新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究
文章编号：1671-6612（2009）02-029-03新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究陈锦华 敖永安 沈 琳 王聪民 高兴全（沈阳建筑大学市政与环境学院 辽宁 110168）【摘 要】 提出了新型制冷剂R407C 、R410A 及R227热力性质的快速计算方法，并对其特性分析比较。
借鉴Cleland 制冷剂热力性质简化计算公式，拟合出热力性质快速计算方程的系数，并从运行效率、经济性和安全性等角度来研究新型制冷剂的特性。
结果在制冷空调的常用温度范围内，检验拟合系数的计算精度与Cleland 给出的其他制冷剂拟合精度相仿，在某些性能上新型制冷剂要优于被替代物。
此快速计算方法可应用于装置的仿真和优化计算及装置或过程的实时控制。
R407C 、R410A 能很好作为R22的替代物，R227是一种很有前途的制冷剂，很有可能作为混合物的一种阻燃组份用于HCFC 的混合替代物中，或作为热泵中CFC 的纯质替代物使用。
【关键词】 制冷剂；热力性质；计算；特性研究 中图分类号 TQ025 文献标识码 AThe Comparison of Characteristics of Thermal Performance and Optimization and SimulationCalculation Method of Several New RefrigerantChen Jinhua Ao Yong’an Shen Lin Wang Congmin Gao Xingquan（Institute of Urban Services and Environment , Architecture University , Liaoning, 110168）【Abstract 】 Through comparing the thermodynamic properties of new refrigerant of R407C, R410A and R227,propose an optimization and simulation method. By using the simplified calculation formula of refrigerant of Cleland,draw the coefficient of quick calculation equation of thermodynamic properties,and study the characteristics of the new refrigerant from various angles such as operating efficiency, economy and security.result in the commonly used temperature range of refrigerating air-conditioning, the calculation accuracy of fitting coefficient is similar to fitting precision of other refrigerants which Cleland gives. In some performance,the new refrigerant is superior to the alternatives.conclusion This quick calculation method can be applied to simulation and optimization calculation of the device and the device or process real-time control. R407C, R410A can replace R22 very well, R227 is a promising refrigerant,it is possiblily used in the mixed HCFC alternatives as one flame-retardant component of the mixture,or as pure alternative of the CFC in the heat pump.【Keywords 】 refrigerant ; thermodynamic properties ; calculation ; characteristics study基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目（2006BAJ03B01） 作者简介：陈锦华（1981-），男，硕士研究生，主要从事建筑节能研究。
收稿日期：2008-11-060 引言制冷工质的热力学性质和热物理性质数据是制冷系统流动、传热计算的基础。
传统的查图表方法因效率低且精度不够，不满足系统仿真、优化计算及实时控制的要求，而被具有较高精度的简单快速计算公式所取代。
许多研究者致力于这方面的工作，并提出了繁简不一的理论公式和经验方程。
考虑到在装置的仿真和优化计算时，对制冷剂热力性质计算的速度和稳定性有较高的要求及在装置或过程的实时控制时，不可能在控制模块中附加很复杂的计算程序，因此笔者提出了简化快速计算方法。
