空調(diào)用水冷式表冷器試驗(yàn)方式-研究

1、空調(diào)用水冷式表冷器試驗(yàn)方式-研究            提要本文以正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論為基礎(chǔ)，介紹空調(diào)用水冷式表冷器的熱工性能試驗(yàn)方法，回歸出另一種形式的傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式。該公式較原有經(jīng)驗(yàn)公式概念清楚、使用方便、精度較高。該實(shí)驗(yàn)方法較常規(guī)試驗(yàn)方法完整性更強(qiáng)，目的性明確，且實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少。一、傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)學(xué)模型目前，水冷式表冷器的傳熱系數(shù)K多整理成以下形式的經(jīng)驗(yàn)公式： 相關(guān)系數(shù)R=0.995(2)變水量試驗(yàn)工況：（t1=25，ts1=17.9，tw1=10，風(fēng)量Ga=779

2、.39kg/h） 0.3880.5820.7760.9701.1641.5521.941K測15.51917.25319.10019.49120.72722.62022.950K=19.86650.2512 相關(guān)系數(shù)R=0.993(3)變ts1試驗(yàn)工況：（t1=25，W=400 kg/h, Ga=779.39kg/h）ts11818.4719.6120.1121.0421.76K測18.6419.7723.3225.1328.5631.21相關(guān)系數(shù)R= - 0.9994根據(jù)這一情況，筆者認(rèn)為可將水冷式表冷器的傳熱系數(shù)K值經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)學(xué)模型確定為： 圖1輸入?yún)?shù)是影響水冷式表冷器K值的外部參數(shù)，

3、而影響K值的其它諸因素，即表冷器的片型、片材、管材、肋管的結(jié)構(gòu)型式、片間距以及加工工藝等則表現(xiàn)在黑匣子的內(nèi)部。而這些影響因素的存在，正好說明通過實(shí)驗(yàn)確定水冷式表冷器K值經(jīng)驗(yàn)公式的必要性。外部參數(shù)t1，ts1是表冷器進(jìn)口的空氣參數(shù)，用它們可以確定表冷器進(jìn)口空氣狀態(tài)的焓值i1。由于在空調(diào)應(yīng)用范圍ts1與i1間有一定的關(guān)系，所以可用ts1代替進(jìn)口空氣參數(shù)。這樣不僅可減少試驗(yàn)工作量，且消除了交互作用的影響。因而有可能用K=f（ts1，vy，tw1，）代替原來的K=f（vy，）函數(shù)關(guān)系，作為傳熱系數(shù)K的數(shù)學(xué)模型。與原來的模型比較，該模型有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）ts1，vy，tw1，四個(gè)參數(shù)都是水冷式表冷器

4、的直觀輸入變量，而析濕系數(shù)是不易確定的間接參數(shù)，確切地說，它也是黑匣子的輸出結(jié)果，而不是輸入?yún)?shù)。（2）上述四個(gè)變量都是獨(dú)立的，而是vy，ts1， tw1的相關(guān)變量。（3）從使用角度看公式（2）比公式（1）要方便得多。二、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)如果對方程式（2）進(jìn)行對數(shù)變換則有：lnK=lnC0+ C1lnts1+ C2lnvy+C3lntw1+ C4ln (3)令y= lnK，x    2007-05-12        1= lnts1，x2=lnvy，x3=lntw1，x4=ln

5、，b0= lnC0，bi= ci，（i=1，2，3，4）則公式（3）可寫成： 圖2 上面分析只說明了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工況點(diǎn)的合理性，還需進(jìn)一步用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論分析回歸方程與試驗(yàn)結(jié)果的擬合程度和回歸方程的適用范圍。方差分析是將由因子水平的變化所引起的試驗(yàn)結(jié)果的差異與實(shí)驗(yàn)過程中誤差造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異區(qū)分開來的數(shù)學(xué)工具。方差分析是用計(jì)算的F比（因子水平的改變引起平均偏差平方和與誤差的平均偏差平方和的比值）和數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中的F分布表進(jìn)行比較，判斷出信度顯著性，就是F檢驗(yàn)問題。一般F比> F0.01說明該因子水平的改變，對試驗(yàn)結(jié)果有高度的顯著性，記作"*"； F0.01<

