关于高温多联机用制冷剂“气体的比容、粘度”的拟合计算

武连发，罗亚军，熊建国，余　凯

( 珠海格力电器股份有限公司，珠海 519070 )



关于高温多联机用制冷剂“气体的比容、粘度”的拟合计算

武连发，罗亚军，熊建国，余凯

( 珠海格力电器股份有限公司，珠海 519070 )

在开发R410a高温多联机过程中，前期会进行连接管(过热气体管、过冷液体管)的压降仿真计算，其中经常会涉及到查找制冷剂物性参数，或需要在计算中直接根据已有的几个参数来快速计算制冷剂的其他物性参数。其中使用比较多但较难查到的是“过热气体的比容、运动粘度，过冷液体的比容、运动粘度”四个参数。经过研究，在已知饱和压力、过热度、过冷度等参数下，可以拟合比容、运动粘度。在实际空调运行范围内，其误差达到1%以下。采用VB编程，编制了快速计算软件《R410A气体比容粘度计算V1.0》，方便其他工程人员使用。[关键词]高温多联机；仿真；R410A；比容；粘度；气体

1　引言

在开发R410a高温多联机过程中，前期会进行连接管(过热气体管、过冷液体管)的压降理论计算，其中经常会涉及到查找制冷剂物性参数，或需要在计算中直接根据已有的几个参数来快速计算制冷剂的其他物性参数。另外，制冷剂热力性质的计算是制冷空调装置仿真的重要基础[1]。这就需要我们能找到各个参数的计算公式。制冷剂热力性质的计算是相关领域计算机辅助设计的主要基础之一，其计算精度、速度和稳定性将直接影响、甚至决定整个计算机辅助设计软件的计算精度、速度和稳定性[2]。

其中在理论计算中，使用比较多的是过热气体的比容、运动粘度。这两个参数“过热气体的比容、运动粘度”，目前可提供的拟合公式较少，且较难找到可查找这两个参数的软件。

本文就R410A制冷剂“气体的比容、粘度”的拟合计算，进行相关探讨。所采用的拟合软件为Origin软件，Origin软件功能强大，是科学和工程研究人员必备软件之一[3]。

2　关于气体比容的拟合过程

采用的方法是，先确定此点的“压力、过热度”，然后，先拟合同压力“TE”下饱和气体的比容“v0”；之后再根据“不同的压力TE、不同的过热度△TE”，拟合不同的比容增量“△v”。那么气体的比容“v1”=“v0+△v”。

2.1同压力“TE”下饱和气体的比容“v0”拟合所用数据如表1。

表1　同压力下饱和气体比容拟合所用数据

采用Origin软件，进行拟合得到如下公式：

v0= 32.7345+B1*TE^1+B2*TE^2+B3*TE^3

其中：B1=-1.06623、B2=0.01992、B3= -2.16162E-4。拟合误差在0.5%以下；拟合曲线如图1。

图1　同压力下饱和气体的比容拟合曲线

2.2“不同的压力TE、不同的过热度△TE”，拟合不同的比容增量“△v”，所用数据如表2。

表2　不同压力不同过热度拟合不同比容增量所用数据

采用Origin软件，进行拟合得到如下公式：每隔5℃过热度的比容增量平均值=(“△v”/△TE)*5=(1.06146+B4*TE^1+B5*TE^2)

其中：B4=-0.02599、B5=3.82381E-4。拟合误差在1.1%以下；拟合曲线如图2。

图2　不同压力、不同过热度拟合不同比容增量

2.3气体的比容拟合公式为

“v1”=“v0+△v”=32.7345+B1*TE^1+B2*TE^2+B3*TE^3+(1.06146+B4*TE^1+B5*TE^2)/5*△TE

其中：B1=-1.06623、B2=0.01992、B3=-2.16162 E-4、B4=-0.02599、B5=3.82381E-4。拟合误差在1%以下；

拟合曲线如图3。

图3　气体的比容拟合曲线

3　关于气体运动粘度的拟合过程

方法同上述的气体比容的拟合方法，先确定此点的“压力、过热度”，然后，先拟合同压力“TE”下饱和气体的运动粘度“ν0”；之后再根据“不同的压力TE、不同的过热度△TE”，拟合不同的粘度增量“△ν”。那么气体的运动粘度“ν1”=“ν0+△ν”。