第23卷第2期 2009年4月 制冷与空调Refrigeration and Air Conditioning V ol.23 No.2 Apr. 2009.29～31·30· 制冷与空调 2009年目前用在空调器中的制冷剂R22对臭氧层具有破坏作用。
有关保护臭氧层的国际协议《蒙特利尔议定书》已明确规定了空调器中所使用的R22为应被禁用、淘汰的物质。
例如德国在1995年低以后，新工厂将禁止使用R22[1]。
中国也将在2010年禁止使用。
由于很难找到一种与R22热物性接近的纯质，目前R22替代的大趋势是用混合制冷剂，目前国际上以R407 C 与R410 A 为主[2-3]。
哈龙具有非常高的ODP 和GWP 值，而R227的ODP 为0，因此可作为哈龙的替代物。
1 R407C 、R410A 及R227热力性质的简化计算考虑到常用的制冷与空调应用场合，本文选择的曲线拟合范围是-40℃≤Tsat ≤55℃和过热度Ts ≤60℃。
拟合的原始数据来源为文献[1]。
Tsat 为饱和温度(℃)；Ts 为过热度(℃)。
1.1 液体焓液体制冷剂焓值几乎与压力无关，可用下面的三次多线式表示液体焓与温度之间的关系：231234l h a a T a T a T =+++ （1）式中：h l 为液体焓，kJ/kg ；a 1,a 2,a 3,a 4为方程拟合系数；T 为温度，℃。
方程系数拟合图见图1。
图1 液体焓与温度的函数关系图从图1可知，数据点基本上都落在拟合出来的方程上，说明拟合出来的系数精度较高。
1.2 饱和气体焓饱和气体焓与温度的关系式可如下表示：2315678v h a a T a T a T =+++ (2)式中：h V1为饱和气体焓，kJ/kg ；a 5,a 6,a 7,a 8为方程拟合系数；T 为温度，℃。
方程系数拟合图见图2、图3及图4。
1.3 过热气体焓过热气体焓与温度的关系式可如下表示：222191011122221314(1)v v s s s sat s sats sat s sat h h a T a T a T T a T T a T T a T T =++++++（3）式中：h V2为过热气体焓，kJ/kg ；a 9,a 10,a 11,a 12,a 13,a 14为方程拟合系数。
方程系数拟合图见图2、图3及图4。
图2 制冷剂R410A 过热气体焓与温度之间关系图图3 制冷剂R407C 过热气体焓与温度之间关系图图4 制冷剂R227过热气体焓与温度之间关系图从图2、图3、图4可知，当Ts=0时，输入的数据点基本都落在方程拟合曲线上即饱和气体焓与温度的方程系数精度较高。
在不同的Tsat 和不同的Ts 上，输入的数据点也基本上都落在相应的方程曲线上即过热气体焓与温度的方程系数精度较高。
方程系数及拟合最大误差的值汇总得表1。
表1 方程系数及拟合最大误差的值汇总得表系数 R410A R407C R227 a 1 200000 200000 200000 a 2 1464.858 1405.303 1120.701 a 3 2.532708 1.853601 1.309903 a 4(×10-3) 69.167 16.319 -0.36 a 5 423465.6209408903.6 324330.5 a 6 368.5492995495.8339 645.7026 a 7 -3.077246817-2.0976 -0.3546 a 8(×10-3) -50.723211 -23.31 -7.44第23卷第2期 陈锦华，等：新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究 ·31· a 9(×10-3) 2.373032 3.128427 2.424249a 10(×10-7) -14.8589 25.46176 21.11266a 11(×10-6) 17.89702 9.491366 3.958614a 12(×10-8) -11.3638 -5.27198 -2.60485a 13(×10-8) 28.97624 18.65749 4.529939a 14(×10-10) -25.0325 -12.1966 -3.03228 El(kJ/kg) 0.60 0.19 0.059 Esat(kJ/kg) 0.018 0.205 0.567 Es (%) 1.965549214 0.489 0.087从表1可知液体焓最大误差El 、饱和气体焓最大误差Esat 及过热气体焓最大误差Es 都较小，因此都能满足工程需要的精度要求。
2 R410A 、R407C 及R227特性比较R410A 和R407C 这两种制冷剂都是针对R22进行替代的工质，其中R410A 是由HFC-32和HFC-125混合而成的非共沸制冷剂；R407C 是由HFC-32、HFC-125和HFC-134a 混合而成的非共沸制冷剂，目前国外主要用于大中型制冷系统HCFC-22的替代[4]。
R227作为混合物的一种阻燃组份用于HCFC 的混合替代物中，或作为热泵中CFC 的纯质替代物使用。
下面给出了冷冻水制冷工况下的特性对照表。
制冷剂R1234yf物性及应用发展研究
10.16638/ki.1671-7988.2021.012.057制冷剂R1234yf物性及应用发展研究*宋明浩1，张铁臣1，汪琳琳2（1.河北工业大学能源与环境工程学院，天津300401；2.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）摘要：作为环保制冷剂之一的R1234yf，其物性参数方面与R134a表现出相似的特征。
