燃气灶热效率测量不确定度的分析

宁波方太厨具有限公司 浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室陈焕耀 刘晓刚

燃气灶热效率测量不确定度的分析

宁波方太厨具有限公司 浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室陈焕耀 刘晓刚

测量不确定度的计算是《检测和校准实验室认可准则》(ISO/IEC 17025：2005)的明确要求，成为对实验室认可的重要内容。以燃气灶热效率测试为例，根据多年测试经验，对燃气灶热效率测试过程中的不确定度进行分析，从而提高实验室的燃气灶热效率测量不确定度评定水平。

燃气 灶具热效率 不确定度

1 测量方法

《家用燃气灶具能效限定值及能效等级》(GB 30720—2014)中规定能效等级是将测得的热效率按数值高低进行分级，热效率测试方法也同《家用燃气灶具》(GB 16410—2007)现行版本有所差异，具体测试方法如下：

(1)燃气灶用下限锅燃烧15 min后坐上锅，水初温应取室温加5 K，水终温应取水初温加50 K。水初温前5 K时开始搅拌，到水初温时停止搅拌并记录燃气初读数。水终温前5 K时开始搅拌，到水终温时记录燃气终读数。记录所有参数由下式计算实测热效率；

式中：η实——实测热效率，%；

M——锅加入水后的质量，kg；

M1——加入锅内的水质量，kg；

M2——铝锅的质量(含盖子和搅拌器)，kg；

C——水的比热，C= 4.19×10-3MJ/kg·℃：

t1——水的初温，℃；

t2——水的终温，℃；

V耗——实测燃气消耗量，m3；

Ql——15℃、101.3 kPa状态下试验气低热值，MJ/m3；

pm——实测时流量计内的燃气相对静压力，kPa；

pamb——试验时的大气压力，kPa；

tg——测定时流量计内的燃气温度，℃；

S——温度为tg时的饱和水蒸气压力，kPa；(当使用干式流量计测量时，S值应乘以试验燃气的相对湿度进行修正)。

(2)同一条件下作两次以上试验，连续两次热效率的差在1%以下时，取平均值为实测热效率否则应重新试验，直到合格为止。

(3)试验完上限锅和下限锅的实测热效率后，用下式计算试验灶头的热效率。

式中：η——热效率，%；

η实,下——使用下限锅时的实测热效率，%；

η实,上——使用上限锅时的实测热效率，%；

q下、q上——使用下限锅、上限锅试验时的锅底热强度，W/cm2。

2 不确定度分量的主要来源及其分析

燃气灶热效率的不确定度主要有两个来源：

(1)测量重复性引起的 A类标准不确定度分量u1。

(2)湿式气体流量计等仪器误差引起的 B类标准不确定度分量u2。

3 建立数学模型

不考虑大气压与温度的折算修正，则燃气灶实测热效率的计算公式如下：

4 方差与传播系数(灵敏系数)

5 不确定度的分量量化

5.1 分析重复性分量u1

分析重复性引起的A类标准不确定度分量u1，由分析重复性引起的分量，可以通过连续分析得到数据列，采用A类方法进行评定。对一灶具型号为JZT-JA1B在规定条件下进行热效率的测量，重复分析10次，得到数据列如表1。

表1 重复测量10次的数据

则有10次测量热效率的平均值：

单次测量的实验标准差：

A类标准不确定度：

A类标准不确定度的自由度：ν1=10-1=9

5.2 仪器设备的误差分量u2

根据水银温度计编号FTT319检定报告中的不确定度Ut=0.06℃，k=2，电子秤FTFM067检定报告中给出的仪器误差为1%，测试水重量为10 kg，则其引起的不确定度：

色谱仪 FTC006检定报告中给出的U=4.2%，测试气体分析热值为35 MJ/m3，则其引起的不确定度：

湿式气体流量计 FTFF141的检定报告中给出的不确定度U=0.43%，测试气体流量100 L，则其引起的不确定度：

6 合成标准不确定度

合成标准不确定度u的计算：

合成标准不确定度的自由度：

7 扩展不确定度U的评定

取包含因子k＝2，对应约95%的置信概率，计算扩展不确定度U＝k×u＝2×0.80=1.60。

8 不确定度的结果报告

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

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