物性狀態方程在制冷壓縮機中冷凝量的應用和計算

武姿廷 王瑞雪 計宇超（沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧沈陽100869）

0 引言

在制冷壓縮機的冷凝量計算作業中，一些小型的制冷系統通常采用的是一些全封閉往返復式的壓縮機。在進行后續冷凝量的應用與計算過程中經常會通過考慮制冷壓縮機內部具體熱力過程來構建一個仿真型的模擬制冷壓縮模型。而現階段我國制冷壓縮作業在實際仿真模擬過程中通常會采用通用制冷壓縮機模型與對壓縮機形成的控制溶劑建立能量方程與質量方程、物性狀態方程等。當前，我們重點研究的是物性狀態方程在制冷壓縮機中冷凝量的應用和計算，進而在實際應用、計算過程中需要考慮到該物性狀態方程的物理意義，以及該方程在制冷壓縮機冷凝量計算過程中所處的地位，能否普遍適應等，這些都是我們在制冷壓縮機冷凝量計算過程中所需要注意的地方。與此同時還需要嚴格要求計算步驟與計算結論的嚴謹性，實現計算收斂，將該技術應用到整個制冷壓縮機的系統仿真作業中去。給以制冷壓縮機停工一個較為穩定的動態模型，并通過相應實驗予以證實。

1 物性狀態方程的概述

物性狀態方程又被稱之為物態方程或狀態方程，其主要用于表述熱力學中不同函數參量之間的關系。通過物性狀態方程，可以準確、科學的表述出不同物質的不同狀態，例如表達水、冰、氣的表達等。同時，根據物性狀態方程還可以詳細研究不同物體在不同狀態間的轉變以及其能耗變化等。例如，通過物性狀態方程，可以研究水的三態是如何轉變的，以及水的三態在轉變過程中其中的能量變化是怎樣的等數據信息。通過對這些信息的研究，可以有效增強不同物質以及不同狀態物體的實際運用。雖然物性狀態方程可以研究不同物體不同狀態的數據信息以及其轉變過程中的能量濱化，然而物性狀態方程最適宜研究氣體與液體之間的轉變以及其兩種狀態下物體的相關信息。因此，在氣態這一狀態下的方程或研究氣態與液態進行轉變的方程大都均被稱之為理想氣體狀態方程。這一命名并不是指物體在氣態時最穩定或其能量最高，而是指在研究這一狀態時，無性狀態方程可以起到最為顯著的作用。此外，物性狀態方程也可以用于研究固體與氣態或液態進行轉變的情況。固體狀態的研究往往不用于物質之間的能量變化或狀態轉變而是用于研究恒星、中子星內部的物質變化的研究。并且物性狀態方程還可以用于研究固態與晶態之間的轉變。研究這一狀態或研究固態與晶態相互轉變的物性狀態方程同樣也有一個類似的稱呼，其被稱之為理想流體方程。同樣其被稱之為理想流體方程，并不是由于其狀態較穩定，恰恰相反流體這以狀態是一個較為不穩定的狀態，其隨時有可能轉化為晶態或固態。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時，物性狀態方程可以發揮出最大的優勢。目前，所得知并運用的物性狀態方程并不是最初的物性狀態方程，而是不斷補充、完善的物性狀態方程。最初的物性狀態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狀態下不同物質的壓強以及體積之間的關系。在之后，物性狀態方程又被查理-呂薩克、道爾頓等人不斷的完善。至今五行狀態方程與最初的玻意耳-馬略特定律相比，其不但可以對氣態物質的壓強以及體積進行研究，同時還可以研究固態、業態以及流體等不同狀態之間物體的轉變以及其能量流失，同時還可以對不同狀態下物質的本身以及其內在原子、分子等進行分析、研究。物性狀態方程的完善以及創新不但方便了我們對于不同物質不同狀態的研究，同時也時我們可以在實際的生活中對不同物質狀態之間的轉變的能量變化規律進行運用，進而更好的豐富我們的生活，提高人們的舒適度。

2 物性狀態方程在制冷壓縮機冷凝量中的應用

隨著社會經濟發展水平的不斷提升，人類社會生活質量水平也在隨之不斷提升。在現代社會中，制冷技術已經應用到了各行各業，同人們的日常生活息息相關。與此同時，人們對制冷壓縮機的性能的要求也在隨之不斷上升，空調等產品進入人類社會中給以人類社會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領域有著巨大的可發展空間，傳統吸收式的制冷溫度在很大程度上限制了制冷壓縮機的吸收制冷的應用范圍，使其無法真正發揮出自身制冷系統的優勢。為此，我們將一種全新的技術應用在了制冷壓縮機冷凝量中，即物性狀態方程，物性狀態方程又被稱之為物態方程或狀態方程，其主要用于表述熱力學中不同函數參量之間的關系。通過物性狀態方程，我們可以準確、科學的表述出不同物質的不同狀態，例如表達水、冰、氣的表達等。這于制冷技術的提升有著很大的促進作用，將會大大開發出我國制冷壓縮機技術的發展空間，解決當前該領域存在的制冷范圍小的問題。現階段，我們對該項物性狀態方程的研究已經處于一個深入化研究階段，并將其更好的應用在了制冷壓縮機冷凝量的研究作業中，使得制冷壓縮機在實際制冷作業中能夠取得較好的制冷效果，使得制冷溫度能夠達到較低的溫度。這將是我們最終研究制冷壓縮機冷凝量的終極目標，相信在不久之后物性狀態方程能夠得到更好的優化，進而更好地應用在壓縮機冷凝量的制冷作業中。

3 物性狀態方程在制冷壓縮機冷凝量中的計算

冷凝量是制冷壓縮機中極為重要的參數之一，其關系到制冷壓縮機的最低制冷溫度以及制冷量等數據。而制冷壓縮機中冷凝量的計算公式為冷凝量=冷卻水流量*冷卻水進出口溫差，其中冷卻水流量的單位為加侖/分鐘，而冷卻水進出口溫差的單位為華氏度。因此為了可以提高制冷壓縮機的制冷效率，我們就需要提高制冷壓縮機壓縮機中冷凝量的數值。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出口溫差這一數據方能有效提高制冷壓縮機中冷凝量的數值。冷卻水進出口溫差這一數值，我們可以通過使用物性狀態方程進而使其冷卻水在進出口的過程中發生狀態變化，進而加大其溫差。通過物性狀態方程我們可以得知，其冷卻水進出口溫差與其流量以及壓強等數據均有密不可分的關系，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以及其壓強進而提高冷卻水的進出口溫差。制冷壓縮機中其冷卻水的計算公式為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為一定制，因此我們這里采用常數C進行代替。而其中的p3、p2分別代表冷凝水進出口前后的壓強，a代表制冷壓縮機的轉速，m為冷凝水進出口前后的質量，通過這一公式我們可以輕易的提高冷凝水進出口的溫度差，進而提高制冷壓縮機的冷凝量。

4 結語

綜上，為了更好的研究物性狀態方程在制冷壓縮機中冷凝量的應用和相關計算，本文重點對物性狀態方程進行了系統化的概述，分析了在制冷壓縮機冷凝量的應用和計算環節中物性狀態方程所起到的重要作用，并針對不同狀態下的物性狀態方程的計算情況進行了簡單的分析。其次，我們就現階段物性狀態方程在制冷壓縮機冷凝量中的具體應用進行了逐一論述，并對其計算原理進行表述。可以得出一個綜合性的結論：物性狀態方程的引入，將會在很大程度上方便制冷壓縮機中冷凝量的計算和相關應用。