R1234yf具有微弱的毒性和可燃性。
文中分析了R1234yf冷凝传热、沸腾传热系数、压降与R134a的差异。
与R134a相比，R1234yf换热性能相似，压降更小，可以通过回热器、强化补气技术及与R134a组成混合工质等方式增强其换热能力。
关键词：R1234yf；传热系数；物性；汽车空调中图分类号：TB61+2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-178-04Research on the Physical Properties and Application Developmentof Refrigerant R1234yf *SONG Minghao1, ZHANG Tiechen1, WANG Linlin2( 1.College of Environmental and Energy Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401;2.China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd., Tianjin 300300 )Abstract:As one of the environmentally friendly refrigerants, R1234yf has similar characteristics with R134a in terms of physical parameters. R1234yf has weak toxicity and flammability. The difference between R1234yf's condensation heat transfer, boiling heat transfer coefficient and pressure drop with R134a is analyzed. Compared with R134a, R1234yf has a weaker heat transfer capacity and a smaller pressure drop. Heat transfer capacity can be enhanced with applying internal heat exchanger(IHX), economized vapor injection(EVI) or mixed refrigerant composed of R1234yf and R134a.Keywords: R1234yf; Heat transfer coefficient; Physcial property; Vehicle air conditionerCLC NO.: TB61+2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-178-04前言现在绝大多数汽车空调系统使用的制冷剂是R134a，这种制冷剂属于HFC类制冷剂，由于其高达1430的GWP值，加剧了温室效应，在一定年限前将禁止使用。
单组分制冷剂过冷区热力性质的快速计算方法
ｐｒ ｆｇｒ ｔｈｒ ａ ｐｏｅｔｓｉ ｐｅ ｎｅ ．Ｔｉ ｍ ｔ ｄｃＩｇａａｔ ｅｃｌ ｌ ｏ ｅｅ ｉｌｙ ａ ｕ ｔ ｎｓｂｌ ｎ ｉ ｌ ｕｅｒｒ ｅａ ｅｍｌ ｒ ｒｅ ｒ ｅｔ ｅｉ ｎ ｔ ｐ ｉ ｓ ｓ ｄ ｈｓ ｅ ｏ ａ ｕｒ ｅ ｔ ａ ｕ ｔｎｒｖｒｂｉ ，ｃｌ ｌ ｏ ｔ ｉｔ ａｄｈ ｝ ｈ ｌ ｎｅｈ ｃａ ｉ ｓ ｉｔ ｃａ ｉ ａ ｉ ｙ ｇ ｃｌｕ ｔ ｎｓｅｄｏ ｔ ｆｇｒ ｔＩｍｌ ｙａｌ ｒ ｅｔｓ Ｔｅｃｌ ｌ ｉ ｅｄａｄｔ ｃｕａｙｏ ｔ ａｔ ａ ｕ ｔｎｆ ￣ ａ ｒ ａ ｌ ｏ ｅ ｈ ｒｒ ｅ ｎ ｔ Ｄ ＴＩｉｐｏ ｒｅ． ｈ ａ ｕ ｔ ｎｓ ｅ ｎ ｈ ａｃｒｃ ｆｈ ｓ ｃｌ ｌ ｏ ｏ ｃａ ｉ ｐ ｆ ｅ ｅ ｉ ａ ｌ ｄ ｌＩ ｅ ｃ ｐ ｉ ｃａｏ ｐ ｅ ｅｆ ｃ ａ ｉ ｍ ｅａ ｅ
Ｒ ２ａｄＲ ３ ａ ｓｔ ａ ｄｔ ｐｒｕｅｏ ２ １４ ， ａ ｒｔ ｍ ｅ ｔｒ ｆ一６ ～６ ｆ １５ ｓｔ ａ ｄｔ ｐｒｕｅｏ ｎ ｕ ｅ ｅ ａ ０ ０ ０ Ｒ ２ ， ａ ｒｔ ｍ ｅａ ｒ ｆ一６ ｒ ｕ ｅ ｅ ｔ ０～７ ℃ ａｄ 蛐 ０ ｎ
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制冷剂性质、制冷剂的替代[文字可编辑]
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制冷剂的特性及应用
? 氨制冷剂的特性及应用 ? 氟利昂类制冷剂的特性及应用 ? 混合制冷剂的特性及应用 ? 制冷剂的环保特性及应用
制冷剂的作用
制冷剂又称制冷工质, 是制冷循环的工作介 质, 利用制冷剂的相变来传递热量, 即制 冷剂在蒸发器中汽化时吸热, 在冷凝器中 凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有 80 多种, 最常用的是氨、氟里昂类、水和 少数碳氢化合物等。 只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物 质才有可能作为制冷剂使用.
