CoolProp 计算 50% 乙二醇水溶液物性的两种方法

CoolProp 里 AEG 和 MEG 都能计算乙二醇水溶液物性，但浓度基准和数据来源不同。本文用 ASHRAE 表值对比 50 vol% 乙二醇水溶液的密度、比热、导热系数和黏度。

做换热计算时，密度、比热、导热系数、黏度是常用的几个参数。

以前我一直用 CoolProp 里一个叫 MEG 的方法，最近才发现里面还有一个 AEG 方法。两者计算结果有细微差异，而且和 ASHRAE 的结果也有细微差异。

这就有点头疼。编一个小程序，还要自己研究原始算法。

经过一番调研后，我感觉 AEG 方法更适合对齐 ASHRAE 体系。下面把这个分析过程写出来，有相关资料和建议的读者也欢迎指正。

如果只是想快速查询制冷剂或常见流体物性，也可以先用 Fluidtool 物性工具做辅助检查。

这里以新能源汽车上常见的 50% 水和 50% 乙二醇冷却液举例。这里的 50% 一般按体积分数理解。

先确认 50% 的含义

ASHRAE Fundamentals 2021 Chapter 31 中，乙二醇水溶液 Table 6-9 的浓度列写的是：

Concentrations in Volume Percent Ethylene Glycol

意思是 ASHRAE 表里的 50% 是体积分数。

如果把 50% 体积分数转换成质量分数：

w = phi * rho_EG / (phi * rho_EG + (1 - phi) * rho_H2O)

取 20°C 纯乙二醇密度 1113.5 kg/m3，20°C 纯水密度 998.207 kg/m3：

体积分数	换算后的质量分数
50 vol% EG	52.7298 mass% EG

物性计算低温边界

越靠近冻结点，物性的误差越容易变大。

ASHRAE Table 4 给出了冰点。按 50 vol% 折算到约 52.73 mass% 后插值，冰点大约是 -37.5°C。

项目	50 vol% EG 的低温边界
ASHRAE 冰点表	插值约 -37.5°C
ASHRAE rho、cp、mu 表	50 vol% 列低温到 -35°C
ASHRAE k 表	50 vol% 列低温到 -30°C
CoolProp AEG	拟合报告给出 -35~~100°C、10~~60 vol%
CoolProp MEG	拟合报告给出 -100~~100°C、0~~60 mass%

CoolProp 里计算物性有两种方法

方法	模型	调用方式	浓度基准
1	AEG	`INCOMP::AEG[0.5]`	体积分数
2	MEG	`INCOMP::MEG[w]`	质量分数

工程上说 50 vol%，用 MEG 需要先换算：

50 vol% EG = 52.73 mass% EG

也就是：

INCOMP::MEG[0.5272984939001898]

参数对比图

下面 4 张图每张上半部分是物性曲线对比，下半部分是相对 ASHRAE 50 vol% 表格的偏差。

红色圆点是 ASHRAE 基准，灰色带为 ±5%。棕色虚线是冰点边界。

密度

50 vol% 乙二醇水溶液密度对比

T / °C	ASHRAE rho	AEG rho	AEG 误差	MEG rho	MEG 误差
-30	1089.04	1089.03	-0.00%	1089.14	+0.01%
-25	1088.01	1088.01	+0.00%	1087.72	-0.03%
-20	1086.87	1086.87	+0.00%	1086.13	-0.07%
0	1081.08	1081.08	+0.00%	1078.30	-0.26%
20	1073.35	1073.35	-0.00%	1068.33	-0.47%
40	1063.66	1063.66	+0.00%	1056.59	-0.66%
60	1052.04	1052.04	-0.00%	1043.43	-0.82%
100	1022.95	1022.95	+0.00%	1014.32	-0.84%

比热

50 vol% 乙二醇水溶液比热对比

T / °C	ASHRAE cp	AEG cp	AEG 误差	MEG cp	MEG 误差
-30	3.088	3.088	-0.01%	2.953	-4.36%
-25	3.107	3.107	-0.00%	2.985	-3.92%
-20	3.126	3.126	+0.01%	3.017	-3.49%
0	3.203	3.203	+0.01%	3.139	-1.99%
20	3.281	3.281	-0.01%	3.255	-0.80%
40	3.358	3.358	-0.01%	3.361	+0.10%
60	3.435	3.435	+0.00%	3.456	+0.62%
100	3.590	3.590	-0.01%	3.604	+0.39%

