试方法
        GB/T 17713-2011附录C:外排式吸油烟机空气性能试验方法参考了GB/T 14806-2003《家用和类似用途的交流换气扇及其调速器》附录A中A.3的内容,测试环境如图1所示:
外排式油烟机空气性能试验装置
        本试验应在环境温度为20℃士50C,相对湿度不大于85%,无外界气流和热辐射的实验室内进行。其测试原理及主要步骤为:
        a)测量环境温度及气压,并将空气密度换算为标准空气状态(环境温度0。二200C,大气压力NO=  101315p.,,相对湿度h = 400C,密度p  =1 .205一81 cg/n13;
        1) )根据减压桶内计示静压及空气密度(标准空气状态下),计算该工况点下的风量和全压;
        (:)将测得的静压值及全压值换算为空气标准状态,并计算各工况点的全压效率。
        2.2喷嘴式测试方法
        IEC61591:1997+Al:2005中Volumetric: airflow部分参考了ISO 5167一1中的内容。其测试环境如图2所示:
喷嘴式空气性能测试设备
        本试验要求的环境温度为20℃士5 0C,与孔板流量计式测试环境相同,对大气压和湿度等并无要求。在实际测试中,可以参照上文孔板流量计式测试环境。其测试原理及主要步骤为:
        a)测量环境温度及气压,并将空气密度换算为标准空气状态(环境温度00 = 20 0C,大气压力pt10 = 101315pa,相对湿度hu = 40%,密度pn1 .20518k扩m3ni);
        1))通过压力补偿室内的静压计和差压计读取静压值及差压值,并根据差压值和该工况下喷嘴出口直径计算此时的风量;
        (:)将测得的静压值换算为空气标准状态,并计算各工况点的气动效率(Fluid Dynamic Efficiency) o
        
        2.3两种测试方法的异同
        2.3.1测试原理
        孔板流量计式和喷嘴式两种吸油烟机空气性能测试方法,都利用了流体力学中伯努利方程这一基本理论。理想流体的伯努利方程为:
                                                                n 2
                                                          f刃n
                  z+Pg+了=L其中:。gz代表单位重力流体的位能,或简称位置水头;代表单位重力流体的压能代表单位重力流体的动能,也简称速度水头。根据这一方程,可以推导出在管道中安装一个过流断面略小些的节流元件,使流体流过时,速度增大、压强降低。利用节流元件前后的压强差来测定流量的仪器叫做节流式流量计。工程上常用的有孔板流量计流量计、喷嘴流量计及文丘里流量计。GB 17713和IEC 61591中分别利用了孔板流量计式流量计和喷嘴式流量计的测试方法,孔板流量计式和喷嘴式测试设备因此而得名。
 
        2. 3. 2评价指标
        两种测试方法的评价指标有较大区别。GB 17713中对空气性能的指标如表1所示:
 
        需要指出的是,根据测试原理与IEC标准中的定义,上文中提到的气动效率均是按照静压值进行计算。而国标中效率值是按照气体的全压值进行计算,这也是两种测试方法之间的不同之处。
 
3数据对比分析
        通过上文的论述可以知道,IEC和GB在测试方法和评价指标上均有一定的差异,测试结果互相之间没有很强的关联性,也无法进行互相转换。但是,喷嘴式测试设备在测量静压值的同时在测试报表上也会给出各测量点的全压值。因此,通过对IEC喷嘴式测试数据进行处理分析,可以得到被测油烟机的全压效率等国标中要求的指标。本章将这一其过程做简要介绍,并将换算得到的值与在孔板流量计式设备上测得的值进行对比。
孔板流量计在油烟机最佳效率点下气动效率
        3. 1  P一Q曲线拟合
        在GB中,静压和全压效率两个指标均为风量7 rn3/niin下的对应值,因此需要将各测试点下的数据进行拟合并给出函数关系式。为保证精度,对风量、静压、效率进行最高次数为4次的最小二乘拟合,得到静压、效率与风量的关系函数。拟合结果如图4、图5所示。
        可以看到,所有实测点均在拟合曲线附近,表明拟合数据比较准确。
 
4结束语
        本文对吸油烟机空气性能两种测试方法的环境、设备及原理进行简要介绍,并对两种测试方法得到的结果进行对比分析。给出了两种设备在相同测试条件下的结果相对值及不确定度。这种差异是由两种测试方法的原理决定的,与被测设备性能和测试环境无关。因此,在测试设备使用过程中,需要定期校准,以保证测试结果的精度及可靠 o

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