空气焓差法试验台技术难点和应对策略

空气焓差法试验台技术难点和应对策略
摘要 焓差法是热交换设备换热量等热工特性测量的基本方法。焓差法试验台虽
然技术相对成熟，并在国内的空调设备生产厂家得到广发应用，但在很多焓差试
验台仍然存在大量的技术问题没有很好的解决，造成试验台测试结果的偏差，导
致空调产品质量参差不齐。本文通过介绍空气焓差法试验台的基本原理，以风机
盘管房间焓差法试验台为例，指出了焓差法试验台在技术上经常出现的一些问
题，并针对技术难点提出相应的解决方案。
关键词 焓差试验台，湿球温度，漏热量，漏风量，不确定度
0 引言
空气焓差试验台常常用来测试热
交换设备的热工性能，由于其低成本、
操作维护简便等特点，广泛地用于空
调器的测试中。其中，用于风机盘管
等空调器的焓差试验台国外早在五十
年代就已经研制成功并投入使用。在
我国，1972 年开始研制生产风机盘管，
但直到八十年代中期才开始设计用于
检测的焓差法试验台。
空气焓差法是利用测量室内侧空
调器机组进风口、出风口干湿球温度
和通过的空气质量流量来计算相应的
空调器机组的制冷或制热能力。如图 1
所示，将被试机组 5 按实际工程安装
状态安装在恒温恒湿小室内，与风量
测量段连接好。调节变频风机 8 的风
量，设定被试机组出口静压为所要求
的静压值
（由压差
计
4 测
量）。被试
机组出口
静压

也可以采用电动执行器配合风阀来实
现。此时，通过被试空调机组的风量，
可由压差计 3 读取喷嘴 6 前后的静压
差值和该点温度通过计算得到。采样
1.空气预处理机组
2.均流孔板
3.喷嘴前后差压测量压
差计
4.静压测量压差计
5.被试机组
6.喷嘴
7.混流器
8.辅助风机
9.出口温度采样风机
10. 出口温度采样风管
11.进口温度采样风管
12.大气压力计
13.出口干湿球测量装置
14.进口温度采样风机
15.进口干湿球测量装置
7
5
11
15
14
10
12
13
9
6
8
4
3
2
1
B
P
P
风机 13 和 15 将被试机组进口、出口
空气在一定风速（3.5－10m/s）下吸
入干湿球温度测量装置，读取干湿球
温度和大气压力计 12 的读数，就可算
出进口、出口空气的焓差。
空气预处理机组 1 用于保证小室
维持在设定的温度和湿度的工作状态
下，即保证被试机组进口空气稳定在
设定的工作状态点。空气预处理机组
从下到上依次由风机、表面空气冷却
器、电加热器和加湿器组成，处理后
的空气经过均流孔板 2 返回恒温恒湿
小室，在保证小室内恒定的温度湿度
外，还提供了稳定均匀的温度场。
图 1 空气焓差法试验台基本原理
1. 焓差试验台测量精度的影响因素
1.1 湿球温度测量的偏差
从焓差试验台的基本原理可以看
出，湿球温度的测量对焓差法精度的
影响最为显著，因为湿球温度直接影
响到对应空气状态点的焓值。以下是
影响湿球温度测量的几个主要方面。
1.1.1 采样风速的影响
湿球温度的测量必须在适当的吹
向湿球的风速下进行，并且，只有在
足够长的时间后，湿球蒸发达到平衡，
测量才是准确的。采样的风速必须在
一定范围之内。对于水银温度计和其
他直径相近的温度探头，合适的风速
为 3.5m/s～10m/s，推荐值为 5m/s，
以保证精确的测量。对于直径较小的
温度探头，比如热电偶和热敏电阻，
风速应适当地减小，当然，这需要标
定和校准。
由图 2[3]（在干球温度 27.0℃，
湿球温度 19.0℃下测量）可知，当风
速达到 5m/s 以上时，空气焓值随风速
变化很小，并趋于稳定。而风速过大
时，可能会把湿球纱布吹出，或容易
吹干。所以，通常选用 5m/s 做推荐采
样风速。
图 2 风速对焓值的影响
1.1.2 湿球纱布的影响
用作湿球纱布的材料最好是柔
软、网纹整齐的纯棉纱布。使用之前，
纱布必须整个清洗干净或在蒸馏水中
煮沸。包裹时保证纱布与温度计表面
接触良好。长期使用，由于水质不纯
净，纱布表面会结垢，影响与温度计
的换热。所以经常更换纱布非常重要。
湿球纱布的包裹也非常重要，方法详
见参考文献[2]。浸润湿球纱布的水，
推荐使用没有杂质的二次蒸馏水或去
离子水，而不宜使用市场上出售用来
饮用的纯净水，因为纯净水中含有大
量的矿物质，不是真正意义上的“纯
净水”，容易在纱布上结垢。
1.2 风量测量的偏差
试验室测量风量有很多种方法[4]，
其中，通过测量喷嘴前后静压差来计
算风量是公认比较准确而且操作方便
的方法，其单个喷嘴风量的计算公式
是：
…………………
n
n
n
P
CA
L



2
（1）
当采用多个喷嘴时，风量等于各
单个喷嘴测量的风量总和
。
L
其中：
n ——流经每个喷嘴的风量，
L
m³/s；
——流量系数，与喷嘴喉部空
C
气的雷诺系数 Re 有关；
n ——喷嘴喉部面积，m²；
A
P ——喷嘴前后的静压差或喷

嘴喉部的动压，Pa；