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空气净化器检测用环境试验舱混合度测量不确定度分析http://www.jiuliangmei.com/
信息来源:http://www.jiuliangmei.com/ 发布时间:2019/5/20 TAGS:$cvcvtt$

JINNIANLAI, WUMAITIANQIDEJIAZHONG, YINFALERENMENDUIYUKONGQIZHILIANGDEGUANZHU, TONGSHIRANGRENMENYISHIDAOSHINEIKONGQIZHILIANGDEZHONGYAOXING。SUIZHERENMENDUISHINEIKONGQIZHILIANGDEZHONGSHI, KONGQIJINGHUAQIDEYANJIUYIJIXIAOSHOUSHICHANGDEDAOXUNMENGFAZHAN, DUIQIXINGNENGDEJIANCEGONGZUOXIANDEYOUWEIZHONGYAO。GENJU《GB/T 18801-2015KONGQIJINGHUAQI》DECESHIYAOQIU, KONGQIJINGHUAQIJINGHUAXINGNENGDEPINGJIAZHUYAOTONGGUOCEDINGKONGQIJINGHUAQIDEJIEJINGKONGQILIANGYIJIXIANGGUANXINGNENGLAIWANCHENG, ERHUANJINGSHIYANCANGJIWEIKONGQIJINGHUAQIXINGNENGJIANCEDEZUIZHUYAOZHUANYONGSHEBEI, ZAICHANPINYANFAGUOCHENGYIJIZHILIANGJIANCEGUOCHENGZHONGBIBUKESHAO。

1 试验舱混合度测量试验

试验舱混合度σmix的测试, 目前主要是参照国内标准《GB/T18801-2015空气净化器》以及国外标准《ASTM D6670-01 Standard Practice for Full-Scale Chamber Determination of Volatile Organic Emissions from Indoor Materials/Products1》, 两个标准所用示踪气体分为六氟化硫 (SF6) 和二氧化碳 (CO2) 两种, 本次测试使用二氧化碳 (CO2) 作为示踪气体。

为保证空气净化器检测数据的准确性, 必须保证试验舱的性能合格并且稳定。本文通过相关标准规定的试验舱混合度σmix测试方法, 对混合度σmix的测量不确定度进行了系统分析, 保证检测结果的准确可靠。

1.1 测量方法

用二氧化碳气体作为示踪气体, 在试验舱预先设置好的送风道中注入稳定浓度的二氧化碳气体, 再排风道连续监测二氧化碳气体的浓度, 根据实测值与理论值之间的比较来计算试验舱的混合度σmix

1.2 测量步骤

(1) 试验舱需设置好下送上回 (或上送下回) 的送风道和排风道, 送风道与排风道的风量保持一致, 风量为15m3/h。

(2) ZHUNBEIHAOSHIYANYONGSHIZONGERYANGHUATANQITI, GUANBISHIYANCANGCANGMEN。

(3) 开启试验舱内循环风机, 并将准备好的二氧化碳气体注入送风道, 并使送风道中二氧化碳气体浓度稳定为某一固定值, 推荐浓度为4.0g/m3

(4) ZAIPAIFENGDAOZHONGLIANXUJIANCEERYANGHUATANQITINONGDU, WANQUANHUNHEQINGKUANGXIA, ERYANGHUATANQITINONGDULILUNZHIZHIFANGCHENGYONGSHI (1) BIAOSHI:

 

式中, c (t) :混合后排风道中二氧化碳气体浓度, g/m3;c0:送风道中二氧化碳气体浓度, g/m3;t:时间, min;N:换气次数, 为0.5h-1

(5) 通过公式计算试验舱混合度σmix, 计算公式如式 (2) :

 

式中, σmix:混合度;tn:试验舱一次换气所需要的时间 (60/N) , 为120 min;cm (t) :排风道中监测的二氧化碳气体浓度, g/m3;c (t) :完全混合情况下排风道中二氧化碳气体浓度理论值[c (t) =c0 (1-e-Nt) ], g/m3;c0:送风道中二氧化碳气体浓度, g/m3;N:换气次数, 为0.5 h-1;t:时间, min。

