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CapMachine.Wpf/PPCalculation/PPCalculation-物性计算说明.md
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@@ -0,0 +1,173 @@
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# PPCalculation 物性计算说明
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本文档用于说明当前工程中 **PPC 物性计算** 的整体数据流、输入输出、单位约定、关键规则，以及 REFPROP 调用链路，便于后续维护与复用。
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## 1. 代码入口与职责边界
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- **入口服务**：`CapMachine.Wpf.Services.PPCService`
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- 负责：
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- 从 `TagManager` 读取实时数据（压力、温度、功率、流量、转速等）。
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- 调用物性计算器（Calculator）完成计算。
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- 将结果写回 Tag（干度、过热/过冷、Qh/Qc、COP、效率等）。
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- 负责 REFPROP 初始化（SETPATH/SETUP）与全局串行化锁。
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- 不负责：
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- 具体的热力性质求解细节（已下沉到 Calculator）。
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- **干度计算器**：`CapMachine.Wpf.PPCalculation.EnthalpyDrynessCalculator`
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- 职责：基于“加权混合焓 + 吸气压力下饱和焓差”的方法，计算干度。
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- **六参数计算器**：`CapMachine.Wpf.PPCalculation.ThermodynamicSixResultsCalculator`
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- 职责：计算六个核心性能/效率结果：
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- `Qc`、`Qh`、`COPc`、`COPh`、`ηs`、`ηv`
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- 内部封装 REFPROP 计算链路、单位换算、以及关键规则（如 h3 的 Tsat-10°C）。
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## 2. 单位约定（非常重要）
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### 2.1 Tag 输入单位（来自 PLC/界面）
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- 压力：`BarA`
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- 温度：`℃`
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- 功率：`W`（HV[W]）
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- 冷媒总流量：`kg/h`
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- 转速：`rpm`
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- 排量：`cc`（cm³/rev）
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### 2.2 REFPROP 常用单位（在 Calculator 内部处理）
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REFPROP 不同接口参数单位不完全一致，工程中统一由 Calculator 进行换算。
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- 温度：`K`
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- 压力：常见为 `kPa`（例如 SATP/TPRHO 采用 kPa）
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- 摩尔密度：`mol/L`
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- 焓：`J/mol`（THERM 输出），最终换算为 `kJ/kg`
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- 熵：`J/(mol·K)`（THERM 输出），最终换算为 `kJ/(kg·K)`
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典型换算：
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- `BarA -> MPa`：乘 `0.1`
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- `MPa -> kPa`：乘 `1000`
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- `℃ -> K`：加 `273.15`
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- `J/mol -> kJ/kg`：`(J/mol) / (kg/mol) * 0.001`
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## 3. 运行周期与整体数据流
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`PPCService.RtScanDeviceStart()` 周期性执行（约 100ms 一次），主要步骤：
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1. **REFPROP 幂等初始化**（第一次进入或未初始化时）
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- 调用 `EnsureRefpropInitialized()`
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- 内部在 `_refpropLock` 下执行：
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- `SETPATHdll` 设置流体库路径
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- `SETUPdll` 载入工质（当前默认 `R134A.FLD`）
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2. **过热度/过冷度计算（当前仍在服务内直接调用 SATP）**
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- 吸气侧：由吸气压力求 `Tsat`，与吸气温度做差得到过热度
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- 膨胀阀前侧：由膨胀阀前压力求 `Tsat`，与膨胀阀前温度做差得到过冷度
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3. **干度计算**（调用 `EnthalpyDrynessCalculator`）
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- 读取：
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- 气路阀前压力/温度（GasPreValve P/T）
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- 膨胀阀前压力/温度（TxvFr P/T）
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- 吸气压力（InhP）
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- 冷媒总流量（VRV）
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- 液体流量（LiqRefFlow）
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- 当前实现中：润滑油流量 `lubeFlowKgPerH` 固定为 `0.0`（不参与干度计算）。
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- 输出：
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- `Dryness1` 写入 `干度[%]` Tag（*100）
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- `Dryness2` 写入 `PPCService.DrynessTag2Value`（*100，用于界面绑定）
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4. **六参数计算**（调用 `ThermodynamicSixResultsCalculator.TryCalculate`）
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- 读取输入：
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- 吸气 P/T（BarA/℃）
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- 排气 P/T（BarA/℃）
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- 膨胀阀前 P/T（BarA/℃）
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- 冷媒总流量（kg/h）
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- HV 功率（W）
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- 转速（rpm）
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- 排量（cc）
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- 输出写回：
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- `制热量Qh[W]`（kW * 1000）
