空气过滤器性能试验台喷嘴流量测量误差分析

　　随着现代工艺生产和科学实验活动的快速发展，空气过滤器在微电子、医疗、生物实验室等行业都需要达到较高的要求，同时对于常规办公与商场的民用建筑空调系统，也需要空气过滤器滤除空气中的尘埃，空气过滤器测试成为判定过滤器性能的依据．本文的空气过滤器性能测试实验台采用精确度高、测量范围广、测量简便的喷嘴组作为风量测量装置．目前关于喷嘴流量测量装置的计算与误差分析的文献均以简化或者设定喷嘴入口处空气密度来计算［１－４］，为了计算分析喷嘴流量测量装置的测量误差，本文根据喷嘴流量计算方法与误差分析原理，采用Ｍａｔｌａｂ软件分项计算讨论了喷嘴直径的加工误差、喷嘴两端静压差、喷嘴前静压力、干球温度、相对湿度以及环境大气压力对喷嘴流量测量结果的影响．

　　１　喷嘴测量风量的计算

　　１．１　空气过滤器性能测试实验台简介

　　空气过滤器试验台是根据欧洲标准ＥＮ　７７９—２００２及中国制冷空调工业协会标准《一般通风空气过滤器性能实验方法》（ＣＲＡＡ　４３２—２００８）搭建的测试装置，除了可以测试各种一般通风空调空气过滤器（Ｇ１—Ｆ９级）的性能（效率、阻力及容尘量），通过增加部分附件还可对风机－过滤单元（ＦＦＵ）以及其他空调通风部件（如风口、阀门、变风量ＶＡＶ（ｖａｒｉａｂｌｅ　ａｉｒ　ｖｏｌｕｍｅ）末端装置等）进行性能试验研究［５－６］．图１为空气过滤器性能测试实验台示意图，其中流量测试装置采用１个直径为２２５ｍｍ与４个直径为８０ｍｍ的标准长径低比值喷嘴，通过改变风机频率和喷嘴开启数量来达到受试过滤器的需求风量．

　　１．２　空气流量测量计算

　　根据美国采暖、制冷与空调工程师学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　ａｎｄＡｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）的ＡＳＨＲＡＥ　４２．１标准，通过单个喷嘴的空气流量按下式计算［７］：

　　式中：Ｑｘ为单个喷嘴的流体流量，ｍ３·ｈ－１；Ｃ为喷嘴流量系数；Ａｘ为喷嘴喉部面积，ｍ２；Ｙ为膨胀因子；ΔＰ为喷嘴前后两端的静压差，Ｐａ；ρｘ为喷嘴喉部的空气密度，ｋｇ·ｍ－３．

　　膨胀因子Ｙ可按下式计算［７］：

　　式中：β为喷嘴喉部直径ｄｘ与风量测量静压室直径Ｄ的比值，即β＝ｄｘ／Ｄ；α为喷嘴喉部断面空气压力与喷嘴入口断面空气压力比值．