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换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

2021-9-15 16:22

近期在我们制冷百家的高级会员群里面,有个学员问了一个这样的问题:“哪里可以 查询到制冷剂物性集合参数B值?R32制冷剂的物性集合参数B值从哪里可以获得?”关于“制冷剂物性集合参数B值”,目前确实很少有资料能 ...

近期在我们制冷百家的高级会员群里面,有个学员问了一个这样的问题:


“哪里可以 查询到制冷剂物性集合参数B值?R32制冷剂的物性集合参数B值从哪里可以获得?”

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

关于“制冷剂物性集合参数B值”,目前确实很少有资料能够得到,因此我们的知道老师特地整理了一篇资料,供群里的高级会员学习,希望可以提高各位学员制冷设计的水平。


在制冷系统换热器的设计和计算中,不管是翅片式换热器、壳管式换热器、套管式换热器的设计中,都离不开一个制冷剂物性集合参数B值的计算:


我们以壳管式换热器计算为例子:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

来自吴业正《小型制冷装置设计指导》


关于这个物性集合参数B的数值,在《小型制冷装置设计指导》中,只能查询到一个表格:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

表格中仅仅提供了三种制冷剂(R12、R134a、R22)在冷凝温度20℃、30℃、40℃、50℃中的一些数值,但是在我们实际的设计中,我们通常使用的制冷剂是R410A、R32、R290、R404A等各类制冷剂,在不同冷凝温度的情况,此时是没有资料能够查询到这个B值的,那对于我们换热器的设计就无法进行下去了。


那么如何得到这些制冷剂的物性集合参数B的数值呢?


首先要计算这个物性集合参数,我们必须要知道这个B值的计算公式,在不少的书籍中,我们都可以找到这个B值的计算公式。

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

以及公式:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

根据这个,我们得到公式:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

根据公式,我们只需要知道制冷剂在某一温度下的密度、导热系数、粘度和制冷剂的潜热几个参数,我们就可以计算出来B值;


根据我们前面课程《excel制冷仿真技术入门到提高》的学习,我们很容易就可以在excel表格中实现制冷剂这几个参数的调用,然后直接计算出制冷剂的物性集合参数B值。


我们先来看下R134a制冷剂的物性参数的计算:

根据之前的课程, 我们先建立抬头:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

按照制冷剂的液体温度, 我们计算20-50℃的冷凝温度时候的B值,以下为制冷剂不同温度下对应的密度、导热系数、粘度、潜热等数值;

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

直接利用excel调用相关的函数,即可得到制冷剂的物性值;比如,我们需要得到冷凝温度40℃时,制冷剂的导热系数:

表格里面输入:=TH...,会自动跳出相关的函数:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

双击,输入以下:

=ThermalConductivity($B$34,$B$22,$C$23,B41);

回车,就能够得到R134a制冷剂在40℃时候的导热系数了,其他的我们不一一举例。


最后通过B值的计算公式,计算出来的B值如下:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

我们对比下教科书上查表得到的数值与我们计算结果的偏差:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

偏差<3%,可以说偏差很小了。


我们给大家展示下R32制冷剂的B值计算结果:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

关于非共沸制冷剂比如R410A、R404A的计算,会有点不同,在excel调用refprop的函数时候,非共沸制冷剂的调用是不同的,直接调用函数,无法得到制冷剂的导热系数、粘度、汽化潜热等参数。


我们以R410A混合制冷剂为例子,我们都知道R410A制冷剂是由R32 50%、R125 50% 混合而成的,在计算导热系数,粘度等参数的时候,我们需要先计算出制冷剂的液相摩尔分数,如下:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

通过计算这两个数值后,我们就可以得到混合制冷剂的这几个参数了。其计算结果与refprop查询到的数值是一样的:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

excel计算值

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

refprop查询值


有了这些参数,我们可以直接计算B值了,结果如下:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

我们再直接看下R404A制冷剂的B值:

换热器仿真计算中,制冷剂物性集合参数B值是如何计算的?

好了,关于制冷剂物性集合参数B值的计算,我们就介绍到这里,文章中部分内容我们做了隐藏处理,需要下载原版学习资料和完整excel表格的,进入我们的制冷百家网(www.zhilengbj.cn)搜关键词,下载吧:

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