3 不溶解 4 制冷剂与油的混合物出现明显分层。润滑油会
在换热器中形成油膜, 增大换热热阻。
? 氨与油是典型的不溶解。氨比油轻, 混合物分层时 , 油在下部。所以可以很方便地从下部将油引出（ 回油或放油）。
? 氟利昂制冷剂溶油性差, 由于为氟利昂一般都比油 重, 发生分层时, 下部为贫油层。
? 满液式蒸发器, 油浮在上面, 造成机器回油困难； 另外, 上面的油层影响蒸发器下部制冷剂的蒸发。
制冷剂的命名方法一
4 、非共沸(液体)制冷剂
组成
两种或两种以上制冷剂按一定比例混合而成 在气化或液化过程中, 成分不断变化 定压下, 对应的温度也不断变化。
编号 R 4XX
举例
R407c
R32/R125/R134a(23:25:52(%))
R404aR125/R143a/R134a(44:52:4(%))
氨（R717 ）的特性
? 氨制冷剂的优点: 易于获得、价格低廉、压力适中、 单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻 力小，泄漏时易发现。 ? 其缺点是: 有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸 . 若以容积计，当空气中氨的含量达到 0.5％～0.6％时 ，人在其中停留半个小时即可中毒，达到 11 ％～13 ％时即可点燃，达到16 ％时遇明火就会爆炸。氨对铜 及铜合金有腐蚀作用。
新型制冷剂的研究
低碳经济下的新型制冷剂的研究与应用摘要:通过课堂的学习，我们了解了普通的制冷剂大多都是氟利昂家族中的成员，对地球的臭氧层有严重的破坏，为了构件低碳和谐社会，我们有必要研究出新型的制冷剂，即第四代制冷剂,这篇文章分析了新型制冷剂研究与应用现状,提出第四代制冷剂的发展方向。
关键词:低碳;全球气候变暖;第四代制冷剂1制冷剂的发展历程随着制冷空调行业的发展,制冷剂的发展经历了一个逐步完善的过程,从某种意义上讲,制冷剂的发展历史中,蕴涵着替代制冷剂从无到有、从不完善到完善的发展历史,替代制冷剂研究的着眼点也从小系统放眼到整个大环境。
制冷剂发展的每一个新阶段都意味着一定类型新替代制冷剂的提出。
制冷剂研究主要可分为以下四个阶段。
1.1初始阶段(以能用即可为选择标准)制冷剂的历史可回溯到1834年美国人JacobPerkins发明的世界上第一台制冷机中采用的制冷剂—乙醚。
此后, 1866年二氧化碳被用作制冷剂,1872年英籍美国人Boyle又发明了以氨为制冷剂的压缩机。
这个阶段制冷剂筛选的一条重要准则是“易获得性”,只要沸点等物性合适就拿来试用,于是从橡胶馏化物开始,乙醚、酒精、氨/水、粗汽油、二氧化硫、四氯化碳、氯甲烷等一些当时能得到的流体都是曾经使用过的早期制冷剂,但几乎所有早期的制冷剂都或是可燃的、或是有毒的、或是两者兼而有之,有些还有很强的腐蚀和不稳定性,有些压力过高,事故经常发生。
1.2第二阶段(以安全与耐久性为选择标准)随着制冷行业大力发展,人们急需寻找安全、稳定、性能良好且容易获得的制冷剂,于是制冷剂发展进入了第二个阶段,卤代烃类制冷剂(CFcs和HCFCs)的发现和开发是这个阶段的主要特点。
美国杜邦公司1931年首先开发得到CFC -12(R12,CF2Cl2),并将其工业化,我们常说的“氟里昂(Freon)”就是该公司过去长期使用的商标名称。
随后,一系列CFCs和HCFCs陆续出现,例如, R11于1932年、R114于1933、Rll3于1934年、R22于1936年、R13于1945年、R14于1955年相继问世。
R32R1233zd(E)热泵系统的热力学分析
避免[23]。寻找零 ODP 且 GWP 值较低的环保制冷剂已 成为今后一段时期内全球制冷空调业界所面临的共 同责任，是需要全球同行联合起来集中力量解决的重 大课题。美国空调、供热与制冷协会（AHRI）的低 GWP 替代制冷剂评价计划（LowGWP AREP）[4]中采用 L20
