CO2热力学性质和传输特性的快速计算模型研究

论文摘要

随着人们对环境问题的日益关注,氟利昂制冷剂的替代问题也显得越来越突出。在众多的替代制冷剂中,自然工质,特别是CO2制冷剂引起了业界的普遍重视。CO2临界温度比较低,循环一般在跨临界状态下运行,制冷系统仿真需要对亚临界和超临界压力区CO2同时建立热力性质和传输特性的快速计算模型,从而有助于指导设计出符合要求的节能系统。在系统仿真计算中,热物性参数的计算全为显式能在计算过程中避免迭代,大大提高系统仿真时的计算速度。本文采用两种方法对CO2亚临界压力和超临界压力区的以下热物性进行了显式快速计算模型的建立,包括:焓、熵、密度、比热容、音速、粘度、热导和表面张力。一种是采用拟合关联式法在CO2全区域范围内,基于分式形式对CO2各热物性参数建立了统一形式的快速计算模型,所有热物性的计算模型形式统一,便于系统仿真的调用;一种是采用状态方程法和拟合关联式法相结合的方法,对各种不同物性建立不同的、更有针对性的快速计算模型。使用状态方程法计算可以进行显式计算的热物性参数,对于采用状态方程法需要迭代求解的热物性参数,寻找新的显式关系式。本文对大量的热物性数据进行拟合,建立了CO2精度良好的快速计算模型,模型速度比精确模型提高了1～4个量级,为系统仿真打下坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状和文献综述
• 1.2.1 制冷工质的热力性质计算
• 2 的热物性计算'>1.2.2 CO₂的热物性计算
• 1.3 本文的研究内容和任务
• 第二章 热物性快速计算模型的数据来源及数学方法
• 2.1 热物性快速计算模型的数据来源
• 2热物性快速计算模型的数据范围'>2.2 CO₂热物性快速计算模型的数据范围
• 2.2.1 各个区域的拟合数据
• 2.2.2 特征线上的拟合数据
• 2热物性快速计算模型拟合的数学方法'>2.3 CO₂热物性快速计算模型拟合的数学方法
• 2.4 本章小结
• 2热物性快速计算模型'>第三章 基于分式形式的CO₂热物性快速计算模型
• 3.1 方法概述
• 3.2 五条特征线的热物性模型及结果
• 3.2.1 饱和汽相线的热物性模型及结果
• 3.2.2 饱和液相线的热物性模型及结果
• cI 线的热物性模型及结果'>3.2.3 p_cI 线的热物性模型及结果
• cII 线的热物性模型及结果'>3.2.4 p_cII 线的热物性模型及结果
• pc 线的热物性模型及结果'>3.2.5 超临界T_pc线的热物性模型及结果
• 3.3 区域的热物性模型及结果
• 3.3.1 过热区的热物性模型及结果
• 3.3.2 过冷区的热物性模型及结果
• 3.3.3 超临界压力I 区的热物性模型及结果
• 3.3.4 超临界压力II 区的热物性模型及结果
• 3.4 基于分式形式的快速计算模型与REFPROP7 的计算速度对比
• 3.5 本章小结
• 2热物性的快速计算模型'>第四章 基于马丁-侯方程的CO₂热物性的快速计算模型
• 4.1 方法概述
• 4.2 饱和线上的基本物性方程
• 4.3 四个区的热物性模型及结果
• 4.3.1 过热区的热物性模型及结果
• 4.3.2 过冷区的热物性模型及结果
• 4.3.3 超临界压力I 区的热物性模型及结果
• 4.3.4 超临界压力II 区的热物性模型及结果
• 4.4 基于马丁-侯方程快速计算模型与REFPROP7 的计算速度对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 本研究方向的未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文