R134a单级制冷循环性能指标诺模图研制

    至今为止,单级压缩蒸气制冷机仍是制冷空调设备中应用最多的一种制冷机,如电冰箱、房间空调器、单元式空调机、汽车空调等都采用这种形式。但由于这些设备中所采用的制冷剂R12,R22含有对大气臭氧层有破坏作用的氯原子,在1992年的哥本哈根会议上被列为禁用物质。一些电冰箱、汽车空调的制冷机中已用R134a替代了原先的R12作为制冷剂,而且R134a也非常有希望成为单元式空调机、房间空调器的新制冷剂。但目前国内外尚缺乏R134a在不同运行工况下的热力性能数据。为此我们采用文献[1]给出的R134a热物性方程式,导出了R134a热力性质计算所需的全部方程,并用Visual Basic 6.0语言编写了采用R134a的单级压缩蒸气制冷机热力计算程序和相应的绘图程序,给出了一套正确的R134a单级制冷循环性能指标的曲线图和诺模图,为从事制冷空调设备设计的有关人员提供了一个实用的设计工具。

    1　R134a热力性质计算方程

    R134a热力性质计算中的饱和蒸气压力方程、饱和液体密度方程、状态方程、理想气体比热容方程均取自文献[1],根据这些方程可推出比焓、比熵和潜热方程。热力性质计算所需的方程归纳如下:

    (1)饱和蒸气压力方程

    式中:ps—饱和蒸汽压力,kPa;T—温度,K,下同;A,B,C,D,E,F—常系数。

    (2)饱和液体密度方程

    式中:ρL—饱和液体密度;ρc—临界密度,ρc=512.2kg/m³;Tr—对比态温度;Tr=T/Tc;Tc—临界温度,Tc=374.25K;D₁,D₂,D₃,D₄—常系数。

    (3)状态方程

    式中:p—气体压力,kPa;v—气体比容,m³/kg;R—气体常数;R=81.488 162 9J/(kg·K);b—考虑分子体积的修正系数,b=0.3455467;K,A2,B2,C2,A3,B3,C3,A4,A5,B5,C5—常系数。

    (4)理想气体定压比热容方程

    式中:c0p—理想气体定压比热容,kJ/(kg·K);c1,c2,c3,c4,c5—常系数,下同。

    由文献[2]中的热力学一般关系式及克劳修斯-克拉贝隆方程可导出下列方程。

    (5)饱和蒸气或过热蒸气比焓方程

    式中:h—饱和蒸气或过热蒸气比焓,kJ/kg;v—饱和蒸气或过热蒸气比容,m³/kg;h0—根据基准点焓值确定的积分常数,规定0℃的饱和液体焓值为200kJ/kg时,h0=209.10045369kJ/kg

    (6)饱和蒸气或过热蒸气比熵方程

    式中:s—饱和蒸气或过热蒸气比熵,kJ/(kg·K);s0—根据基准点熵值确定的积分常数,规定0℃的饱和液体熵值为1kJ/(kg·K)时,s0=1.0944471kJ/(kg·K);p1=101.325kPa;其他符号同上。

    (7)潜热方程

    式中:r—汽化潜热,kJ/kg;

    v″—饱和汽相比容,m³/kg;