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- `制冷量Qc[W]`（kW * 1000）
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- `压缩机性能系数(制热)`（COPh）
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- `压缩机性能系数(制冷)`（COPc）
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- `等熵效率ns[%]`
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- `容积效率nv[%]`
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## 4. 干度计算（EnthalpyDrynessCalculator）概要
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### 4.1 输入
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- `GasPreValvePressBarA`
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- `GasPreValveTempC`
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- `TxvFrPressBarA`
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- `TxvFrTempC`
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- `InhPressBarA`
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- `VrvFlowKgPerH`
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- `LiqRefFlowKgPerH`
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- `LubeFlowKgPerH`（当前传 0）
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### 4.2 核心思路
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1. 分别求取：
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- 气路阀前气相焓 `h_vap`
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- 膨胀阀前液相焓 `h_liq`
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2. 由总流量与液体流量推算气体流量，按质量流量计算混合焓 `h_mix`。
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3. 由吸气压力求饱和液/饱和气焓：`h_satL`、`h_satV`。
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4. 干度：
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`x = (h_mix - h_satL) / (h_satV - h_satL)`
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并进行必要的边界处理（除零、NaN、限幅等由 Calculator 内实现）。
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## 5. 六参数计算（ThermodynamicSixResultsCalculator）概要
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### 5.1 输出结果
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- `Qc`：制冷量（kW）
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- `Qh`：制热量（kW）
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- `COPc`：制冷 COP
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- `COPh`：制热 COP
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- `ηs`：等熵效率（%）
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- `ηv`：容积效率（%）
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### 5.2 h3（液路阀前/冷凝出口）关键规则：Tsat-10°C
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该规则已封装在 `ThermodynamicSixResultsCalculator` 内部：
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- 由**排气压力**计算饱和温度 `Tsat_discharge`
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- 取 `T_for_h3 = Tsat_discharge - 10°C`
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- 用 `TxvFrPress` 与 `T_for_h3` 求液体点焓 `h3`
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注意：这是为了对齐现场 LabVIEW 流程/截图对比，属于业务约束。
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### 5.3 典型计算链路（概念级）
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- h1/s1：吸气点（由吸气 P/T 求物性）
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- h2：排气点（由排气 P/T 求物性）
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- h2s：等熵压缩出口点（由排气压力 + s1 求物性）
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- h3：液体点（由 TxvFrPress + (Tsat(DischargePress)-10°C) 求物性）
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由焓差与质量流量计算 Qc/Qh，并结合功率得到 COP。
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## 6. REFPROP 初始化与线程安全
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- `PPCService` 内使用静态锁：`_refpropLock`
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- 原因：REFPROP Fortran DLL 内部通常存在全局状态/非线程安全调用。
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- 约束：
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- `EnsureRefpropInitialized()` 必须在锁内进行。
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- 所有直接 REFPROP 原生调用也必须串行化。
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Calculator 内部同样通过外部传入的锁对象串行化 REFPROP 调用。
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## 7. 结果写回约定
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- `DrynessTag`：按百分比写回（`x * 100`）。
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- `DrynessTag2Value`：按百分比用于界面绑定（`x * 100`）。
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- `Qh/Qc`：Tag 单位为 `W`，Calculator 输出为 `kW`，写回时乘 `1000`。
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## 8. 扩展/维护建议
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- 如后续希望让 `PPCService` 更纯粹：
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- 可将过热度/过冷度计算也下沉到独立 Calculator（避免在 Service 里直接调用 SATP）。
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- 工质切换：
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- 当前 `EnsureRefpropInitialized()` 默认只加载 `R134A.FLD`。
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- 若要支持 `R1234yf` 等，需要根据配置选择对应 `.FLD` 文件。
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CapMachine.Wpf/PPCalculation/SuperheatSubcoolCalculator.cs
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87
CapMachine.Wpf/PPCalculation/SuperheatSubcoolCalculator.cs
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using System;
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namespace CapMachine.Wpf.PPCalculation
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{
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/// <summary>
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/// 过热度/过冷度计算器。
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///
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/// 说明：该类仅负责封装 SATPdll 调用与计算公式，保持与历史流程一致。
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/// - 压力换算保持原逻辑：BarA * 100.0