(6) 确定试验过程中送风道中二氧化碳气体浓度值, 计算出对应时间t时刻排风道中二氧化碳气体浓度值c (t) , 根据排风道中二氧化碳气体浓度实际监测值做cm (t) 和t的线性拟合, 再以拟合曲线通过式 (2) 中计算方法, 得出试验舱混合度σmix

1.3 测量结果

ERYANGHUATANQITINONGDUCELIANGJIEGUORUBIAO1SUOSHI。

图1 二氧化碳浓度散点图

图1 二氧化碳浓度散点图   下载原图

表1 二氧化碳气体浓度测量结果     下载原表

表1 二氧化碳气体浓度测量结果

2 试验舱混合度σmix测量不确定度分析

2.1 测量模型

GONGSHIJISUANSHIYANCANG, JISUANGONGSHIRUSHI (3) :

 

式中, σmix:混合度;tn:试验舱一次换气所需要的时间 (60/N) , 为120 min;cm (t) :排风道中监测的二氧化碳气体浓度, g/m3;c (t) :完全混合情况下排风道中二氧化碳气体浓度理论值[c (t) =c0 (1-e-Nt) ], g/m3;c0:送风道中二氧化碳气体浓度, g/m3;N:换气次数, 为0.5 h-1;t:时间, min。

2.2 标准不确定度来源

YOUCELIANGMOXINGKEZHI, HUNHEDUDECELIANGBUQUEDINGDUYOUYIXIASIGEBUFENZUCHENG:

(a) ERYANGHUATANCESHIYINONGDUCELIANGYINRUDEBIAOZHUNBUQUEDINGDU;

(b) CAIYANGSHIJIANYINRUDEBIAOZHUNBUQUEDINGDU;

(c) ERYANGHUATANNONGDUQUXIANXIANXINGNIHEYINRUDEBIAOZHUNBUQUEDINGDU;

(d) ZHONGFUXINGSHIYANYINRUDEBIAOZHUNBUQUEDINGDU。

2.3 标准不确定度分量分析

(1) 二氧化碳测试仪浓度测量引入的标准不确定度分量urel (ct) 二氧化碳测试仪的最大允许误差为±1.5%, 按均匀分布, 

 

(2) 采样时间引入的标准不确定度分量urel (t) 计时器的最大允许误差为±0.5%, 按均匀分布, 

 

(3) 二氧化碳浓度曲线线性拟合引入的标准不确定度分量urel (y)

(1) DUOXIANGSHIXIANXINGNIHESHUOMING

根据给定数据点pi (xi, yi) (i=0, 1, 2, 3…, m) , 求得偏差最小的近似曲线y=φ (x) , 近似曲线在点pi处的偏差为δi=φ (xi) -y, i=1, 2, ..., m。

假设拟合多项式为y (n) =a0+a1x+…+akxk (k=0, 1, …, n) , 使得:

 

XIANRAN

 

a0, a1, …, an为多元函数, 因此即为求解I=I (a0, a1, …, an) 的极值。

GENJUDUOYUANHANSHUQIUJIZHIDEBIYAOTIAOJIAN, KEDE:

 

JI

 

式 (9) 式关于a0, a1, …, an的线性方程组, 可表示为矩阵:

 

此矩阵是一个对称正定矩阵, 所以存在唯一解。可以根据式 (10) 解出ak (k=0, 1, …, n) , 从而确定多项式为:

 

XIANERYIJIAN, SHI (11) ZHONGDEf (x) MANZUSHI (6) , SUOYIKEYIRENWEIy (t) JIUSHISUOQIUDENIHEDUOXIANGSHI。

(2) DUOXIANGSHINIHEJIEGUOJISUAN

ERYANGHUATANNONGDUSUISHIJIANDEBIANHUADEHUNHEDUNIHEJIEGUORUBIAO2SUOSHI。

根据表2可得, 一次多项式系数a1=0.0227, a0=0.2390, 所以

 

