標(biāo)準(zhǔn)散熱器試驗(yàn)臺特點(diǎn)及重復(fù)性測試

摘 要

摘要:分析根據(jù)EN442-2《輻射器和對流器—第二部分:測試方法和等級評定》建立的歐洲標(biāo)準(zhǔn)散熱器試驗(yàn)臺的特點(diǎn)。對試驗(yàn)臺的重復(fù)性進(jìn)行了測試，測試結(jié)果符合EN442-2的要求。A
摘要:分析根據(jù)EN442-2《輻射器和對流器—第二部分:測試方法和等級評定》建立的歐洲標(biāo)準(zhǔn)散熱器試驗(yàn)臺的特點(diǎn)。對試驗(yàn)臺的重復(fù)性進(jìn)行了測試，測試結(jié)果符合EN442-2的要求。
Abstract: The characteristics of European standard radiator test bench built according to Radia­tors and Convectors-Part 2:Test Methods and Rating(EN442-2)are analyzed. The repeatability of the test bench is tested，and the test results meet the re­quirements of EN442-2.
Key words: radiator；thermal output；Europe­ an standard radiator test bench；repeatability
關(guān)鍵詞:散熱器；散熱量；歐洲標(biāo)準(zhǔn)散熱器試驗(yàn)臺；重復(fù)性
1概述
散熱量是供暖散熱器最重要的熱工指標(biāo)之一，因此確定散熱器標(biāo)準(zhǔn)散熱量對散熱器產(chǎn)品的研發(fā)和評定具有重要意義。而在散熱器熱工性能測試中，散熱量的測試難度最大，為規(guī)范散熱器散熱量的測試，國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 13754《采暖散熱器散熱量測定方法》）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN442-2《輻射器和對流器—第二部分:測試方法和等級評定》）均對散熱器散熱量的測試方法進(jìn)行了規(guī)定。我國相關(guān)機(jī)構(gòu)及學(xué)者也對散熱器散熱量的測試方法及測試數(shù)據(jù)的處理方法進(jìn)行了研究[1-8]。
天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院先后根據(jù)GB/T13754，EN442-2分別建立了國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺（測試小室采用風(fēng)冷夾層）、歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺（測試小室采用水冷夾層）。本文分析歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺的特點(diǎn)，對其重復(fù)性進(jìn)行測試。
2歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺的特點(diǎn)
①測試小室
散熱器性能測試必須在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行，因此必須對供熱介質(zhì)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)進(jìn)行精確控制，使供熱介質(zhì)系統(tǒng)的流量、溫度和測試小室的溫度（包括空氣溫度、壁面溫度）穩(wěn)定在所要求的范圍內(nèi)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺的測試小室除地面外其他5面通水，以水冷方式控制測試小室空氣溫度、壁面溫度。國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺采用風(fēng)冷方式的測試小室，冷卻夾層內(nèi)空氣溫度通過制冷設(shè)備、電加熱器控制。由于水的比熱容大于空氣，采用水冷方式的測試小室受外界干擾的影響較小，增強(qiáng)了測試小室的熱穩(wěn)定性，測試小室內(nèi)空氣溫度更加均勻。
②供熱介質(zhì)的加熱設(shè)備
歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺的供熱介質(zhì)加熱設(shè)備采用電磁加熱器，并采取兩級加熱方式，先通過一級加熱器均勻加熱供熱介質(zhì)，再通過二級加熱器精確控制供熱介質(zhì)溫度。電磁加熱器具有良好的加熱均勻性和穩(wěn)定性，可控性好，可靠性高，壽命長，克服了傳統(tǒng)電加熱器的缺點(diǎn)。加熱水箱采用圓柱形，保溫性能優(yōu)異。
③供熱介質(zhì)質(zhì)量流量及溫度測量
供熱介質(zhì)質(zhì)量流量的測量采用稱重法，在一段時間內(nèi)對流過散熱器的供熱介質(zhì)進(jìn)行取樣，然后對取出的水樣進(jìn)行稱重，計(jì)算出這段時間的平均質(zhì)量流量。質(zhì)量流量測量系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、信號采集器、電磁閥驅(qū)動電路、電磁閥、電子天平等組成。電子天平配備RS-232串行通信接口，供熱介質(zhì)質(zhì)量信號通過RS-232串行通信接口直接上傳至計(jì)算機(jī)的COM串行通信接口，通過計(jì)算機(jī)程序讀取接收數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后獲取供熱介質(zhì)的質(zhì)量流量數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)讀數(shù)時間控制精度高達(dá)0.001S，采樣精度非常高。
測量空氣溫度的傳感器采用PtlOO熱電阻溫度傳感器。測量測試小室壁面溫度的傳感器采用美國DALLAS的18B20半導(dǎo)體溫度傳感器，配以分段線性化標(biāo)定和處理的智能溫度變送模塊，分辨率達(dá)到了0.01L
④控制系統(tǒng)
為了避免人為因素干擾，控制系統(tǒng)采用全自動無人值守控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)輸出信號經(jīng)I/O和D/A轉(zhuǎn)換控制相應(yīng)的執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)控溫、計(jì)算、溫度采集、打印測試報(bào)告、顯示過程曲線等功能。電氣控制柜實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)與執(zhí)行元件的強(qiáng)弱電轉(zhuǎn)換。
3重復(fù)性測試
試驗(yàn)臺的重復(fù)性是指在一定時間間隔內(nèi)，對同類標(biāo)準(zhǔn)散熱器進(jìn)行測試，保證測試工況下各測次的大氣壓力修正散熱量與該測試工況下各測次平均大氣壓力修正散熱量之間最大相對偏差在允許范圍內(nèi)的能力。試驗(yàn)臺的重復(fù)性反映了試驗(yàn)臺的穩(wěn)定性，因此試驗(yàn)臺重復(fù)性測試是必要的。GB/T 13754規(guī)定最大相對偏差應(yīng)保證在±2%以內(nèi)，EN442-2規(guī)定最大相對偏差應(yīng)保證在±1%以內(nèi)。
我們對天津市產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術(shù)研究院建立的國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺、歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺進(jìn)行重復(fù)性測試。采用兩種試驗(yàn)臺分別對中心距為400、
200mm輻射式銅鋁復(fù)合散熱器（規(guī)格分別為TLZ-8.3-7.5/4-1.0，TLZ-8.3-7.5/6-1.0、TLZ-8.3-7.5/12-1.0)散熱量進(jìn)行測試，進(jìn)行3種工況的測試，每種工況進(jìn)行5個測次的測試。本文只給出針對中心距為400mm散熱器的國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺、歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺重復(fù)性測試工況數(shù)據(jù)（分別見表1、2)，另外兩種規(guī)格散熱器的重復(fù)性測試工況數(shù)據(jù)不一一給出。
散熱器散熱量φ的理論計(jì)算式為:
表1 針對中心距為400mm散熱器的國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺重復(fù)性測試工況數(shù)據(jù)
 
