寧波方太廚具有限公司 浙江省健康智慧廚房系統(tǒng)集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳煥耀 劉曉剛

燃?xì)庠顭嵝蕼y量不確定度的分析

寧波方太廚具有限公司 浙江省健康智慧廚房系統(tǒng)集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳煥耀 劉曉剛

測量不確定度的計(jì)算是《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則》(ISO/IEC 17025：2005)的明確要求，成為對實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的重要內(nèi)容。以燃?xì)庠顭嵝蕼y試為例，根據(jù)多年測試經(jīng)驗(yàn)，對燃?xì)庠顭嵝蕼y試過程中的不確定度進(jìn)行分析，從而提高實(shí)驗(yàn)室的燃?xì)庠顭嵝蕼y量不確定度評定水平。

燃?xì)?灶具熱效率 不確定度

1 測量方法

《家用燃?xì)庠罹吣苄薅ㄖ导澳苄У燃墶?GB 30720—2014)中規(guī)定能效等級是將測得的熱效率按數(shù)值高低進(jìn)行分級，熱效率測試方法也同《家用燃?xì)庠罹摺?GB 16410—2007)現(xiàn)行版本有所差異，具體測試方法如下：

(1)燃?xì)庠钣孟孪掊伻紵?5 min后坐上鍋，水初溫應(yīng)取室溫加5 K，水終溫應(yīng)取水初溫加50 K。水初溫前5 K時(shí)開始攪拌，到水初溫時(shí)停止攪拌并記錄燃?xì)獬踝x數(shù)。水終溫前5 K時(shí)開始攪拌，到水終溫時(shí)記錄燃?xì)饨K讀數(shù)。記錄所有參數(shù)由下式計(jì)算實(shí)測熱效率；

式中：η實(shí)——實(shí)測熱效率，%；

M——鍋加入水后的質(zhì)量，kg；

M1——加入鍋內(nèi)的水質(zhì)量，kg；

M2——鋁鍋的質(zhì)量(含蓋子和攪拌器)，kg；

C——水的比熱，C= 4.19×10-3MJ/kg·℃：

t1——水的初溫，℃；

t2——水的終溫，℃；

V耗——實(shí)測燃?xì)庀牧浚琺3；

Ql——15℃、101.3 kPa狀態(tài)下試驗(yàn)氣低熱值，MJ/m3；

pm——實(shí)測時(shí)流量計(jì)內(nèi)的燃?xì)庀鄬o壓力，kPa；

pamb——試驗(yàn)時(shí)的大氣壓力，kPa；

tg——測定時(shí)流量計(jì)內(nèi)的燃?xì)鉁囟?，℃?/p>

S——溫度為tg時(shí)的飽和水蒸氣壓力，kPa；(當(dāng)使用干式流量計(jì)測量時(shí)，S值應(yīng)乘以試驗(yàn)燃?xì)獾南鄬穸冗M(jìn)行修正)。

(2)同一條件下作兩次以上試驗(yàn)，連續(xù)兩次熱效率的差在1%以下時(shí)，取平均值為實(shí)測熱效率否則應(yīng)重新試驗(yàn)，直到合格為止。

(3)試驗(yàn)完上限鍋和下限鍋的實(shí)測熱效率后，用下式計(jì)算試驗(yàn)灶頭的熱效率。

式中：η——熱效率，%；

η實(shí),下——使用下限鍋時(shí)的實(shí)測熱效率，%；

η實(shí),上——使用上限鍋時(shí)的實(shí)測熱效率，%；

q下、q上——使用下限鍋、上限鍋試驗(yàn)時(shí)的鍋底熱強(qiáng)度，W/cm2。

2 不確定度分量的主要來源及其分析

燃?xì)庠顭嵝实牟淮_定度主要有兩個(gè)來源：

(1)測量重復(fù)性引起的 A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1。

(2)濕式氣體流量計(jì)等儀器誤差引起的 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2。

3 建立數(shù)學(xué)模型

不考慮大氣壓與溫度的折算修正，則燃?xì)庠顚?shí)測熱效率的計(jì)算公式如下：

4 方差與傳播系數(shù)(靈敏系數(shù))

5 不確定度的分量量化

5.1 分析重復(fù)性分量u1

分析重復(fù)性引起的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1，由分析重復(fù)性引起的分量，可以通過連續(xù)分析得到數(shù)據(jù)列，采用A類方法進(jìn)行評定。對一灶具型號為JZT-JA1B在規(guī)定條件下進(jìn)行熱效率的測量，重復(fù)分析10次，得到數(shù)據(jù)列如表1。

表1 重復(fù)測量10次的數(shù)據(jù)

則有10次測量熱效率的平均值：

單次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度：ν1=10-1=9

5.2 儀器設(shè)備的誤差分量u2

根據(jù)水銀溫度計(jì)編號FTT319檢定報(bào)告中的不確定度Ut=0.06℃，k=2，電子秤FTFM067檢定報(bào)告中給出的儀器誤差為1%，測試水重量為10 kg，則其引起的不確定度：

色譜儀 FTC006檢定報(bào)告中給出的U=4.2%，測試氣體分析熱值為35 MJ/m3，則其引起的不確定度：

濕式氣體流量計(jì) FTFF141的檢定報(bào)告中給出的不確定度U=0.43%，測試氣體流量100 L，則其引起的不確定度：

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u的計(jì)算：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度：

7 擴(kuò)展不確定度U的評定

取包含因子k＝2，對應(yīng)約95%的置信概率，計(jì)算擴(kuò)展不確定度U＝k×u＝2×0.80=1.60。

8 不確定度的結(jié)果報(bào)告

Analysis of Uncertainty in Measurement of Thermal Efficiency of Gas Stove

Ningbo Fotile Kitchen Ware Co., Ltd., Key Laboratory of Healthy & Intelligent Kitchen System Integration Chen Huanyao Liu Xiaogang

The calculation of measurement uncertainty is the definite requirement of《Accreditation Criteria for Testing and Calibration Laboratories》(ISO/IEC 17025:2005). This article on the gas stove thermal efficiency test as an example, analyzes the uncertainty in the thermal efficiency measurement based on years of testing experience, so as to improve the heat efficiency of the gas range measurement laboratory evaluation of uncertainty level

gas, thermal efficiency of gas stove, uncertainty