6、 F比< F0.1說明該因子水平的改變對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，記作"#"。上面的F0.01，F(xiàn)0.05， F0.1分別是信度為0.01,0.05和0.1的F值。F檢驗(yàn)的結(jié)果雖然能判斷回歸方程在實(shí)驗(yàn)工況點(diǎn)上與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擬合程度，但是既使擬合得很好，也還不能證實(shí)在被研究的區(qū)域內(nèi)部矛盾回歸方程與實(shí)驗(yàn)值同樣擬合得好，既不能證實(shí)這個(gè)回歸方程與實(shí)驗(yàn)植同樣擬合得好，既不能證實(shí)這個(gè)回歸模型是好的。因此有必要在零水平（0，0，0）處，安排重復(fù)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行t值檢驗(yàn)（判斷零水平處實(shí)驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值與所得的回歸方程中的常數(shù)項(xiàng)是否有顯著差異），如果t檢驗(yàn)在信度上通過，說明回歸公式適用于被研究的

7、整個(gè)區(qū)域，回歸模型正確。否則，說明回歸公式不夠確切，必須建立高次的回歸方程模型。就實(shí)驗(yàn)工況點(diǎn)安排來說，試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)大于正交表中的實(shí)驗(yàn)次數(shù)。    三、水冷式表冷器的小樣試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析下面將對一水冷式表冷器小樣，依全面實(shí)驗(yàn)的方法安排試驗(yàn)工況，并驗(yàn)證回歸模型的正確性。1試件的技術(shù)條件及試驗(yàn)工況范圍安排：（1）試件技術(shù)條件幾何尺寸 595mm×200mm×2排片數(shù) 258片 片厚 0.2mm片間距 23mm片的形式 平鋁片雙翻邊片的幾何尺寸 200×69.28mm管材 銅管?1.6×0.5mm傳熱面積 6.1555m2迎風(fēng)

8、面積 0.1214m2通水?dāng)嗝娣e 0.0001767m2(2)試驗(yàn)工況范圍 （3）正交試驗(yàn)安排（見表3） 表3試驗(yàn)工況因子tsqvytw1w1/2實(shí)施飽和型備注123456789101112131415161711111111-1-1-1-1-1-1-1-111111-1-1-1-11111-1-1-1-11 11-1-111-1-111-1-111-1-11 1-11-11-11-11-11-11-1    2007-05-12        1-10*· 注：表

9、中1為因子的上水平，-1為因子的下水平，0為零水平。為1/2實(shí)施試驗(yàn)工況點(diǎn)。*為飽和型試驗(yàn)工況點(diǎn)。·該試驗(yàn)工況點(diǎn)因?qū)嶒?yàn)臺故障未作，也未參加數(shù)據(jù)處理。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析由于實(shí)驗(yàn)難以作到嚴(yán)格正交，且該飽和型設(shè)計(jì)不正交，并為防止因試驗(yàn)工況點(diǎn)的誤差，引起壞值剔除，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用多元線性回歸方程處理。然后進(jìn)行方差分析，最后給出回歸方程在試驗(yàn)工況點(diǎn)上計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的百分比偏差。計(jì)算程序框圖如下：下面介紹計(jì)算分析結(jié)果：（1）全面實(shí)驗(yàn)回歸分析水冷式表冷器的回歸公式為： K=5.9057ts10.5544 vy0.3706 tw1-0.1112 0.2743方差分析結(jié)果（見表4） 表4F（ts

10、1）F（vy）F（ tw1）F（）F比 121.453.221.7192.6F0.015.995.995.995.99顯著性*全面試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)F檢驗(yàn)看到F比均大顯著性為0.01時(shí)F臨界值，故回歸方程有高度顯著性，每個(gè)因子都是不可少的。t檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算在=0.05水平上成立，說明整個(gè)試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)回歸方程是正確的。將實(shí)測值與用（4）式計(jì)算值比較，其相對偏差均小于±5%，見表5。表5序號實(shí)測值回歸方程計(jì)算值相對誤差（）1234567891011121314151627.12134.35827.38227.69422.41328.92935.82629.52031.62033.1124.27526.46229.25031.51124.03029.46326.2