可得二次多项式系数a2=-0.0001, a1=0.0339, a0=0.0331, 所以

 

可得三次多项式系数a3=4.3998×10-7, a2=-1.7280×10-4, a1=3.7555×10-2, a0=4.0385×10-3, 所以

 

可得四次多项式系数a4=-1.2426×10-9, a3=7.3821×10-7, a2=-1.9526×10-4, a1=3.8102×10-2, a0=1.9295×10-3, 所以

 

可得五次多项式系数a5=-9.4268×10-12, a4=1.5854×10-9, a3=4.4126×10-7, a2=-1.8253×10-4, a1=3.7913×10-2, a0=2.2851×10-3, 所以

 

可得六次多项式系数a6=-1.8490×10-12, a5=6.5621×10-10, a4=-8.8258×10-8, a3=6.0286×10-6, a2=-3.3903×10-4, a1=3.9469×10-2, a0=9.5380×10-4, 所以

 

TONGLIKEDEQICI、BACI、JIUCIDUOXIANGSHINIHEQUXIANFENBIEWEI:

 

 

 

 

DUOXIANGSHINIHEDEJUNFANGCHAWEI

 

GENJUSHI (12) KEDE

 

 

(3) 多项式拟合引入的标准不确定度urel (y) :

 

(4) 重复性实验引入的标准不确定度分量urel (A)

DUISHIYANCANGHUNHEDUJINXING6CIZHONGFUCESHI, CESHIJIEGUOJIANBIAO3, GENJUCESHIJIEGUOJISUANZHONGFUXINGCESHIDEBUQUEDINGDU。

表3 混合度重复测试结果     下载原表

表3 混合度重复测试结果

GENJUBIAO3DESHUJU, KEYIJISUANCHUHUNHEDUZHONGFUXINGCESHIDESHIYANBIAOZHUNPIANCHA:

表2 二氧化碳浓度随时间的变化的混合度拟合结果     下载原表

表2 二氧化碳浓度随时间的变化的混合度拟合结果
 

CELIANGZHONGFUXINGYINRUDEBIAOZHUNBUQUEDINGDUWEI:

 

2.4 合成标准不确定度的计算

合成标准不确定度urel (K) :

 

2.5 扩展不确定度的确定

当置信区间为95%, 包含因子k=2, 则扩展不确定度urel为:

 

3 结语

BENWENTONGGUODUISHIYANCANGHUNHEDUCELIANGJINXINGBUQUEDINGDUFENXI, WEIKONGQIJINGHUAQIXINGNENGJIANCETIGONGSHUJUYIJU, WEIJIANCEJIGOUDUIKONGQIJINGHUAQIXINGNENGJIANCEDEZHUNQUEXINGTIGONGFANGFAYIJU, YEWEISHIYANCANGSHENGCHANQIYETIGONGLILUNYIJUHEPINGJIAFANGFA。

TONGGUOSHIYANCANGHUNHEDUCELIANGBUQUEDINGDUFENXI, NENGGOUJIANGKONGQIJINGHUAQIXINGNENGCESHIGUOCHENGZHONGGEZHONGYINGXIANGYINSUDEYINGXIANGJIANDIDAOZUIXIAOFANWEI, WEIJIANCEJIEGUOZHUNQUEXINGTIGONGJIAODADEBAOZHANG。

DINGQIDUISHIYANCANGDEXINGNENGJINXINGJIANYAN, SHISHIYANSHIBAOZHENGCELIANGJIEGUOZHUNQUEXINGDEZHONGYAOSHOUDUAN。CELIANGBUQUEDINGDUPINGDINGYUFENXI, TIXIANLESHIYANSHIDUISHIYANJIEGUODEZHONGSHIYIJIFUZERENDEKEXUEJINGSHEN。

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