【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混合制冷剂领域，尤其是涉及一种混合制冷剂的仿真模拟方法。
技术介绍
1、中国能源结构将发生根本性的改变。对于空调系统来说，亟需寻找更低全球变暖潜值(gwp)的制冷剂。在我国中央空调领域，已有成熟的制冷剂体系(r410a)，某些企业也在尝试使用r32作为新的中央空调制冷剂，但由于其gwp值仍高达676，仅可作为中央空调制冷剂的过渡产品。r290制冷剂因其优越的环境和热力学性能而成为未来空调系统的首选。然而受其易燃性、相关的安全风险和充电量的限制，r290制冷剂应用仅限于住宅空调系统。
2、通过以特定比例精确组合r290和r32来制造新型制冷剂混合物替代传统r410a制冷剂，为之前强调的问题提供了有效的解决方案。然而制冷剂r32和r290沸点差异较大，为典型的非共沸混合物，在混合后会存在沸点带来的温度滑移问题，为此制冷剂r32和r290的混合比例选择成为各个厂家亟待解决的问题。
3、现有的方法是实验室内制备不同比例的混合制冷剂，将不同比例的混合制冷剂通过空调系统进行模拟实验，这种方法周期长，操作繁琐，而且需要投入大量人力和成本，具有一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的缺陷，提供一种混合制冷剂的仿真模拟方法，利用计算机系统建立仿真模拟模芯，预筛典型混合比例后进行仿真验证，前期无需实物投入，成本低，而且计算机运算周期短，操作简单。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混合制冷剂的仿真模拟方法
3、a、热物性参数计算，基于相平衡模型和peng-robinson状态方程计算不同比例的混合制冷剂的热物性参数；
4、b、典型比例筛选，根据步骤a计算的热物性参数，筛选多组典型混合比例的混合制冷剂；
5、c、仿真验证，通过空调仿真模拟系统对多组典型混合比例进行仿真验证，得到相应的循环制冷量、循环制热量、压缩机功耗参数。
6、优选地，所述步骤a中热物性参数包括临界压力、临界温度和汽化潜热。
7、优选地，所述步骤a的具体计算过程为：
8、a1、设定混合制冷剂中单组分r32的临界温度tci，临界压力pci，液相摩尔系数xi，单组分r290的临界温度tcj，临界压力pcj，液相摩尔系数xj,二元混合相互作用系数kij，步长0.0001；
9、a2、根据单组分协引力项计算公式和协体积项计算公式分别计算单组分r32和r290的协引力项aci、acj及协体积项bi、bj，其中：r为通用气体常数；取值8.314j·mol-1·k-1、tc为单组分临界温度；pc为单组分临界压力；
10、a3、设定初始压力p，根据peng-robinson状态方程计算二元混合物液相的协引力项ac1、协体积项b1及液相摩尔体积v，计算公式如下：
11、
12、其中：p为给定初始压力，位于pci与pcj之间；ω为偏心因子；tr为当前温度t与临界温度tc的相对温度，tr＝t/tc；
13、a4、设定r32和r290的气相摩尔系数yi、yj，计算二元混合物气相的ac2、协体积项b2及气相摩尔体积v＇，计算公式如下：
14、
15、a5、利用相平衡模型根据上述步骤计算的液相和气相摩尔体积重新计算气相摩尔系数yi＇，并与设定的气相摩尔系数yi进行对比；若不相同则更新给定初始压力p，并重复步骤a3～a5，若相同则继续步骤a6；
16、a6、判断sum(yi-1)是否小于0.0001，若不满足则更新kij，并重复步骤a3～a6，若满足要求，输出此时的二元混合相互作用系数kij；
17、a7、根据二元混合相互作用系数kij，计算对应二元混合物热物性参数，包括临界压力、临界温度和汽化潜热。
18、优选地，所述步骤c中空调仿真模拟系统由压缩机模块、冷凝器模块、节流模块和蒸发器模块相互连接形成制冷剂循环模型。
19、优选地，所述压缩机模块根据压缩机的输入功率和输出功率之间的热平衡关系，构建制冷压缩机的热平衡方程：
20、qcase＝pm-mcom(hd-hs)
21、式中：qcase——压缩机与周围环境的换热量(w)；mcom——质量流量(kg/s)；hs——压缩机进口焓值(j/kg)；hd——压缩机出口焓值(j/kg)。
22、优选地，所述冷凝器模块通过建立冷凝器与热汇环境交换模型，计算冷凝器制冷剂侧散热量、空气侧换热量参数，进而得到循环制冷量，具体模型如下：
23、制冷剂侧的散热量：
24、qc,ref＝mc,ref(hc,in,ref-hc,out,ref)
