标准散热器试验台特点及重复性测试

摘 要

摘要:分析根据EN442-2《辐射器和对流器—第二部分:测试方法和等级评定》建立的欧洲标准散热器试验台的特点。对试验台的重复性进行了测试，测试结果符合EN442-2的要求。A
摘要:分析根据EN442-2《辐射器和对流器—第二部分:测试方法和等级评定》建立的欧洲标准散热器试验台的特点。对试验台的重复性进行了测试，测试结果符合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
关键词:散热器；散热量；欧洲标准散热器试验台；重复性
1概述
散热量是供暖散热器最重要的热工指标之一，因此确定散热器标准散热量对散热器产品的研发和评定具有重要意义。而在散热器热工性能测试中，散热量的测试难度最大，为规范散热器散热量的测试，国家标准（GB/T 13754《采暖散热器散热量测定方法》）和欧洲标准（EN442-2《辐射器和对流器—第二部分:测试方法和等级评定》）均对散热器散热量的测试方法进行了规定。我国相关机构及学者也对散热器散热量的测试方法及测试数据的处理方法进行了研究[1-8]。
天津市产品质量监督检测技术研究院先后根据GB/T13754，EN442-2分别建立了国家标准风冷试验台（测试小室采用风冷夹层）、欧洲标准水冷试验台（测试小室采用水冷夹层）。本文分析欧洲标准水冷试验台的特点，对其重复性进行测试。
2欧洲标准水冷试验台的特点
①测试小室
散热器性能测试必须在稳态条件下进行，因此必须对供热介质系统、冷却系统进行精确控制，使供热介质系统的流量、温度和测试小室的温度（包括空气温度、壁面温度）稳定在所要求的范围内。欧洲标准水冷试验台的测试小室除地面外其他5面通水，以水冷方式控制测试小室空气温度、壁面温度。国家标准风冷试验台采用风冷方式的测试小室，冷却夹层内空气温度通过制冷设备、电加热器控制。由于水的比热容大于空气，采用水冷方式的测试小室受外界干扰的影响较小，增强了测试小室的热稳定性，测试小室内空气温度更加均匀。
②供热介质的加热设备
欧洲标准水冷试验台的供热介质加热设备采用电磁加热器，并采取两级加热方式，先通过一级加热器均匀加热供热介质，再通过二级加热器精确控制供热介质温度。电磁加热器具有良好的加热均匀性和稳定性，可控性好，可靠性高，寿命长，克服了传统电加热器的缺点。加热水箱采用圆柱形，保温性能优异。
③供热介质质量流量及温度测量
供热介质质量流量的测量采用称重法，在一段时间内对流过散热器的供热介质进行取样，然后对取出的水样进行称重，计算出这段时间的平均质量流量。质量流量测量系统由计算机、信号采集器、电磁阀驱动电路、电磁阀、电子天平等组成。电子天平配备RS-232串行通信接口，供热介质质量信号通过RS-232串行通信接口直接上传至计算机的COM串行通信接口，通过计算机程序读取接收数据，经处理后获取供热介质的质量流量数据。计算机读数时间控制精度高达0.001S，采样精度非常高。
测量空气温度的传感器采用PtlOO热电阻温度传感器。测量测试小室壁面温度的传感器采用美国DALLAS的18B20半导体温度传感器，配以分段线性化标定和处理的智能温度变送模块，分辨率达到了0.01L
④控制系统
为了避免人为因素干扰，控制系统采用全自动无人值守控制系统，计算机输出信号经I/O和D/A转换控制相应的执行元件，实现控温、计算、温度采集、打印测试报告、显示过程曲线等功能。电气控制柜实现微机系统与执行元件的强弱电转换。
3重复性测试
试验台的重复性是指在一定时间间隔内，对同类标准散热器进行测试，保证测试工况下各测次的大气压力修正散热量与该测试工况下各测次平均大气压力修正散热量之间最大相对偏差在允许范围内的能力。试验台的重复性反映了试验台的稳定性，因此试验台重复性测试是必要的。GB/T 13754规定最大相对偏差应保证在±2%以内，EN442-2规定最大相对偏差应保证在±1%以内。
我们对天津市产品质量检测技术研究院建立的国家标准风冷试验台、欧洲标准水冷试验台进行重复性测试。采用两种试验台分别对中心距为400、
200mm辐射式铜铝复合散热器（规格分别为TLZ-8.3-7.5/4-1.0，TLZ-8.3-7.5/6-1.0、TLZ-8.3-7.5/12-1.0)散热量进行测试，进行3种工况的测试，每种工况进行5个测次的测试。本文只给出针对中心距为400mm散热器的国家标准风冷试验台、欧洲标准水冷试验台重复性测试工况数据（分别见表1、2)，另外两种规格散热器的重复性测试工况数据不一一给出。
散热器散热量φ的理论计算式为:
表1 针对中心距为400mm散热器的国家标准风冷试验台重复性测试工况数据
 
工况
测次
进水温度/℃
出水温度/℃
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  针对中心距为400mm散热器的欧洲标准水冷试验台重复性测试工况数据
工况
测次
进水温度/℃
出水温度/℃
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
 
 
两种试验台的重复性测试结果见表3。由表3可知，欧洲标准水冷试验台重复性测试的最大相对偏差在±1%以内，国家标准风冷试验台重复性测试的最大相对偏差在±2%以内，均符合要求。
表3   两种试验台的重复性测试结果
试验台类型
最大相对偏差/%
中心距400mm
中心距为600mm
中心距为1200mm
国家标准风冷试验台
1.21
1.52
1.13
欧洲标准水冷试验台
0.42
0.32
0.25
 
参考文献：
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王立宁 天津市产品质量监督检测技术研究院