制冷系统热力计算模块设计

    1 概述

    为了实现制冷系统的最佳匹配,应该首先计算系统的热力参数,这些参数是优化系统各部件结构的最基本数据。系统热力参数计算的传统方法是通过查表及烦琐的笔算,而热力性质参数计算模块是利用Visual C++610语言开发的,使用方便、快捷。

    在制冷系统循环性能参数的计算模块中,只要输入相应的工质、蒸发温度、冷凝温度以及过冷度和过热度就可以输出单位质量制冷量、单位容积制冷量、单位冷凝热量和单位绝热功以及制冷系数等循环性能参数。

    由于制冷系统循环性能参数的计算要运用到各状态点的热力性质计算,因此将热力性质参数计算模块和制冷系统循环性能参数计算模块综合为制冷系统热力计算模块。模块采用交互方式进行计算,可以方便的确定各种设计工况下的循环性能,程序采用开放式的结构,只要在数据库中加入其它工质的参数,不用改写程序,就可以对其它工质进行相应的计算。同时,利用VC++强大的数据库引擎中的DAO技术可以根据客户的需要把计算的数据用一定的数据格式存储起来。

    2 热力性质参数计算模块

    2.1 计算方程

    制冷工质的热力性质计算式由饱和气体压力方程、饱和液体密度方程、状态方程、理想气体比热容方程,以及根据这些方程推得的比焓和比熵方程组成。本文采用R134a工质进行设计计算。

    1)饱和气体压力方程

    式中:A=24.803 398 8, B=-0.398 040 8×10⁴, C=-0.240 533 2×10^-1,D=0.224 521 1×10^-4, E=0.199 554 8, F=0.374 847 3×10³。

    2)饱和液体密度方程

    式中:临界密度Qc=512.2 kg/m³,对比态温度Tr=T/Tc,临界温度Tc=374.25 K,D₁=819.618 3,D2=1 023.582,D3=-1 156.757,D4=789.719 1。

    3)状态方程

    此处采用MH状态方程,它适用于各种制冷剂、极性和非极性气体,误差小于1%。MH方程的常数只需要临界参数以及一个饱和蒸气压数据就能确定。

    式中:R是气体常数, R=81.488 162 9×10^-3kJ/ (kg•K);

    4)理想气体定压比热容方程

    5)比焓方程

    6)比熵方程

    式中:p1=101.325 kPa

    2.2 热力性质参数计算方法

    此计算方法能对气态、液态、过冷和过热等不同状态的制冷剂进行热力性质的参数计算,这不仅是为了工程设计的方便,也是为制冷系统的设计和各单元设备的设计提供可靠的依据。热力性质参数计算程序结构图如图1所示。

    1)过热蒸气的热力性质计算,按图1所示的四种情况进行计算