25、式中：qc,ref——冷凝器的热负荷(kw)；mc,ref——制冷剂的质量流量(kg/s)；hc,in,ref——冷凝器入口处的制冷剂焓值(kj/kg)；hc,out,ref——冷凝器出口处的制冷剂焓值(kj/kg)；
26、空气侧换热量：
27、qc,a＝mc,a(hc,out,a-hc,in,a)
28、式中：qc,a——冷凝器空气侧的换热量(kw)；mc,a——空气的质量流量(kg/s)；hc,in,a——冷凝器入口处的制冷剂焓值(kj/kg)；hc,out,a——冷凝器出口处的制冷剂焓值(kj/kg)。
29、优选地，所述节流模块基于伯努利方程和连续性方程，建立了制冷系统节流模块的数学模型：
30、
31、式中：mref'——流经热力膨胀阀的制冷剂流量(kg/s)；a——热力膨胀阀的流通面积；ρref——热力膨胀阀入口处制冷剂的密度(kg/m3)；p1——热力膨胀阀入口处压强(mpa)；p2——热力膨胀阀出口处压强(mpa)；cq——热力膨胀阀的流量系数，
32、
33、优选地，所述蒸发器模块通过建立蒸发器与冷源环境交换模型，通过输入蒸发器的工作参数，计算蒸发器制冷剂侧吸热量、空气侧换热量参数，具体为：
34、蒸发器制冷剂侧吸热量：
35、qe,ref＝mref(he,ref,in-he,ref,out)
36、式中：qe,ref——单位时间内制冷剂在蒸发器中的换热量(kw)；he,ref,in——蒸发器入口处制冷剂焓值(kj/kg)；he,ref,out——蒸发器出口处制冷剂焓值(kj/kg)；
37、空气侧换热量：
38、qe,a＝me,a(he,a,in-he,a,out)＝me,aεcp,a(te,a,in-te,a,out)
39、式中：qe,a——单位时间内空气在蒸发器中的换热量(kw)；he,a,in——蒸发器入口处空气焓值(kj/kg)；he,a,out——蒸发器出口处空气焓值(kj/kg)；cp,a——空气的比定压热容(kj/kg·k)；te,a,in——蒸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤A中热物性参数包括临界压力、临界温度和汽化潜热。
3.根据权利要求2所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤A的具体计算过程为：
4.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤C中空调仿真模拟系统由压缩机模块、冷凝器模块、节流模块和蒸发器模块相互连接形成制冷剂循环模型。
5.根据权利要求4所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述压缩机模块根据压缩机的输入功率和输出功率之间的热平衡关系，构建制冷压缩机的热平衡方程：
6.根据权利要求4所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述冷凝器模块通过建立冷凝器与热汇环境交换模型，计算冷凝器制冷剂侧散热量、空气侧换热量参数，进而得到循环制冷量，具体模型如下：
7.根据权利要求4所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述节流模块基于伯努利方程和连续性方程，建立了制冷系统
8.根据权利要求4所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述蒸发器模块通过建立蒸发器与冷源环境交换模型，通过输入蒸发器的工作参数，计算蒸发器制冷剂侧吸热量、空气侧换热量参数，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤a中热物性参数包括临界压力、临界温度和汽化潜热。
3.根据权利要求2所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤a的具体计算过程为：
4.根据权利要求1所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤c中空调仿真模拟系统由压缩机模块、冷凝器模块、节流模块和蒸发器模块相互连接形成制冷剂循环模型。
5.根据权利要求4所述的一种混合制冷剂的仿真模拟方法，其特征在于：所述压缩机模块根据压缩机的输入功率和输出功率之...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金冬，张毅，金渔兵，钱峰，曾海贤，王明，卢月，
申请(专利权)人：南通华信中央空调有限公司，
类型：发明
国别省市：
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