超临界区制冷剂热力性质快速计算方法.pdfVIP

超临界区制冷剂热力性质快速计算方法1 赵丹，吴志刚，丁国良 上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海 (200240) E-mail：glding@ 摘 要：提出超临界区制冷剂热力性质的隐式拟合模型,给出了超临界区制冷剂热力性质的 隐式拟合、显式计算方法。该方法能够保证超临界区热力性质计算的可逆性、高速性和绝对 稳定性。以REFPROP 7 的计算结果作为数据源， 以CO2 为例对该模型作了验证。对CO2 超临界区热力性质在温度为304.15K ～393.15 K，压力在7.3773MPa ～12.0MPa 的数据范围 内作了隐式拟合，给出了各个热力性质对应的显式快速计算公式，其计算速度比REFPROP 7 程序的计算速度平均提高了2 个数量级，并且平均误差在1.8%以内。 关键词：制冷剂；超临界CO2 ；快速计算；基准线 中图分类号：TB 65 1． 引言 超临界区制冷剂主要应用于热泵、汽车空调、复叠式制冷系统中，为了更好地研究其热 泵和制冷循环过程，超临界区制冷剂的热力性质的计算必不可少。 传统的基于制冷剂状态方程的制冷剂热力性质计算模型与软件[1-2]能在较广的范围内 较准确地计算制冷剂的热力性质，但在制冷空调装置的仿真计算中，制冷剂热力性质的计算 模块被成千上万次地调用，由于以上方法在计算某些热力性质时需要进行迭代，使得计算速 度很慢、稳定性较差(有时得不到收敛解) ，不能很好地满足制冷装置仿真的要求。为此， 文献[3-4]提出了纯工质和混合工质制冷剂在亚临界区和临界区的热力性质隐式拟合、显式计 算方法，很好地满足了制冷装置仿真的要求，具有开创性的意义。但文献[3-4]中并没有阐述 超临界区制冷剂热力性质的计算方法，而直接应用文献[3-4]中的计算方法对超临界区制冷剂 热力性质进行计算，误差会在100%以上，不满足精度要求。所以有必要在超临界区提出新 的制冷剂热力计算方法。 本文在文献[3-4]的基础上，开发出超临界区制冷剂的热力性质隐式拟合模型及显式快速 计算方法，并以CO2 为例对该方法做了验证。 2 ． 隐式拟合模型 仿真计算中，针对超临界区热力性质的计算，一般有2 种情况： 1) 已知压力p 和温度T ，求其他的热力性质(如焓h 、熵s 、密度ρ 等) ；即为：h=f(p,T)、 s=f(p,T) 、ρ= f(p,T)、λ=f(p,T)、µ=f(p,T) 和c =f(p,T)。 p 2) 已知压力p 和其他的热力性质(如焓h、熵s 、密度ρ 等) ，求温度T；即为：T=f(p,h)、 T=f(p,s)、T=f(p,ρ) 、T=f(p,λ) 、T=f(p,µ) 和T=f(p, c ) 。 p 但对于 c 在临界区附近的数值是无穷大，很难通过拟合办法得出其隐式拟合公式，同 p 时由于c =dh/dT，所以可以通过以上公式间接求出c 的值。又因为在仿真计算中，T=f(p,λ) 、 p p T=f(p,µ) 和T=f(p, cp)几乎没有应用，故略去对这些公式的计算。综上所述，需要求出的计 算公式为：h=f(p,T)、s=f(p,T) 、ρ= f(p,T)、λ=f(p,T)、µ=f(p,T) 、T=f(p,h)、T=f(p,s)、T=f(p,ρ) 。 通过观察分析发现，随温度的变化，各条等温线上的物性参数与某一温度T (T 表示高 0 0 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（项目编号：20050248019 ）和国家自然科学基金 （项目编号