官网注册后
http://www.gasheat.cn
免费下载论文
http://www.gasheat.cn/Periodical/index.html
作者：王万钰，李慧，魏浩展
第一作者单位：山东建筑大学 热能工程学院
摘自《煤气与热力》2023年1月刊
王万钰，李慧，魏浩展
.
R134a-DMF
溶液制冷剂质量分数在线软测量
［J］.
煤气与热力，
2023，4
3
（1
）
：A35-A38，A42.
1
概述
制冷剂（
R134a
）质量分数对R134a-DMF吸收式制冷机组的制冷量有很大影响，因此制冷剂质量分数在线测量有着重要意义。目前，物质质量分数的测量方法有量热法
［
1
］
、折射率法
［
2
］
、电导率法
［
3
］
、密度法
［
4
］
等。密度法利用二元溶液密度与制冷剂质量分数之间具有良好对应关系的特性，将质量分数测量转化为密度测量
［
5
］
。
本文基于密度法，提出二元溶液中制冷剂质量分数在线软测量方法。对比温度
-
密度拟合式、温度-压力-密度拟合式的复杂程度、拟合度，选取综合性能最佳的拟合式。对在线软测量结果准确性进行检验。实验室大气压为101.325 kPa，文中压力均指绝对压力。
R134a-DMF
吸收式制冷系统流程见图1。制冷系统额定制冷量为7.5 kW，发生器温度为85 ℃，蒸发器温度为10 ℃，冷凝器温度为38 ℃，吸收器温度为26 ℃，溶液
换热器
冷端出口温度为52 ℃。冷凝器、溶液换热器、蒸发器均选用板式
换热器
，板式换热器内冷热流体采用逆流换热方式。
R134a
为制冷剂，DMF为吸收剂。吸收器出口R134a-DMF浓溶液（流股1）经溶液泵进入溶液换热器，与气液分离器出口R134a-DMF稀溶液（流股10）换热升温后（变为流股2），进入发生器被高温介质加热后放出R134a蒸气。发生器产生的气液混合流体（流股3）进入气液分离器，气液分离器出口R134a蒸气（流股4）进入冷凝器放热液化，然后进入节流阀1节流降压后（变为流股6）进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发后变为R134a蒸气（流股7）进入吸收器。气液分离器出口R134a-DMF稀溶液（流股10）进入溶液换热器降温后（变为流股8），进入节流阀2节流降压后（变为流股9）进入吸收器，在吸收器内吸收R134a蒸气后变为R134a-DMF浓溶液，完成一次循环。
流体温度、密度数据均来自科里奥利质量流量计，通过
Labview
软件进行数据采集，并实时保存。与其他类型流量计相比，科里奥利质量流量计具有以下优势：多参数测量
，
不仅可以测量流体质量流量，还可以测量流体体积流量、温度、密度等
［
6
］
。安装方便，精度高，稳定性好，不必配置进出口直管段。
表
1 R134a
温度-压力-密度数据
表
2 DMF
温度-压力-密度数据
以图
1
中流股1为例进行多项式拟合，方法同样适用于流股8。默认流股1为液体，并处于饱和状态。表1、2中的温度、压力，根据工作期间流股1的温度、压力选取。
4
拟合式
由以上分析可知，引入压力因素可提高拟合式的拟合度，但也增加了拟合式的复杂程度，且确定系数增大幅度十分有限。综合考虑计算复杂性和拟合度，选用温度
-
密度拟合式。
将式（
3
）、（4）代入式（1）可得到R134a质量分数数学模型，根据科里奥利质量流量计测量的二元溶液温度、密度，由R134a质量分数数学模型可直接计算得到二元溶液中R134a质量分数，实现了R134a-DMF吸收式制冷机组运行过程中制冷剂质量分数的在线软测量。
二元溶液密度为
1 110 kg/
m
3
，压力设定为1.0 MPa，温度变化范围为20
~
32 ℃，比较R134a质量分数软测量值与已知值的相对误差（见表3）。软测量值是将设定参数代入R134a质量分数数学模型计算得到的。已知值是采用NIST数据库根据设定参数查得R134a、DMF密度，代入式（1）计算得到的。
表
3 R134a
质量分数软测量值、已知值、相对误差
由表
3
可知，与已知值相比，软测量值的最大相对误差绝对值仅为0.45%，说明R134a质量分数数学模型的准确度比较高。
①引入压力因素可提高拟合式的拟合度，但也增加了拟合式的复杂程度，且确定系数增大幅度十分有限。综合考虑计算复杂性和拟合度，选用温度-密度拟合式。
②与已知值相比，软测量值的最大相对误差绝对值仅为0.45%，说明R134a质量分数数学模型的准确度比较高。
［
1
］FEVOTTE G，KLEIN J P. Application of On-Line Calorimetry to the Advanced Control of Batch Crystallizers［J］. Chemical Engineering Science，1994
（9）
：
1323-1336.
［
2
］伍川，黄培. 结晶过程中溶液浓度的测量方法［J］. 现代仪器，2007
（3）
：
9-12.
［
3
］HLOZNY L，SATO A，KUBOTA N. On-Line Measurement of Supersaturation During Batch Cooling Crystallization of Ammonium Alum［J］. Journal of Chemical Engineering of Japan，1992
（5）
：
604-606.
［
4
］MILLER S M，RAWLINGS J B. Model Identification and Control Strategies for Batch Cooling Crystallizers ［J］. AICHE Journal，1994
（8）
：
1312-1327.
［
5
］徐文艳，王豪. 基于机理建模的聚醋酸乙烯浓度软测量技术［J］. 化工自动化及仪表，2010
（7）
：
70-71.
［
6
］王力. 科里奥利式质量流量计的改进设计（硕士学位论文）［D］. 长沙：中南林业科技大学，2016：2.
维普免费下载《煤气与热力》论文（现刊和过刊均可）
日前，《煤气与热力》杂志社有限公司在维普网站
http://cqvip.com/
开通论文免费下载服务，论文刊出后两个月后，可在维普网站查询，并直接免费下载。在维普网站
免费下载《煤气与热力》论文
步骤如下：
1. 在维普网站注册会员。
2. 搜索出《煤气与热力》论文，点击进入。
3. 论文免费下载界面截图见上图。点击“免费下载”，可直接下载该论文。
声明：本文著作权（版权）归《煤气与热力》杂志社所有，严禁任何微信号及媒体未经授权许可随意转载。
PS: 当然欢迎大家转发到朋友圈！
更多论文请登录煤气与热力杂志官方网站，免费注册会员阅读电子期刊。阅读步骤：登录http://www.gasheat.cn/→页面右上角注册会员→注册成功后点击《煤气与热力》→期刊索引→点击某期期刊封面即可阅读当期文章。