收稿日期：20150930 作者简介：范晓伟（1966~），男，博士，教授；河南省郑州市中原中路 41 号（450007）；037162506158；Email: xwfan@ 基金项目：国家自然科学基金（No.51176207）
1 中原工学院能源与环境学院 2 郑州大学土木工程学院
摘 要：R1233zd(E)是一种环保、无毒、不可燃的新型制冷剂，本文将 R32 与 R1233zd(E)混合用于替代热泵热水器 传统制冷剂 R22。在热泵热水器名义工况下，基于换热器中传热窄点温差的限制，对 R32/R1233zd(E)二元混合制 冷剂在不同质量配比下热泵循环系统的热力学特性进行计算分析。结果表明，相同工作条件下，混合工质在计算 配比范围内 COPh 均大于 R22 系统，并存在两个峰值，分别对应于质量配比分别为 90/10 和 46/54，R32/R1233zd (E)的最优质量配比为 90/10。在最优配比下，系统制热系数 COPh 值为 4.793 分别比纯质制冷剂 R22、R32 系统的 COPh 增加 10.2%、6.6%。新型混合制冷剂 R32/R1233zd(E)很有潜力成为新的热泵替代制冷剂。 关键词：非共沸混合制冷剂 热泵热水器 R32/R1233zd(E) 传热窄点
第 35 卷第 9 期
范晓伟等：R32/R1233zd(E)热泵系统的热力学分析
·35·
（R32/R152a/R1234ze (E)，45/20/35）、ARM32a （R32/ R125/R134a/R1234yf，25/30/25/20）、DR7（R32/R1234yf， 36/64）等混合制冷剂在“Koolman”空气源热泵型冷水 机组（制冷模式）下以 R22 为基准制冷剂进行对比分 析，结果表明新型替代制冷剂都有较大的温度滑移， 热力学效率都显著降低。Subiantoro [5]等人分别从环境 影响 、系 统能 效 、换热 器 性能 对 可 能 替 代 R22 的 R407C、R134a、R437A，R1234yf 和 R290 制 冷 剂 进 行 对比分析，发现 R290 综合性能相对较优。本课题组曾 对自然制冷剂 R744 和碳氢类（HCs）制冷剂混合用于 热泵系统进行了理论和试验研究，得到可用于热泵系 统天然制冷剂混合制冷剂及其配比范围[67]。
热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发
热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，热电制冷系统作为一种高效、环保的制冷技术，正受到越来越多的关注和研究。
热电制冷技术利用热电材料的热电效应实现热能与电能的相互转换，具有无噪声、无振动、无制冷剂泄漏等优点，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
然而，热电制冷系统在能效、成本等方面仍存在一些挑战，限制了其在实际应用中的推广。
本文旨在对热电制冷系统的热力学优化进行深入分析，并探讨其在节能应用和开发方面的潜力。
文章首先介绍了热电制冷技术的基本原理和发展现状，然后重点分析了热电制冷系统的热力学模型和优化方法，包括材料性能优化、系统结构优化、控制策略优化等方面。
在此基础上，文章进一步探讨了热电制冷系统在节能应用和开发中的实际应用案例，如智能家居、数据中心、医疗设备等领域的应用。
通过本文的研究，旨在为热电制冷系统的热力学优化提供理论支持和实践指导，推动热电制冷技术在节能和环保领域的应用和发展。
也希望引起更多研究者和工程师的关注，共同推动热电制冷技术的创新与发展。
二、热电制冷系统热力学基础理论热电制冷，又称热电冷却或佩尔捷效应制冷，是一种基于热电材料（如半导体）中电流和热能之间转换的制冷技术。
