物性狀態(tài)方程在制冷壓縮機(jī)中冷凝量的應(yīng)用和計(jì)算

武姿廷 王瑞雪 計(jì)宇超（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧沈陽100869）

0 引言

在制冷壓縮機(jī)的冷凝量計(jì)算作業(yè)中，一些小型的制冷系統(tǒng)通常采用的是一些全封閉往返復(fù)式的壓縮機(jī)。在進(jìn)行后續(xù)冷凝量的應(yīng)用與計(jì)算過程中經(jīng)常會(huì)通過考慮制冷壓縮機(jī)內(nèi)部具體熱力過程來構(gòu)建一個(gè)仿真型的模擬制冷壓縮模型。而現(xiàn)階段我國制冷壓縮作業(yè)在實(shí)際仿真模擬過程中通常會(huì)采用通用制冷壓縮機(jī)模型與對(duì)壓縮機(jī)形成的控制溶劑建立能量方程與質(zhì)量方程、物性狀態(tài)方程等。當(dāng)前，我們重點(diǎn)研究的是物性狀態(tài)方程在制冷壓縮機(jī)中冷凝量的應(yīng)用和計(jì)算，進(jìn)而在實(shí)際應(yīng)用、計(jì)算過程中需要考慮到該物性狀態(tài)方程的物理意義，以及該方程在制冷壓縮機(jī)冷凝量計(jì)算過程中所處的地位，能否普遍適應(yīng)等，這些都是我們?cè)谥评鋲嚎s機(jī)冷凝量計(jì)算過程中所需要注意的地方。與此同時(shí)還需要嚴(yán)格要求計(jì)算步驟與計(jì)算結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)性，實(shí)現(xiàn)計(jì)算收斂，將該技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)制冷壓縮機(jī)的系統(tǒng)仿真作業(yè)中去。給以制冷壓縮機(jī)停工一個(gè)較為穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)模型，并通過相應(yīng)實(shí)驗(yàn)予以證實(shí)。