算二次侧进出口温差时，密度和比热一起进入：

Q = Vdot * rho * cp * DeltaT

用 AEG 更接近 ASHRAE 表格。

导热系数

50 vol% 乙二醇水溶液导热系数对比

按 ASHRAE Table 8 的 50 vol% 列看，AEG 和 MEG 都偏高，但 AEG 相对小一点。

T / °C	ASHRAE k	AEG k	AEG 误差	MEG k	MEG 误差
-30	0.328	0.333	+1.61%	0.352	+7.20%
-25	0.332	0.339	+2.06%	0.354	+6.73%
-20	0.336	0.344	+2.44%	0.357	+6.28%
0	0.352	0.364	+3.35%	0.368	+4.65%
20	0.366	0.380	+3.91%	0.380	+3.80%
40	0.378	0.394	+4.18%	0.392	+3.58%
60	0.387	0.404	+4.44%	0.403	+4.14%
100	0.397	0.416	+4.69%	0.425	+7.01%

黏度

50 vol% 乙二醇水溶液黏度对比

低温下黏度上升明显，而且仍然是 AEG 误差小一点。

T / °C	ASHRAE mu	AEG mu	AEG 误差	MEG mu	MEG 误差
-30	43.98	42.75	-2.79%	47.61	+8.25%
-25	30.50	30.94	+1.44%	33.97	+11.37%
-20	22.07	22.87	+3.63%	24.79	+12.35%
0	8.09	8.28	+2.34%	8.65	+6.88%
20	3.94	3.88	-1.42%	3.98	+1.02%
40	2.26	2.21	-2.07%	2.26	-0.10%
60	1.43	1.44	+0.37%	1.47	+3.00%
100	0.70	0.69	-1.94%	0.72	+3.47%

AEG 和 MEG 为什么不一样

ASHRAE Table 6-9 表下注明，数据来源是 Dow Chemical (2001b)，按体积分数列出。

CoolProp 的 all_incompressibles.pdf 拟合报告里，两者口径不同：

模型	报告描述	数据来源	浓度基准	温度范围	拟合方式
AEG	ASHRAE, Ethylene Glycol	ASHRAE Handbook + SecCool	volume	-35~100°C	polynomial / exppolynomial
MEG	Ethylene Glycol - aq	Ake Melinder	mass	-100~100°C	polynomial / exppolynomial

AEG 的来源就是 ASHRAE/SecCool 体系，浓度基准也是 volume。所以 AEG[0.5] 和 ASHRAE 50 vol% 表很接近，本质上是同一套数据的不同调用入口。

MEG 的来源是 Melinder 的 secondary working fluids 资料，浓度基准是 mass。把 50 vol% 换算成 52.73 mass% 再给 MEG，只解决了单位一致问题；数据来源、拟合公式和适用边界仍然不同。

结论

工程上常见的 50% 乙二醇水混合溶液，如果想和 ASHRAE Fundamentals 2021 Chapter 31 对齐，建议按 50 vol% 处理。在 CoolProp 里，INCOMP::AEG[0.5] 更合适。

ASHRAE 当然权威，但它引用的 Dow Chemical (2001b) 也是 20 多年前的数据。今天的冷却液物性和陶氏化学数据可能有差异，所以用于日常估算问题不大；如果做正式报告和精确研究，最好向厂家索取对应冷却液的数据。

数据来源

ASHRAE Fundamentals 2021, Chapter 31, Tables 4, 6-9。
CoolProp 7.2.0，本地计算常压 101325 Pa。
CoolProp Incompressibles: https://coolprop.org/fluid_properties/Incompressibles.html
CoolProp all_incompressibles.pdf: AEG 第 1 页，MEG 第 55 页。
Ake Melinder, Properties of Secondary Working Fluids for Indirect Systems, IIF-IIR Publishing, 2010。
Morten Juel Skovrup, SecCool Properties v1.33, IPU Refrigeration and Energy Technology, 2013。

做换热计算时，密度、比热、导热系数、黏度是常用的几个参数。

以前我一直用 CoolProp 里一个叫 MEG 的方法，最近才发现里面还有一个 AEG 方法。两者计算结果有细微差异，而且和 ASHRAE 的结果也有细微差异。

这就有点头疼。编一个小程序，还要自己研究原始算法。

经过一番调研后，我感觉 AEG 方法更适合对齐 ASHRAE 体系。下面把这个分析过程写出来，有相关资料和建议的读者也欢迎指正。

如果只是想快速查询制冷剂或常见流体物性，也可以先用 Fluidtool 物性工具做辅助检查。

这里以新能源汽车上常见的 50% 水和 50% 乙二醇冷却液举例。这里的 50% 一般按体积分数理解。

先确认 50% 的含义

ASHRAE Fundamentals 2021 Chapter 31 中，乙二醇水溶液 Table 6-9 的浓度列写的是：

Concentrations in Volume Percent Ethylene Glycol

意思是 ASHRAE 表里的 50% 是体积分数。

如果把 50% 体积分数转换成质量分数：

w = phi * rho_EG / (phi * rho_EG + (1 - phi) * rho_H2O)

