CN110672345A - 一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统及方法,包括:压降测试机构,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的出风压降,还包括:风速测试机构,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口风速;温度测试机构用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口温度;数据采集机构,用于采集所述风速测试机构、温度测试机构和压降测试机构所测得的数据。本发明提出了一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,该系统集硬件设施与软件设施于一体,用于对露点蒸发水冷空调风口的干球温度、湿球温度、风速、压降和功率这些基本物理量的测量;同时,本发明提出了基于该系统的评估方法,对露点蒸发水冷空调的综合性能进行评估。

Description

一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统及方法
技术领域
本发明涉及空调性能测试领域,具体的,涉及一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统及方法。
背景技术
目前尚未有过对逆流式露点蒸发水冷空调测试系统的专门研发与集成,传统的压缩机空调不需要专门的测试系统来测试温度,风速,湿度,湿球效率,压降等参数,所以前市场上存在的空调性能测试台的测量要求和测量的实验因素达不到逆流式露点蒸发水冷空调的要求,目前也从未有人研发过逆流式露点蒸发水冷空调的测试系统。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一是提供一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,该系统集硬件设施与软件设施于一体,用于对露点蒸发水冷空调风口的干球温度、湿球温度、风速、压降和功率这些基本物理量的测量;目的之二提出了基于该系统的评估方法,对露点蒸发水冷空调的制冷量、制冷效率、湿球效率、露点温度、干湿流量比、舒适度、露点温度进行评估。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,包括:压降测试机构,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口压降,还包括:
风速测试机构,设置于所述压降测试机构一侧,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口风速;
温度测试机构,与逆流式露点蒸发水冷空调的风口连接,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口温度;
数据采集机构,设置于所述风速测试机构一侧,用于采集所述风速测试机构、温度测试机构和压降测试机构所测得的数据。
进一步,所述压降测试机构、风速测试机构和数据采集机构均设置于箱体内部。
进一步,所述压降测试机构包括2个微压差传感器,所述微压差传感器通过软管与逆流式露点蒸发水冷空调的风口连接。
进一步,所述风速测试机构包括3个的速度传感器。
进一步,所述数据采集机构包括采集卡I、采集卡II、采集卡III和控制器。
进一步,所述温度测试机构包括3个温度传感器组,所述温度传感器组的一端与逆流式露点蒸发水冷空调的风口连接,另一端与采集卡III连接。
进一步,所述温度传感器组包括电阻丝I和电阻丝II,分别用于测量干球温度和湿球温度。
进一步,还包括散热机构,所述散热机构包括设置于所述箱体内部的散热风扇和设置在所述箱体侧壁上的多个散热孔。
进一步,所述箱体的侧壁设置用于穿过所述软管的软管出口;穿过所述速度传感器接线的速度传感器接线出口;穿过所述温度传感器组的电阻丝出口。
基于一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估方法,所述评估方法具体为:
S1:采集周期内每个时间间隔点处的温度测试机构所采集的露点蒸发水冷空调的干球温度ta和湿球温度tw;压降测试机构所采集的压降Δp;速度测试机构所采集的速度v;功率P 数据,并求取平均值;
S2:基于S1,计算露点蒸发水冷空调每个出风口的相对湿度U:,具体为:
式中:ew为湿球温度下的饱和水汽压;es为干球温度下的饱和水汽压;A为干湿球系数;p 为气体总压力,一般为101325Pa;
干湿球系数A在实际使用中用下面的经验公式来计算。
饱和水汽压Es可由修正的Tetens公式得到,即:
即可将相对湿度U转化为只与风速v,干球温度ta,湿球温度tw的有关的量,因而可以求出风口的相对湿度U;
S3:计算出风口的露点温度Td、湿球效率εwb和露点效率ε;
S4:进一步得到计算得到制冷量Q、制冷效率η和舒适度指数DI。
所述舒适度指数的计算方法具体为:
DI=ta-(0.55-0.55U)(ta-58)
其中:ta为空调出风口的干球温度,U为空调出风口的相对湿度。本发明的有益效果是:
本发明提出了一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,该系统集硬件设施与软件设施于一体,用于对露点蒸发水冷空调风口的干球温度、湿球温度、风速、压降和功率这些基本物理量的测量;同时,本发明提出了基于该系统的评估方法,对露点蒸发水冷空调的综合性能进行评估。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述,其中:
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明提出了一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,如图1所示,包括:压降测试机构1,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的出风压降;风速测试机构2,设置于压降测试机构1一侧,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的出口风速;数据采集机构3,设置于风速测试机构2一侧,用于风速测试机构2、温度测试机构和压降测试机构1所测得的数据。压降测试机构1、风速测试机构2和数据采集机构3均设置于箱体5内部,箱体5采用铝合金材料,轻盈便捷。
还包括温度测试机构,温度测试机构包括3个温度传感器组,每个温度传感器组包括电阻丝I和电阻丝II,分别用于测量风口的干球温度和湿球温度。
压降测试机构1包括两个微压差传感器,微压差传感器用于测量露点蒸发水冷空调的三个风口之中的两个风口之间的压降,将微压差传感器的软管插入风口即可,使用2个微压差传感器就能测出3个风口中任意两个风口之间的压降。软管与微压差传感器微压差传感器的接头11连接,穿过软管出口12,与空调的出风口连接,本发明中软管出口设置为4个,这是因为每个微压差传感器设置两个微压差传感器接头11,每个微压差传感器接头11设置两个软管,每两个软管接入不同的风口,这样就可以使用2个微压差传感器就能测出3个风口中任意两个风口之间的压降。
风速测试机构2包括与逆流式露点蒸发水冷空调的3个速度传感器,3个速度传感器分别测量露点蒸发水冷空调三个风口的风速,将速度传感器的探头穿过速度传感器接线出口6 插入风口即可。
数据采集机构3包括采集卡I、采集卡II、采集卡III和控制器,采集卡I、采集卡II、采集卡III插入控制器的卡槽,数据采集机构3与压降测试机构1、风速测试机构2、温度测试机构的集成思路是:2个微压差传感器用24V电源盒供电,其将压降信号转化为电压信号,通过2个BNC接头接入一个采集卡I,3个速度传感器用24V电源盒供电,其将风速信号转化为电压信号,通过3个BNC接头接入采集卡II,电阻丝I和电阻丝II一端与风口连接,将温度信号转化为电阻信号,另一端穿过电阻丝出口,通过37芯DSUB接头接入采集卡III,采集卡I、采集卡II、采集卡III插入控制器的卡槽,并用24V电源给控制器供电,功率表单独安装在测试箱内,不与箱内其它设备进行连接。采集到所有信号后,将这些信号汇聚到控制器中,在通过type C接线接入计算机。
3个24V电源盒设置在箱体5内部,由于运行时会产生大量的热量,因此设置在散热风扇41旁边。箱体5的左侧壁构造为向左凸起,因此与箱体5留有空间,当不进行测量时将速度传感器,压降传感器的探头和微压差传感器软管的储存区,统一安放置此处。
由于系统运行过程中会发热,因此设置了散热机构4,散热机构4包括设置于箱体内部的散热风扇41和设置在箱体5侧壁上的多个散热孔42。
本系统还包括软件设施,软件设施分为数据采集和数据处理,其程序是通过labview进行编写。硬件设施测量的信号与计算机程序之间通过FPGA进行通讯,再通过FIFO即先进先出法进行图形化显示,观察空调运行过程中各参数瞬态变化的过程,同时对数据进行简单的线性处理以达到对传感器校准的目的,当通过显示的图像观察到采集的数据比较稳定的时候,点击按钮开始保存采集的数据,以确保采集到的数据是露点蒸发水冷空调稳定工作状态下的,也能使后续数据处理计算出的空调性能参数更加可靠。
基于上述评估系统的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估方法,评估方法具体为:
S1:采集周期内每个时间间隔点处的露点蒸发水冷空调的干球温度ta,湿球温度tw,压降Δp,速度v和功率P数据,并求取平均值;
S2:基于S1,计算露点蒸发水冷空调每个出风口的相对湿度U:,具体为:
式中:ew为湿球温度下的饱和水汽压;es为干球温度下的饱和水汽压;A为干湿球系数;p 为气体总压力,一般为101325Pa;
干湿球系数A在实际使用中用下面的经验公式来计算。
饱和水汽压Es可由修正的Tetens公式得到,即:
即可将相对湿度U转化为只与风速v,干球温度ta,湿球温度tw的有关的量,因而可以求出风口的相对湿度U;
S3:计算出风口的露点温度Td、湿球效率εwb和露点效率εdp,具体为:
Td=b/[a/log(e/6.11)-1]
当t>0℃时,a=7.5,b=237.3,其中e=U*Es,相对湿度U和饱和水汽压Es在上面求解相对湿度的过程中已经给出,风口的露点温度Td即可求出,可以算出湿球效率εwb和露点效率εdp,具体为:
S4:进一步得到计算得到制冷量Q、制冷效率η和舒适度指数DI,具体为:
制冷量Q可通过比热容公式cmΔt计算出,空气的比热容c在一般情况下可视为常数,空气的质量m可由
m=ρV
得到,空气的密度ρ在一般情况下可视为常数,单位时间内通过风口的体积V可由
V=v*A
计算出,其中v为速度,A为风口横截面积。从而可以进一步求出制冷效率η,计算公式为η=Q/P
其中功率P为测量的基本量。空调中流动的空气可以看作是不可压缩气体,故可以算出空调中干湿通道的流量比R
R=Av1/Av2=v1/v2
舒适度指数DI是描述气温和湿度对人体的综合影响指标之一,其计算公式为:
DI=ta-(0.55-0.55U)(ta-58)
其中:ta为空调出风口的干球温度,U为空调出风口的相对湿度。
以上即为根据热力学流体力学等理论公式将硬件设施测量的基本参数进行运算的过程,通过这些计算可以得到露点蒸发水冷空调工作时的制冷量Q,制冷效率η,湿球效率,露点效率,干湿流量比R,压降损耗Δp,风口湿度U和舒适度指数DI,以上计算过程通过程序编写完成,并通过软件界面显示,从而让人更为直观的了解露点蒸发水冷空调的各项性能。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:包括:压降测试机构,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的出风压降,还包括:
风速测试机构,设置于所述压降测试机构一侧,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口风速;
温度测试机构,与逆流式露点蒸发水冷空调的风口连接,用于测试逆流式露点蒸发水冷空调的风口温度;
数据采集机构,设置于所述风速测试机构一侧,用于采集所述风速测试机构、温度测试机构和压降测试机构所测得的数据。
2.根据权利要求1所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述压降测试机构、风速测试机构和数据采集机构均设置于箱体内部。
3.根据权利要求2所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述压降测试机构包括2个微压差传感器,所述微压差传感器通过软管与逆流式露点蒸发水冷空调的风口连接。
4.根据权利要求1所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述风速测试机构包括与3个的速度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述数据采集机构包括采集卡I、采集卡II、采集卡III和控制器。
6.根据权利要求1所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述温度测试机构包括3个温度传感器组,所述温度传感器组的一端与逆流式露点蒸发水冷空调的风口连接,另一端与采集卡III连接。
7.根据权利要求6所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述温度传感器组包括电阻丝I和电阻丝II,分别用于测量干球温度和湿球温度。
8.根据权利要求2所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:还包括散热机构,所述散热机构包括设置于所述箱体内部的散热风扇和设置在所述箱体侧壁上的多个散热孔。
9.根据权利要求6所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统,其特征在于:所述箱体的侧壁设置用于穿过所述软管的软管出口;穿过所述速度传感器接线的速度传感器接线出口;穿过所述温度传感器组的电阻丝出口。
10.基于如权利要求1-9任一所述的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估系统的一种逆流式露点蒸发水冷空调性能评估方法,其特征在于:所述评估方法具体为:
S1:采集周期内每个时间间隔点处的温度测试机构所采集的露点蒸发水冷空调的干球温度ta和湿球温度tw;压降测试机构所采集的压降Δp;速度测试机构所采集的速度v;功率P数据,并求取平均值;
S2:基于S1,计算露点蒸发水冷空调每个出风口的相对湿度U:,具体为:
式中:ew为湿球温度下的饱和水汽压;es为干球温度下的饱和水汽压;A为干湿球系数;p为气体总压力,一般为101325Pa;
干湿球系数A在实际使用中用下面的经验公式来计算。
饱和水汽压Es可由修正的Tetens公式得到,即:
即可将相对湿度U转化为只与风速v,干球温度ta,湿球温度tw的有关的量,因而可以求出风口的相对湿度U;
S3:计算出风口的露点温度Td、湿球效率εwb和露点效率ε;
S4:进一步得到计算得到制冷量Q、制冷效率η和舒适度指数DI;
所述舒适度指数的计算方法具体为:
DI=ta-(0.55-0.55U)(ta-58)
其中:ta为空调出风口的干球温度,U为空调出风口的相对湿度。
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