1 物性狀態(tài)方程的概述

物性狀態(tài)方程又被稱之為物態(tài)方程或狀態(tài)方程，其主要用于表述熱力學(xué)中不同函數(shù)參量之間的關(guān)系。通過物性狀態(tài)方程，可以準(zhǔn)確、科學(xué)的表述出不同物質(zhì)的不同狀態(tài)，例如表達(dá)水、冰、氣的表達(dá)等。同時(shí)，根據(jù)物性狀態(tài)方程還可以詳細(xì)研究不同物體在不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變以及其能耗變化等。例如，通過物性狀態(tài)方程，可以研究水的三態(tài)是如何轉(zhuǎn)變的，以及水的三態(tài)在轉(zhuǎn)變過程中其中的能量變化是怎樣的等數(shù)據(jù)信息。通過對(duì)這些信息的研究，可以有效增強(qiáng)不同物質(zhì)以及不同狀態(tài)物體的實(shí)際運(yùn)用。雖然物性狀態(tài)方程可以研究不同物體不同狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息以及其轉(zhuǎn)變過程中的能量濱化，然而物性狀態(tài)方程最適宜研究氣體與液體之間的轉(zhuǎn)變以及其兩種狀態(tài)下物體的相關(guān)信息。因此，在氣態(tài)這一狀態(tài)下的方程或研究氣態(tài)與液態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的方程大都均被稱之為理想氣體狀態(tài)方程。這一命名并不是指物體在氣態(tài)時(shí)最穩(wěn)定或其能量最高，而是指在研究這一狀態(tài)時(shí)，無性狀態(tài)方程可以起到最為顯著的作用。此外，物性狀態(tài)方程也可以用于研究固體與氣態(tài)或液態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的情況。固體狀態(tài)的研究往往不用于物質(zhì)之間的能量變化或狀態(tài)轉(zhuǎn)變而是用于研究恒星、中子星內(nèi)部的物質(zhì)變化的研究。并且物性狀態(tài)方程還可以用于研究固態(tài)與晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。研究這一狀態(tài)或研究固態(tài)與晶態(tài)相互轉(zhuǎn)變的物性狀態(tài)方程同樣也有一個(gè)類似的稱呼，其被稱之為理想流體方程。同樣其被稱之為理想流體方程，并不是由于其狀態(tài)較穩(wěn)定，恰恰相反流體這以狀態(tài)是一個(gè)較為不穩(wěn)定的狀態(tài)，其隨時(shí)有可能轉(zhuǎn)化為晶態(tài)或固態(tài)。而其被稱之為理想流體方程是由于在研究流體、固體以及晶太這一狀態(tài)時(shí)，物性狀態(tài)方程可以發(fā)揮出最大的優(yōu)勢(shì)。目前，所得知并運(yùn)用的物性狀態(tài)方程并不是最初的物性狀態(tài)方程，而是不斷補(bǔ)充、完善的物性狀態(tài)方程。最初的物性狀態(tài)方程又被稱之為玻意耳-馬略特定律，其主要被用于研究氣態(tài)狀態(tài)下不同物質(zhì)的壓強(qiáng)以及體積之間的關(guān)系。在之后，物性狀態(tài)方程又被查理-呂薩克、道爾頓等人不斷的完善。至今五行狀態(tài)方程與最初的玻意耳-馬略特定律相比，其不但可以對(duì)氣態(tài)物質(zhì)的壓強(qiáng)以及體積進(jìn)行研究，同時(shí)還可以研究固態(tài)、業(yè)態(tài)以及流體等不同狀態(tài)之間物體的轉(zhuǎn)變以及其能量流失，同時(shí)還可以對(duì)不同狀態(tài)下物質(zhì)的本身以及其內(nèi)在原子、分子等進(jìn)行分析、研究。物性狀態(tài)方程的完善以及創(chuàng)新不但方便了我們對(duì)于不同物質(zhì)不同狀態(tài)的研究，同時(shí)也時(shí)我們可以在實(shí)際的生活中對(duì)不同物質(zhì)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變的能量變化規(guī)律進(jìn)行運(yùn)用，進(jìn)而更好的豐富我們的生活，提高人們的舒適度。

2 物性狀態(tài)方程在制冷壓縮機(jī)冷凝量中的應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，人類社會(huì)生活質(zhì)量水平也在隨之不斷提升。在現(xiàn)代社會(huì)中，制冷技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了各行各業(yè)，同人們的日常生活息息相關(guān)。與此同時(shí)，人們對(duì)制冷壓縮機(jī)的性能的要求也在隨之不斷上升，空調(diào)等產(chǎn)品進(jìn)入人類社會(huì)中給以人類社會(huì)生活帶來了巨大的舒適與便利。但需要注意的是我國的制冷技術(shù)領(lǐng)域有著巨大的可發(fā)展空間，傳統(tǒng)吸收式的制冷溫度在很大程度上限制了制冷壓縮機(jī)的吸收制冷的應(yīng)用范圍，使其無法真正發(fā)揮出自身制冷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。為此，我們將一種全新的技術(shù)應(yīng)用在了制冷壓縮機(jī)冷凝量中，即物性狀態(tài)方程，物性狀態(tài)方程又被稱之為物態(tài)方程或狀態(tài)方程，其主要用于表述熱力學(xué)中不同函數(shù)參量之間的關(guān)系。通過物性狀態(tài)方程，我們可以準(zhǔn)確、科學(xué)的表述出不同物質(zhì)的不同狀態(tài)，例如表達(dá)水、冰、氣的表達(dá)等。這于制冷技術(shù)的提升有著很大的促進(jìn)作用，將會(huì)大大開發(fā)出我國制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展空間，解決當(dāng)前該領(lǐng)域存在的制冷范圍小的問題?，F(xiàn)階段，我們對(duì)該項(xiàng)物性狀態(tài)方程的研究已經(jīng)處于一個(gè)深入化研究階段，并將其更好的應(yīng)用在了制冷壓縮機(jī)冷凝量的研究作業(yè)中，使得制冷壓縮機(jī)在實(shí)際制冷作業(yè)中能夠取得較好的制冷效果，使得制冷溫度能夠達(dá)到較低的溫度。這將是我們最終研究制冷壓縮機(jī)冷凝量的終極目標(biāo)，相信在不久之后物性狀態(tài)方程能夠得到更好的優(yōu)化，進(jìn)而更好地應(yīng)用在壓縮機(jī)冷凝量的制冷作業(yè)中。

