METHOD NOTE 02 · 图表与证据

读懂 P–h / T–s 图,先核对这四件事

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一张热力学图的线条越多,不一定说明模型越完整。用于判断循环性能之前,先问:这张图画的是什么工质,坐标按什么单位,曲线如何计算,状态点又来自哪个模型?下面的检查顺序适用于阅读论文,也适用于使用工程方程工作台。

一、坐标与参考态先一致

P–h 图把比焓放在横轴、压力放在纵轴;T–s 图常以比熵为横轴、温度为纵轴。压力坐标采用对数刻度时,等距离不代表相同的压力增量。比较数据前还要核对绝对压力与表压、Pa 与 kPa、J/kg 与 kJ/kg,以及质量基准和摩尔基准。

焓和熵的数值依赖所选参考态。两个数据源给出不同的绝对焓值,不能只看差值就判断哪个计算错了。跨库对比应固定工质、组成、单位、模型版本和参考态,再比较相同状态下的结果。

二、穹顶需要相平衡,不是手画曲线

对纯工质,饱和液体与饱和蒸气构成两相区边界。在饱和状态,仅给 T 和 P 不能说明液汽质量比例;需要干度等额外信息。CoolProp 文档用质量干度 Q=0 表示饱和液、Q=1 表示饱和汽,并说明饱和附近的 T/P 输入可能报错。

物性实现若只求到同一温度和压力下的两个密度根,还不能把它称为完整的汽液平衡验证。应核对所用饱和算法、适用范围与独立参考。临界附近的连接失败不能通过补一条平滑线悄悄掩盖;图上的临界点标记也不能代替临界条件的验证。

三、品质线和溶液浓度不是一回事

对同一压力下处于平衡的纯工质两相混合物,可由饱和端点按质量干度插值得到 h = hf + x(hg − hf)。这里 x 是蒸气质量分数。吸收式循环常用 x 表示溴化锂溶液浓度,那是另一种物理量,不能套进同一公式。

因此,不能把不同浓度的 LiBr–H₂O 溶液点放进水的饱和穹顶,便称为“溶液两相图”。需要区分冷剂支路和溶液支路,并明确溶液模型及组成。混合制冷剂同样不能未经处理沿用纯工质的单一饱和温度解释。

四、状态点之间的线是什么?

求解得到的端点、连接设备端口的示意线、沿过程逐点计算的轨迹,是三种不同对象。两端焓值相等可以支持某段采用等焓近似,却不能证明这段设备没有热交换或其他损失。等温、等熵和等压辅助线应有相应约束的物性计算依据;图例还应说明箭头表示实际流向还是按编号连线。

用于论文或报告时,至少保留:工质与组成、输入输出单位、物性模型及版本、参考态、缺失点处理方法,以及“端点/示意线/过程轨迹”的区分。没有这些信息,图再美也难以复现。

参考:CoolProp 饱和状态接口与参考态说明。本文是独立编写的读图检查框架,不声称本站全部图层已完成独立物性验证。

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