制冷剂热物理性质的快速计算方法

　　1 前言

　　制冷工质热力性质的计算的是制冷系统仿真的基础。在这些仿真计算中，该计算模块被成千上万的调用，因此制冷工质热力性质计算的快速性、准确性、稳定性将直接影响制冷系统仿真的计算效果[1]。制冷工质热力性质的计算方法主要有图表法、状态方程法和拟合关联式法。图表法简单，但效率低，不适合系统仿真;状态方程法具有精度高、使用范围广的特点，但其计算编程量大，且重复调用影响运算快速性和稳定性。基于以上原因，许多学者提出了一些适于制冷装置计算机仿真的纯工质制冷剂物性快速计算方法，但还未能适用较宽的工况范围[2]。本文通过调用制冷工质热物性参数[3]，在origin软件里曲线拟合，获得整个区间的显式方程。

　　2 拟合曲线

　　2.1 Origin 软件的曲线拟合方法

　　Origin软件曲线拟合方法有线性拟合和非线性拟合。线性拟合主要包括：简单线性拟合、多项式拟合，以及可用变量替换方法转换为上述方程的函数拟合。当绘出散点图后，选择Analysis/Fit Linear可拟合得到直线[4]，拟合后可将数据来源、拟合方程与结果、相关系数和标准偏差等数据显示于Result Log窗口。选择Analysis/FitPolynomial，打开对话框，用户可指定多项式的阶数、数据点数和X的取值范围等，进行多项式拟合线，拟合得到的数据显示于Result Log窗口。

　　另外，还可有一些非线性的拟合函数可以用变量替换的方法转换为直线。

　　Origin软件提供了多种非线性拟合函数，如在Analysis菜单中提供了指数增长函数、指数衰减函数、对数函数、S函数、Gaussian函数和Lorentzian函数等，在Analysis/Non—linearCurve Fit选项中还提供了许多拟合函数和图形，同时此选项还可由用户根据需要自定义函数进行数据拟合。

　　2.2 R600a

　　制冷工质在饱和状态下热力性质是温度或压力的单值函数，因此通过多项式或指数函数拟合出温度或压力的单值函数是可行的。以温度因变量为例 ，R600a的热物理性能随温度的变化曲线如图1-图6(所取数据均来自2009 ASHRAEHandbook)，取值范围从-100℃到临界温度。压力与温度曲线在整个区间内拟合完好，并且在临界点附近可以预测曲线变化趋势。该曲线比较平滑，可以用比较简单的多项式拟合。

　　图2饱和液体、气体密度与温度关系密度曲线斜率变化不大，而比容曲线在温度较低时斜率变化剧烈，用简单的多项式拟合达不到效果，为了保证方程的简短，可以采用指数衰减拟合。

　　通过以上曲线可以看出，R600a热物理性能除定压比热容在临界点附近变化剧烈外，在其他各处均缓和变化，这非常有利于曲线拟合的精确性。