这种技术的主要理论基础是热电效应，特别是塞贝克效应和佩尔捷效应。
塞贝克效应描述了当两种不同的导体或半导体连接形成一个闭合回路，并在两个接点处维持不同温度时，回路中将产生电势差的现象。
这个电势差可以通过测量两个接点之间的电压来得到，它的大小取决于两种材料的性质以及接点之间的温度差。
热电制冷系统利用这个效应，通过改变电流方向，使得热量从冷端传递到热端，从而实现制冷效果。
佩尔捷效应则是塞贝克效应的逆过程。
当电流在热电材料中流动时，热量会在材料的两端产生，一端吸热，另一端放热。
通过控制电流的大小和方向，我们可以控制热量在材料两端的分布，从而实现制冷或加热的效果。
热电制冷系统的热力学基础理论主要围绕这两个效应展开。
制冷剂HCFC-124热力性质计算研究
关键词 ： Ｒ １ ２ ４ ； 高温工质 ； 热力性 质 ； 拟合计算
Ｃｏ ｍｐ ｕｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｎｔ Ｒ１ ２ ４
用 于制冷空 调装 置仿真 的制 冷剂热 力学状 态
参数 方程 ， 主要 包括过 冷 区状 态参 数方程 、 饱 和 区
状态 参数 方程 和过热 区状态 方程 。在拟 合计算 方 程时， 基本 状态 方程形 式 的选择非 常重要 ， 在 很大 程度 上会 影 响拟 合 的精度 。
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新型制冷剂R134_R134_R134a及R134_R22的热力学性质
1997 年 9 月Sep t. 1997Jo u rn a l o f C h e m ica l E n g i n ee r i n g o f C h i n e s e U n ive r s it i e s 新型制冷剂 R 134、R 1342R 134a 及ΞR 1342R 22 宋锡瑾的热力学性质张未星吴兆立(浙江大学化工热力学室, 杭州 310027)摘 要 采用马丁2侯 81 型方程对制冷剂 R 134、R 1342R 134a 及 R 1342R 22 的热力学性质进行了系 统的计算, 并绘制了 R 134 的热力学性质图表, 为 R 134 在制冷业及相关领域的应用提供了依据。
关键词 1, 1, 2, 22四氟乙烷 热力学性质 制冷工质1 引 言自 1930 年美国杜邦公司首次合成生产第一个氯氟烃类 (C FC s ) 化合物二氟二氯甲烷 (C FC 212) 以来, C FC s 产品就以其无毒、不易燃、不腐蚀、化学稳定性好、热物理性好、低冰点和 低成本等特点, 备受人们的青睐, 因而广泛应用于制冷、电子元件清洗、航空、农业、国防及交通 等领域, 给人类的生活带来了极大的便利。
然而, 1974 年美国加利福尼亚大学的 F . S . R o w 2 lan d 教授等人首次提出了氯氟烃对大气臭氧层有严重破坏作用并会给人类生存环境造成威 胁的观点, 1982 年南极上空臭氧层空洞的发现使这一观点得到进一步的证实。
随后, 各国政府 和科学家纷纷开始行动, 投入了全球性限制氯氟烃类制冷剂生产、消费和使用的浪潮, 并于 1987 年起草制定了保护臭氧层的蒙特利尔议定书, 提出限制生产 5 种 C FC s 和 3 种 H a l o n 物 质。
1990 年 6 月,“蒙约”国再一次集会, 定于 2000 年全面禁止受控物的使用。
发展中国家推迟 十年。
因此, 寻找和研究新的制冷工质以替换被禁的 C FC s 物质已成为当今世界各国科学家和 制冷行业技术专家面临紧迫的重大课题。
R410A和R407C热力性质简化计算
R410A和R407C热力性质简化计算论文作者：沈宇纲黄冬平张春路丁国良摘要：采用隐式三次多项式拟合了R22主要替代工质R410A和R407C的热力性质,给出了形式统一的制冷剂热力性质简化模型,分析了隐式拟合过程中出现的分岔问题并提出了解决方法,从而进一步完善了模型的一致性和稳定性。