3.1同压力“TE”下饱和气体的运动粘度“ν0”拟合结果如下：

ν0=0.38483+B6*TE^1+B7*TE^2+B8*TE^3

其中：B6=-0.01044、B7=1.77662E-4、B8=-1.73737E-6。拟合误差在0.5%以下；拟合曲线如图4。

图4　同压力下饱和气体的运动粘度拟合曲线

3.2“不同的压力TE、不同的过热度△TE”，拟合不同的粘度增量“△ν”，结果如下：

每隔5℃过热度的运动粘度增量平均值=(“△ν”/△TE)*5=(0.02288+B9*TE^1+B10*TE^2)

其中：B9=-5.74048E-4、B10=7.7619E-6。拟合误差在1.5%以下；拟合曲线如图5。

图5　不同压力、不同过热度拟合不同粘度增量

3.3气体的运动粘度拟合公式为：

“ν1”=“ν0+△ν”=0.38483+B6*TE^1+B7*TE^2+B8*TE^3+(0.02288+B9*TE^1+B10*TE^2)/5*△TE

其中：B6=-0.01044、B7=1.77662E-4、B8=-1.73737E-6、B9=-5.74048E-4、B10=7.7619E-6。拟合误差在1%以下；拟合曲线如图6。

图6　气体的运动粘度拟合曲线

4　计算软件的编制

为利于其他工程人员快速计算这4个参数，采用Visual Basic6.0编程。Visual Basic是可视化的“BASIC”语言工具[4]。笔者编制了快速计算软件《R410A气体比容粘度计算V1.0》，其他工程人员只需要简单输入几个参数，软件就会自动计算所需的比容、粘度等参数。

软件分为三个部分，输入参数、输出参数、说明。输入参数部分，输入气体对应的饱和压力(单位℃)、气体过热度(单位℃)；输入参数部分，在按中间“计算”按钮后，可根据已输入的参数自动计算气体比容、气体运动粘度；说明部分，列举了输入参数的范围和版本信息。

软件界面如图7。

图7　软件界面

5　结论

综上分析，采用“气体饱和压力”加“气体过热度”，来拟合气体比容、气体运动粘度公式。在实际空调运行范围内，其误差达到1%以下。为利于其他工程人员快速计算这些参数，采用VB编程，编制了快速计算软件《R410A气体比容粘度计算V1.0》，方便其他工程人员查询。

[1] 吴志刚，丁国良.制冷剂热力性质的快速计算Ⅰ.计算方法[J].上海交通大学学报，2006，40(2)：297-300

[2] 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[J].工程热物理学报，2000，21(5)：533-536

[3] 肖信.Origin 8.0实用教程：科技作图与数据分析[M].北京：中国电力出版社，2009

[4] 杨培添.Visual Basic程序设计教程[M].北京：人民邮电出版社，2006

Coupling Calculation about Gaseous Specific Volume and Viscidity of Refrigerant for High Sensitive Heat VRF

WU Lianfa，LUO Yajun，XIONG Jianguo，YU Kai

(Gree Electric Appliances,Inc of Zhuhai，Zhuhai519070，China))

When highsensitive heat VRFwith refrigerant of R410A was exploited,the simulae calculation about pressure loss in gas pipe or liquid pipe was done in the prophase.In this process,lots of characteristic parameters about refrigerant were often demanded,at the same time,other characteristic parameters about refrigerant were calculated frequently according some existing parameters.Four parameters of those that specific volume or viscosity of super heating refrigerant and super cooling refrigerant were used regularly,yet found difficulty.By researching,specific volume and viscosity could be found out on condition that saturated temperature and super-cooling temperature or super-heating temperature was known.In range of air conditioning running,the precision was low of 1%.The software of specific volume and viscosity about R410A with gas was worked by VB,which could be helpful to others.

Highsensitive heat VRF；Simulate；R410A；Specificvolume；Viscosity；Gas

2016-4-24

国家科技支撑计划课题(2014BAJ02B01)

武连发(1981-)，男，工程师，研究方向：多联机的系统节能与产品研发。Email：lianfawu@sina.com

ISSN1005-9180(2016)03-070-04

TB61+2文献标示码：Adoi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2016.03.013