新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究

文章编号：1671-6612（2009）02-029-03

新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究

陈锦华 敖永安 沈 琳 王聪民 高兴全

（沈阳建筑大学市政与环境学院 辽宁 110168）

【摘 要】 提出了新型制冷剂R407C 、R410A 及R227热力性质的快速计算方法，并对其特性分析比较。借

鉴Cleland 制冷剂热力性质简化计算公式，拟合出热力性质快速计算方程的系数，并从运行效率、经济性和安全性等角度来研究新型制冷剂的特性。结果在制冷空调的常用温度范围内，检验拟合系数的计算精度与Cleland 给出的其他制冷剂拟合精度相仿，在某些性能上新型制冷剂要优于被替代物。此快速计算方法可应用于装置的仿真和优化计算及装置或过程的实时控制。R407C 、R410A 能很好作为R22的替代物，R227是一种很有前途的制冷剂，很有可能作为混合物的一种阻燃组份用于HCFC 的混合替代物中，或作为热泵中CFC 的纯质替代物使用。

【关键词】 制冷剂；热力性质；计算；特性研究 中图分类号 TQ025 文献标识码 A

The Comparison of Characteristics of Thermal Performance and Optimization and Simulation

Calculation Method of Several New Refrigerant

Chen Jinhua Ao Yong’an Shen Lin Wang Congmin Gao Xingquan

（Institute of Urban Services and Environment , Architecture University , Liaoning, 110168）

【Abstract 】 Through comparing the thermodynamic properties of new refrigerant of R407C, R410A and R227,propose an optimization and simulation method. By using the simplified calculation formula of refrigerant of Cleland,draw the coefficient of quick calculation equation of thermodynamic properties,and study the characteristics of the new refrigerant from various angles such as operating efficiency, economy and security.result in the commonly used temperature range of refrigerating air-conditioning, the calculation accuracy of fitting coefficient is similar to fitting precision of other refrigerants which Cleland gives. In some performance,the new refrigerant is superior to the alternatives.conclusion This quick calculation method can be applied to simulation and optimization calculation of the device and the device or process real-time control. R407C, R410A can replace R22 very well, R227 is a promising refrigerant,it is possiblily used in the mixed HCFC alternatives as one flame-retardant component of the mixture,or as pure alternative of the CFC in the heat pump.

【Keywords 】 refrigerant ; thermodynamic properties ; calculation ; characteristics study

基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目（2006BAJ03B01） 作者简介：陈锦华（1981-），男，硕士研究生，主要从事建筑节能研究。 收稿日期：2008-11-06

0 引言

制冷工质的热力学性质和热物理性质数据是制冷系统流动、传热计算的基础。传统的查图表方法因效率低且精度不够，不满足系统仿真、优化计算及实时控制的要求，而被具有较高精度的简单快速计算公式所取代。许多研究者致力于这方面的工作，并提出了繁简不一的理论公式和经验方程。考虑到在装置的仿真和优化计算时，对制冷剂热力性质计算的速度和稳定性有较高的要求及在装置或过程的实时控制时，不可能在控制模块中附加很复杂的计算程序，因此笔者提出了简化快速计算方法。

第23卷第2期 2009年4月 制冷与空调

Refrigeration and Air Conditioning V ol.23 No.2 Apr. 2009.29～31

·30· 制冷与空调 2009年

目前用在空调器中的制冷剂R22对臭氧层具有破坏作用。有关保护臭氧层的国际协议《蒙特利尔议定书》已明确规定了空调器中所使用的R22为应被禁用、淘汰的物质。例如德国在1995年低以后，新工厂将禁止使用R22[1]。中国也将在2010年禁止使用。由于很难找到一种与R22热物性接近的纯质，目前R22替代的大趋势是用混合制冷剂，目前国际上以R407 C 与R410 A 为主[2-3]。哈龙具有非常高的ODP 和GWP 值，而R227的ODP 为0，因此可作为哈龙的替代物。

1 R407C 、R410A 及R227热力性质的简化计算

考虑到常用的制冷与空调应用场合，本文选择的曲线拟合范围是-40℃≤Tsat ≤55℃和过热度Ts ≤60℃。拟合的原始数据来源为文献[1]。Tsat 为饱和温度(℃)；Ts 为过热度(℃)。 1.1 液体焓

液体制冷剂焓值几乎与压力无关，可用下面的三次多线式表示液体焓与温度之间的关系：

231234l h a a T a T a T =+++ （1）

式中：h l 为液体焓，kJ/kg ；a 1,a 2,a 3,a 4为方程拟合系数；T 为温度，℃。方程系数拟合图见图1。

图1 液体焓与温度的函数关系图

从图1可知，数据点基本上都落在拟合出来的方程上，说明拟合出来的系数精度较高。 1.2 饱和气体焓

饱和气体焓与温度的关系式可如下表示：

2315678v h a a T a T a T =+++ (2)

式中：h V1为饱和气体焓，kJ/kg ；a 5,a 6,a 7,a 8为方程拟合系数；T 为温度，℃。方程系数拟合图见图2、图3及图4。 1.3 过热气体焓

过热气体焓与温度的关系式可如下表示：

22219101112222

1314(1)

v v s s s sat s sat

s sat s sat h h a T a T a T T a T T a T T a T T =++++++（3）

式中：h V2为过热气体焓，kJ/kg ；a 9,a 10,a 11,a 12,a 13,a 14为方程拟合系数。方程系数拟合图见图2、图3及图4。

图2 制冷剂R410A 过热气体焓与温度之间关系图

图3 制冷剂R407C 过热气体焓与温度之间关系图

图4 制冷剂R227过热气体焓与温度之间关系图

从图2、图3、图4可知，当Ts=0时，输入的数据点基本都落在方程拟合曲线上即饱和气体焓与温度的方程系数精度较高。在不同的Tsat 和不同的Ts 上，输入的数据点也基本上都落在相应的方程曲线上即过热气体焓与温度的方程系数精度较高。方程系数及拟合最大误差的值汇总得表1。

表1 方程系数及拟合最大误差的值汇总得表

系数 R410A R407C R227 a 1 200000 200000 200000 a 2 1464.858 1405.303 1120.701 a 3 2.532708 1.853601 1.309903 a 4(×10-3

) 69.167 16.319 -0.36 a 5 423465.6209408903.6 324330.5 a 6 368.5492995495.8339 645.7026 a 7 -3.077246817-2.0976 -0.3546 a 8(×10-3

) -50.723211 -23.31 -7.44