与参考模型比较,该模型在饱和区的相对误差绝对值的最大值为0.19，平均误差为0.07，过热区的相对误差绝对值的最大值为0.61，平均误差为0.18，算速度平均提高一个数量级,适用于基于计算机辅助设计的产品设计和优化计算。
关键词：制冷剂R410A R407C 热力性质制冷空调行业的各种探索和研究表明,混合工质在制冷工质替代中具有很大的潜力,其中R4 10A和R407C作为R22的替代物更是倍受瞩目.为了更好地研究它们对现有制冷系统的影响,计算机仿真是个很好的手段.而热物性程序作为仿真程序的基础部分,对仿真计算的效率和结果有相当的影响.但国内在这方面的研究很少,一般直接采用复杂的状态方程进行迭代计算,这样在相当程度上降低了仿真的速度和稳定性.为了弥补这一不足,本文采用隐式拟合显式计算的方法,参照DuPont公司的数据,对R410A和R407C的热力性质重新拟合,结果可以避免迭代,在显著提高计算速度的同时又能保证所需的精度.1 拟合模型本文对根据文献[1,2]编制的热力性质程序进行简化,并以该热力性质程序作为拟合的参考数据源和检验简化热力性质的相对精度.饱和热力性质的简化模型采用了文献[3]提出的拟合函数形式:对于过热区的热力性质,文献[4]没能给出形式完全统一的拟合函数.作者统一了过热区简化模型的形式,以便拟合和降低模型的复杂性,具体形式:简化模型是在常用的制冷空调运行工况内进行简化,在饱和区-40～60°C和过热区-4 0～120°C内保证精度,在温度外推20°C范围内保证变化趋势,以确保仿真计算的正确进行.2 隐式拟合的分岔问题和解决方法隐式拟合的最大问题就是分岔问题.在隐式拟合方程向显式的计算方程转化时,涉及到根的判别问题.三次方程涉及到3个根,分别代表了不同的根轨迹.但最后需要的可能是其中一条或多条根轨迹组合而成.然而根轨迹的衔接处会出现很小的断裂,这便是分岔现象.断裂处称为分岔点,它造成曲线不连续(分岔点处误差大)和曲线不光滑(分岔点处一阶导数不连续).虽然分岔点的范围很小,在大部分情况下对制冷系统的仿真模型不会产生大的影响,但却是个巨大的隐患(可能导致仿真模型计算值的异常).通过一系列的尝试,在不改变模型的前提下提出一种解决方法:通过改变拟合数据来调整拟合过程,把分岔点移出拟合范围,同时保证拟合精度.这一方法的数学原理是通过改变拟合数据点可以改变拟合函数的曲率.因此,只要令拟合函数在拟合范围内曲率变化减小,就可使分岔点(即曲率变化最大的点)外移.通过这种方法建立的模型在拟合范围内没有分岔问题,少数模型在外推范围内有分岔,但这对常见制冷空调工况范围内的系统仿真没有影响.具体方法:1改变拟合范围,通常是扩大拟合范围以保证拟合范围内的精度;2改变拟合的点数,大部分情况是减少点数;3用非均匀的数据点拟合(增加某区域内数据个数).相比之下,1对分岔点的位置影响最大,3则最小.从目前情况看,拟合数据范围、点数和分布的选择对不同的热力参数是不同的,在很大程度上取决于经验.3 拟合结果与计算速度比较拟合结果如表1～3所示.在表1和表3中,e1和e*1分别为在拟合范围和外推范围内,已知温度T,利用函数f(x,T)求物性x时最大相对误差的绝对值;e2和e*2分别为在拟合范围和外推范围内,已知物性x,利用函数f(x,T)求温度T时最大相对误差的绝对值;表中的T0和x0为实际拟合范围的左边界;对于x为防止拟合系数过大或过小而导致的计算困难,本文没有直接采用基本国际单位,而是采取一定的缩放比例,缩放比例在单位一栏中示出,例如表1中ρL的单位为(×103kg/m3),这说明表中系数是ρL在乘以10-3后拟合的后果.下标v 表示饱和蒸汽,L表示饱和液体.在表2中,e1和e*1分别为在拟合范围和外推范围内,已知压力p和温度T,求过热气体比容v、焓值h或熵值s时最大相对误差的绝对值;e2和e*2分别为在拟合范围和外推范围内,已知压力p和过热气体比容v、焓值h或熵值s,求过热气体温度T时最大相对误差的绝对值.