3 物性狀態(tài)方程在制冷壓縮機(jī)冷凝量中的計(jì)算

冷凝量是制冷壓縮機(jī)中極為重要的參數(shù)之一，其關(guān)系到制冷壓縮機(jī)的最低制冷溫度以及制冷量等數(shù)據(jù)。而制冷壓縮機(jī)中冷凝量的計(jì)算公式為冷凝量=冷卻水流量*冷卻水進(jìn)出口溫差，其中冷卻水流量的單位為加侖/分鐘，而冷卻水進(jìn)出口溫差的單位為華氏度。因此為了可以提高制冷壓縮機(jī)的制冷效率，我們就需要提高制冷壓縮機(jī)壓縮機(jī)中冷凝量的數(shù)值。而在保持冷卻水流量不變的情況下，我們僅有通過提高冷卻水進(jìn)出口溫差這一數(shù)據(jù)方能有效提高制冷壓縮機(jī)中冷凝量的數(shù)值。冷卻水進(jìn)出口溫差這一數(shù)值，我們可以通過使用物性狀態(tài)方程進(jìn)而使其冷卻水在進(jìn)出口的過程中發(fā)生狀態(tài)變化，進(jìn)而加大其溫差。通過物性狀態(tài)方程我們可以得知，其冷卻水進(jìn)出口溫差與其流量以及壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)均有密不可分的關(guān)系，而上文曾提到，我們需要保障冷卻水的流量不變。因此，在這里我們可以通過改變冷卻水的容積系數(shù)以及其壓強(qiáng)進(jìn)而提高冷卻水的進(jìn)出口溫差。制冷壓縮機(jī)中其冷卻水的計(jì)算公式為λ=1-C{[(p3+ap3)/p2]^1/m-1}，在本公式中，λ代表冷卻水進(jìn)出口的溫度，而C冷卻水流量，由于其冷卻水的流量不能改變?yōu)橐欢ㄖ?，因此我們這里采用常數(shù)C進(jìn)行代替。而其中的p3、p2分別代表冷凝水進(jìn)出口前后的壓強(qiáng)，a代表制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，m為冷凝水進(jìn)出口前后的質(zhì)量，通過這一公式我們可以輕易的提高冷凝水進(jìn)出口的溫度差，進(jìn)而提高制冷壓縮機(jī)的冷凝量。

4 結(jié)語

綜上，為了更好的研究物性狀態(tài)方程在制冷壓縮機(jī)中冷凝量的應(yīng)用和相關(guān)計(jì)算，本文重點(diǎn)對(duì)物性狀態(tài)方程進(jìn)行了系統(tǒng)化的概述，分析了在制冷壓縮機(jī)冷凝量的應(yīng)用和計(jì)算環(huán)節(jié)中物性狀態(tài)方程所起到的重要作用，并針對(duì)不同狀態(tài)下的物性狀態(tài)方程的計(jì)算情況進(jìn)行了簡單的分析。其次，我們就現(xiàn)階段物性狀態(tài)方程在制冷壓縮機(jī)冷凝量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了逐一論述，并對(duì)其計(jì)算原理進(jìn)行表述?？梢缘贸鲆粋€(gè)綜合性的結(jié)論：物性狀態(tài)方程的引入，將會(huì)在很大程度上方便制冷壓縮機(jī)中冷凝量的計(jì)算和相關(guān)應(yīng)用。