R410a制冷剂性能参数的显式快速计算模型 Ⅱ. 过 热 区 方 程

在Martin-Hou方程的基础上,提出了R410a制冷剂在过热区（压力4~4 355 kPa,过热度0~100 K）的热力学性能参数和传输特性参数的计算模型,以REFPROP 7的数据源作为原始数据,在过热区范围内对R410a制冷剂的热力学性能参数进行拟合,并将该模型的计算结果与REFPROP 7数据源进行对比.结果表明,所提出的显式计算模型的平均误差小于1.24%,最大误差小于14.30%,计算速度比REFPROP 7提高了2~4个数量级.     

含临界区的制冷剂饱和热力性质的快速计算

通过引入简单的二次函数并采用分段拟合的方法,将现有的制冷剂R410A饱和区物性快速计算公式的有效范围扩展到临界区．以REFPROP6．01的计算结果为数据源,对R410A的饱和区热力特性在饱和温度为213．15～343．32K（临界温度）的数据范围内作了拟合,给出了各个热力特性对应的显式快速计算公式．对比所得到的快速计算公式与REFPROP 6．01相应公式的计算结果和计算速度表明,前者比后者的计算速度提高了3个数量级,扩展后的快速计算公式的计算平均偏差小于0．04％,最大偏差小于0．12％．     

制冷剂过冷区热力性质的快速计算

提出制冷剂过冷区热力性质的隐式拟合模型,给出了制冷剂过冷区热力性质的隐式拟合、显式计算方法.该方法能够保证制冷剂热力性质计算的可逆性,同时由于不存在迭代,保证了热力性质计算的高速性和绝对稳定性.以REFPROP 6.01的计算结果作为数据源,以环保工质R410A和R407C为例对该模型作了验证.计算与对比结果表明,应用所提出模型得到的快速计算公式的计算速度比REFPROP 6.01程序的计算速度提高了3个数量级,且能保证在常用的制冷空调工况范围内的最大计算偏差小于0.49%,而平均计算偏差小于0.09%.     

制冷剂热力性质的快速计算Ⅰ.计算方法

采用隐式拟合、显式计算的方法给出了常用纯工质和混合工质制冷剂饱和区、两相区以及过热区热力性质的快速计算方法.通过引入转换函数,对前人提出的制冷剂饱和区和过热区三次隐式拟合、显式计算模型作了改进,更好地解决了三次方程求解过程中解的分岔问题,使其能适应更宽范围的制冷剂物性简化计算.通过引入当量干度的概念,给出了混合工质两相区物性简化计算的通用二次拟合模型.并详细说明了由隐式拟合模型转化为显式快速计算公式的方法.     

制冷剂饱和热力性质的通用简化计算模型

制冷剂热力性质的简化计算是保证制冷空调系统仿真与优化计算的稳健性与快速性的关键之一.制冷剂热力性质简化计算模型的研究目标是函数形式上的通用性和较大参数范围内的准确性.提出了一种适用于制冷剂饱和热力性质的六系数通用简化计算模型,对多种常见制冷剂进行了数据拟合.在制冷空调工况范围内,与国际标准制冷剂物性计算软件REFPROP 9.0相比,该简化计算模型对各种饱和热力性质的最大计算误差均小于±0.6%,计算速度可以提高两个数量级以上.     

制冷剂热力性质的快速计算Ⅱ.典型工质计算公式

利用所提出的快速计算方法,以REFPROP 6.01的计算结果为数据源,对2种典型的制冷剂R134a和R410A的饱和区、过热区和两相区的热力性质在饱和温度分别为-60~80°C和-60~60°C,过热度均为0~65°C的数据范围内进行了拟合,给出了各个热力性质对应的显式快速计算公式,并将该快速计算公式与REFPROP 6.01相应公式的计算结果和计算速度作了比较.对比结果表明:R134a和R410A的快速计算公式的计算速度约分别为REFPROP 6.01的140倍和940倍;所有快速计算公式的计算平均偏差小于0.021%,最大偏差小于1.05%.     

R410A空调器空泡系数模型适用性的实验验证

为了找到适用于R410A空调器两相制冷剂质量计算的空泡系数公式,提出了一种可以方便地测量换热器中制冷剂质量的准在线液氮称重法(QOMM),检验了该方法的测量精度,并建立实验台测量了不同空调工况下空调器换热器中的制冷剂量.基于所测制冷剂质量,验证了11种两相流体空泡系数模型对于R410A空调器的适用性.结果表明,QOMM具有较高的测量精度,R410A空调器制冷工况下空泡系数公式宜采用Hughmark模型,而热泵工况下宜采用Premoli模型.     

结霜工况下R410A翅片管式蒸发器的换热特性

在焓差实验装置和热泵性能测试系统中,对一台R410A空气源热泵的翅片管式蒸发器在结霜工况下的换热特性进行了试验研究.通过改变蒸发器制冷剂侧和空气侧的流体温度、流量等参数,利用显微摄影机对室外侧换热器的平直翅片表面结霜过程进行动态跟踪.实验表明,结霜速率和霜层厚度的变化对制冷系统的换热量、蒸发温度、制冷剂侧压降、整体传热效率都有不同程度的影响.在蒸发器的结霜初期和结霜后期,系统性能的衰减程度有较大区别.在空气温度为0℃~-4℃,相对湿度大于80%的情况下,换热器表面结霜速度最快.     

R410A-油混合物在7 mm水平直光管内流动沸腾的换热特性Ⅰ.实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直光管内的流动沸腾换热特性.实验测试管长度2 m、外径7 mm.实验工况的蒸发温度为5°C,质量流率为200~400 kg/(m2.s),热流密度为7.56~15.1 kW/m2,入口干度x=0.2~0.7,干度变化为0.2,油的平均质量分数wno=0~5%.实验结果表明,R410A-油混合物管内流动沸腾的换热系数随质量流率的增大而增大;在x<0.7的工况下,油的存在总是增大换热,当wno从0增长到5%时,换热系数最大可增加61%.在x=0.8的高干度情况下,换热系数在wno=1%时达到最大值,然后随着wno的增大换热系数逐渐降低.     

R410A-油混合物在7 mm水平直光管内流动沸腾的换热特性Ⅱ.关联式

基于R410A-油混合物管内流动沸腾换热的实验数据,对现有的制冷剂-油混合物的换热关联式进行了评价,对比发现已有关联式的预测值与实验值的误差最大达到80%.基于混合物物性,开发了R410A-油混合物在7 mm直光管内流动沸腾的流型图,并基于流型图和混合物物性开发了R410A-油在7 mm直光管内流动沸腾的换热关联式.所得关联式与90%的实验数据的误差在±20%以内,平均误差为11.8%,最大误差为26.7%.     

亚临界压力区CO2热力性质及传输特性的快速计算模型

提出CO2亚临界压力区具有统一形式的热力性质和传输特性的显式计算模型.由于模型为显式形式,不存在迭代,保证了热物理性质计算的高速性和绝对稳定性;同时,所有热物理性质的计算模型形式统一,便于系统仿真的调用.以REFPROP 7的计算结果作为数据源,对制冷剂环保替代中重要的自然工质CO2的热物理性质在压力为三相点压力至临界压力,过热度0～200 K、过冷度0～87 K的数据范围内进行拟合,并将该快速计算模型与REFPROP 7相应公式的计算结果和计算速度进行对比.结果表明,所有快速计算模型的总平均偏差小于0.156%,最大偏差小于10.43%;速度比REFPROP 7的计算速度提高了2～4个数量级.