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/// - 温度换算保持原逻辑：Tsat[K] - 273.15
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/// - 失败时返回 0（与原先在服务中直接写 Tag 的行为一致）
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/// </summary>
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||||
public sealed class SuperheatSubcoolCalculator
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||||
{
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||||
private readonly object _refpropLock;
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||||
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||||
/// <summary>
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||||
/// 构造函数。
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/// </summary>
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||||
/// <param name="refpropLock">REFPROP 全局锁（REFPROP DLL 非线程安全，需串行化调用）。</param>
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||||
public SuperheatSubcoolCalculator(object refpropLock)
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{
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||||
_refpropLock = refpropLock ?? throw new ArgumentNullException(nameof(refpropLock));
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}
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/// <summary>
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||||
/// 按既有流程计算过热度/过冷度。
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/// </summary>
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/// <param name="inhPressBarA">吸气压力（BarA）。</param>
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/// <param name="inhTempC">吸气温度（℃）。</param>
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/// <param name="txvFrPressBarA">膨胀阀前压力（BarA）。</param>
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/// <param name="txvFrTempC">膨胀阀前温度（℃）。</param>
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||||
/// <param name="superheatK">过热度（K）。失败时为 0。</param>
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||||
/// <param name="subcoolK">过冷度（K）。失败时为 0。</param>
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public void Calculate(
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double inhPressBarA,
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double inhTempC,
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double txvFrPressBarA,
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double txvFrTempC,
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out double superheatK,
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out double subcoolK)
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{
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superheatK = 0.0;
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subcoolK = 0.0;
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long iErr;
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long kph = 1;
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double te = 0.0;
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double te1 = 0.0;
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double p = 0.0;
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double p1 = 0.0;
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||||
double Dl = 0.0;
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||||
double Dv = 0.0;
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double[] x = new double[20], xliq = new double[20], xvap = new double[20];
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x[0] = 1.0;
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//p = Convert.ToDouble(textBox2.Text) * 1000.0;//textBox2 Comp.吸气压力（kpa）
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p = inhPressBarA * 100.0;// 保持你原有流程：将 BarA 当作 MPa? 历史代码为 *1000.0，不改变你的算法
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p1 = txvFrPressBarA * 100.0;// 保持你原有流程
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//p1 = Convert.ToDouble(textBox3.Text) * 1000.0;//textBox3 Evap.膨胀阀前压力（Mpa）
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// 统一放入同一把锁中，避免并发导致的 Fortran 读文件/状态竞态
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string herr = new string(' ', 255); long herrLen = 255; iErr = 0;
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lock (_refpropLock)
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{
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IRefProp64.SATPdll(ref p, x, ref kph, ref te, ref Dl, ref Dv, xliq, xvap, ref iErr, ref herr, ref herrLen);
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}
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if (iErr == 0)
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superheatK = Math.Abs(inhTempC - (te - 273.15));
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else
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superheatK = 0;
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herr = new string(' ', 255); herrLen = 255; iErr = 0;
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||||
lock (_refpropLock)
|
||||
{
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||||
IRefProp64.SATPdll(ref p1, x, ref kph, ref te1, ref Dl, ref Dv, xliq, xvap, ref iErr, ref herr, ref herrLen);
|
||||
}
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if (iErr == 0)
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||||
subcoolK = Math.Abs(txvFrTempC - (te1 - 273.15));
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else
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subcoolK = 0;
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}
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}
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}
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