表4为简化模型和参考模型的计算速度结果比较.为了突出简化模型的优越性,故对于精确模型中没有迭代计算的函数不予比较,而只选出一些比较典型的函数来比较.为了准确地测量计算速度,每个函数都调用了上万次,最后得出每调用一次所需的平均时间,由表可见,简化模型在速度方面的优势非常明显.4 结论建立的R410A和R407C的简化热物性模型与参考物性比较,在饱和区的相对误差绝对值的最大值是0.19%、平均误差为0.07%;在过热区的相对误差绝对值的最大值是0.61%、平均误差为0.18%.由于采用了隐式拟合的方法,同时在拟合范围内避免了分岔点,故简化模型在各方面都能表现良好,特别是因避免了迭代计算而大大提高了计算速度,同时也确保了计算的稳定性.参考文献[1] Thermodynam ic properties of Suva 9100 refrigerant(R410A) [R]. DuPont Technical Inform ation,1996.[2] Thermodynamic properties of Suva 9000refrigerant(R407C) [R].DuPont Technicalnform ation,1995.[3] 张春路,丁国良,李灏.制冷剂饱和热力性质的隐式拟合方法[J].工程热物理学报,1999,20(6):673～676.[4] 张春路,丁国良,李灏.制冷剂过热气体热力性质的隐式拟合方法[A].中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术年会论文集[C].镇江,1999. 91～95.。
R134a热力性质的简易计算公式
R134a热力性质的简易计算公式刘 晖 肖 红(西安石油学院 710065)摘 要 本文选择提供了一组简单的制冷工质热力性质基本计算方程，并推导了相应的焓和熵的计算公式，能在制冷、空调工程的实用工作温度和压力范围内很方便的计算R134a的热力性质，具有能满足工程要求的合理计算精度。
状态方程采用截断至第二维里系数的简单维里方程，因此全部方程和公式形式简单，计算方便，当已知压力和温度计算其它热力性质参数无须任何迭代运算。
文中还拟合了R134a的Antoine蒸汽压方程常数，可用于-40℃-60℃的温度范围，有较高的饱和蒸汽压计算精度。
全部方程及公式适合工程设计应用。
关键词 R134a 制冷剂 热力性质 计算R134a现已广泛地得到应用，有关其热力性质的计算方程也发表了许多［1，2，3］，用这些方程也制作了相应的R134a热力性质图表。
由于这些文献在计算R134a热力性质时都使用的是非常复杂的多常数气体状态方程，导致整套计算公式特别是焓和熵的计算式非常繁复，在工程设计中直接使用这些方程和计算式很不方便，有时也不必要。
在某些场合下，一组简单、便于使用并具有合理计算精度的R134a热力性质计算方程和公式可能更适合工程设计计算使用，为此作者经过计算对比，选择出了一组能满足上述要求的R134a热力性质的简易计算方程，在工程实用的压力温度范围内可供使用。
1 基本方程包括气体状态方程、理想气体比热容方程、饱和蒸汽压方程和饱和液体比容方程。
基本方程的选择以便于计算、精度合理为准则。
1.1 气体状态方程采用简单的截断至第二维里系数的维里方程，即Z=1+(BV) (1)没有用展为压力的幂级数形式的维里方程。
计算对比表明式(1)的计算精度更好。
式(1)为比容的二次方程，求比容时很方便，但在接近临界区时，无比容的实根。
第二维里系数B采用Pitzer--Abbott关联式计算，即BPc/RTc=B0+ωB(1) (2)B(0)=0.083-0.422Tr-1.6 (3)B(1)=0.139-0.122Tr-4.2 (4)式中Tr=T/Tc。