527 实际气体压缩因子计算方程

背景

实际气体偏离理想气体的程度常用压缩因子表示，对气体及相关设备进行软件模拟和分析时，需要压缩因子的计算方程。

对非极性或弱极性工质（如C、H、O、F等元素组成的部分制冷空调热泵工质），压缩因子的计算可考虑Pitzer-Virial方程。

Pitzer-Virial压缩因子方程

方程参数

Pitzer-Virial方程为三参数方程，即应用该方程时需要知道工质的临界温度、临界压力和偏心因子。

偏心因子的定义为：

ω=-1.0-lg(p_r)_Tr=0.7

T_r=T/T_c

p_r=p_s/p_c

式中，T_r为对比温度，无因次；T为工质温度，K；T_c

为工质临界温度，K；p_r为对比压力，无因次；p_s为工质饱和压力，MPa；p_c为工质临界压力，MPa；(p_r)_Tr=0.7为工质对比温度0.7时的饱和对比压力。

以R134a为例，临界压力p_c=4.06MPa，临界温度T_c=374K，T=0.7*374=262K，该温度下工质的饱和压力p_s=0.193MPa，对比压力p_r=p_s/p_c=0.193/4.06=0.0475，偏心因子为：

ω=-1.0-lg(p_r)_Tr=0.7

=-1.0-lg(0.0475)

=-1.0+1.323=0.323

常用制冷空调热泵工质的上述三个参数可参见《热泵技术手册》第一版136～139页或第二版59～62页。

主体方程

z=1+Bp/(RT)

=1+(BP_c/(RT_c))(p_r/T_r)

=1+B⁰(p_r/T_r)+ωB¹(p_r/T_r)

B⁰=0.083-0.422/T_r^1.6

B¹=0.139-0.172/T_r^4.2

计算示例

以R134a为例，计算温度44℃（317K）、压力1.016MPa时的压缩因子。

p_r=1.016/4.06=0.25

T_r=317/374=0.85

p_r/T_r=0.25/0.85=0.294

B⁰=0.083-0.422/T_r^1.6

=0.083-0.422/0.85^1.6

=-0.464

B¹=0.139-0.172/T_r^4.2

=0.139-0.172/0.85^4.2

=-0.202

z=1+B⁰(p_r/T_r)+ωB¹(p_r/T_r)

=1-0.464*0.294-0.323*0.202*0.294

=0.84

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