工況
測次
進(jìn)水溫度/℃
出水溫度/℃
水流量/(m3·h-1)
1
1
94.97
70.01
41.05
2
94.99
70.02
40.56
3
95.01
69.66
39.96
4
94.99
70.00
39.93
5
95.02
70.01
40.23
2
1
74.98
56.97
41.08
2
74.96
56.83
40.57
3
74.98
56.63
39.93
4
75.00
56.68
39.91
5
75.01
56.97
40.28
3
1
55.00
44.83
41.01
2
55.02
44.72
40.54
3
55.02
44.92
39.92
4
55.02
44.88
39.89
5
55.00
44.72
40.20
 
表2  針對中心距為400mm散熱器的歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺重復(fù)性測試工況數(shù)據(jù)
工況
測次
進(jìn)水溫度/℃
出水溫度/℃
水流量/( m3·h-1)
1
1
85.02
75.00
72.36
2
85.62
75.06
69.94
3
85.01
75.02
72.16
4
85.00
74.92
72.17
5
85.01
75.08
72.87
2
1
75.00
65.01
72.32
2
75.01
64.98
69.97
3
75.02
64.98
72.18
4
74.98
65.04
72.12
5
75.06
64.97
72.71
3
1
55.04
45.01
72.36
2
55.95
45.06
69.96
3
55.03
44.99
72.12
4
55.03
44.97
72.15
5
55.02
45.01
72.80
 
 
兩種試驗(yàn)臺的重復(fù)性測試結(jié)果見表3。由表3可知，歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺重復(fù)性測試的最大相對偏差在±1%以內(nèi)，國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺重復(fù)性測試的最大相對偏差在±2%以內(nèi)，均符合要求。
表3   兩種試驗(yàn)臺的重復(fù)性測試結(jié)果
試驗(yàn)臺類型
最大相對偏差/%
中心距400mm
中心距為600mm
中心距為1200mm
國家標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷試驗(yàn)臺
1.21
1.52
1.13
歐洲標(biāo)準(zhǔn)水冷試驗(yàn)臺
0.42
0.32
0.25
 
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王立寧 天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院