取 20°C 纯乙二醇密度 1113.5 kg/m3，20°C 纯水密度 998.207 kg/m3：

体积分数	换算后的质量分数
50 vol% EG	52.7298 mass% EG

物性计算低温边界

越靠近冻结点，物性的误差越容易变大。

ASHRAE Table 4 给出了冰点。按 50 vol% 折算到约 52.73 mass% 后插值，冰点大约是 -37.5°C。

项目	50 vol% EG 的低温边界
ASHRAE 冰点表	插值约 -37.5°C
ASHRAE rho、cp、mu 表	50 vol% 列低温到 -35°C
ASHRAE k 表	50 vol% 列低温到 -30°C
CoolProp AEG	拟合报告给出 -35~~100°C、10~~60 vol%
CoolProp MEG	拟合报告给出 -100~~100°C、0~~60 mass%

CoolProp 里计算物性有两种方法

方法	模型	调用方式	浓度基准
1	AEG	`INCOMP::AEG[0.5]`	体积分数
2	MEG	`INCOMP::MEG[w]`	质量分数

工程上说 50 vol%，用 MEG 需要先换算：

50 vol% EG = 52.73 mass% EG

也就是：

INCOMP::MEG[0.5272984939001898]

参数对比图

下面 4 张图每张上半部分是物性曲线对比，下半部分是相对 ASHRAE 50 vol% 表格的偏差。

红色圆点是 ASHRAE 基准，灰色带为 ±5%。棕色虚线是冰点边界。

密度

50 vol% 乙二醇水溶液密度对比

T / °C	ASHRAE rho	AEG rho	AEG 误差	MEG rho	MEG 误差
-30	1089.04	1089.03	-0.00%	1089.14	+0.01%
-25	1088.01	1088.01	+0.00%	1087.72	-0.03%
-20	1086.87	1086.87	+0.00%	1086.13	-0.07%
0	1081.08	1081.08	+0.00%	1078.30	-0.26%
20	1073.35	1073.35	-0.00%	1068.33	-0.47%
40	1063.66	1063.66	+0.00%	1056.59	-0.66%
60	1052.04	1052.04	-0.00%	1043.43	-0.82%
100	1022.95	1022.95	+0.00%	1014.32	-0.84%

比热

50 vol% 乙二醇水溶液比热对比

T / °C	ASHRAE cp	AEG cp	AEG 误差	MEG cp	MEG 误差
-30	3.088	3.088	-0.01%	2.953	-4.36%
-25	3.107	3.107	-0.00%	2.985	-3.92%
-20	3.126	3.126	+0.01%	3.017	-3.49%
0	3.203	3.203	+0.01%	3.139	-1.99%
20	3.281	3.281	-0.01%	3.255	-0.80%
40	3.358	3.358	-0.01%	3.361	+0.10%
60	3.435	3.435	+0.00%	3.456	+0.62%
100	3.590	3.590	-0.01%	3.604	+0.39%

算二次侧进出口温差时，密度和比热一起进入：

Q = Vdot * rho * cp * DeltaT

用 AEG 更接近 ASHRAE 表格。

导热系数

50 vol% 乙二醇水溶液导热系数对比

按 ASHRAE Table 8 的 50 vol% 列看，AEG 和 MEG 都偏高，但 AEG 相对小一点。

T / °C	ASHRAE k	AEG k	AEG 误差	MEG k	MEG 误差
-30	0.328	0.333	+1.61%	0.352	+7.20%
-25	0.332	0.339	+2.06%	0.354	+6.73%
-20	0.336	0.344	+2.44%	0.357	+6.28%
0	0.352	0.364	+3.35%	0.368	+4.65%
20	0.366	0.380	+3.91%	0.380	+3.80%
40	0.378	0.394	+4.18%	0.392	+3.58%
60	0.387	0.404	+4.44%	0.403	+4.14%
100	0.397	0.416	+4.69%	0.425	+7.01%

黏度

50 vol% 乙二醇水溶液黏度对比

低温下黏度上升明显，而且仍然是 AEG 误差小一点。

T / °C	ASHRAE mu	AEG mu	AEG 误差	MEG mu	MEG 误差
-30	43.98	42.75	-2.79%	47.61	+8.25%
-25	30.50	30.94	+1.44%	33.97	+11.37%
-20	22.07	22.87	+3.63%	24.79	+12.35%
0	8.09	8.28	+2.34%	8.65	+6.88%
20	3.94	3.88	-1.42%	3.98	+1.02%
40	2.26	2.21	-2.07%	2.26	-0.10%
60	1.43	1.44	+0.37%	1.47	+3.00%
100	0.70	0.69	-1.94%	0.72	+3.47%

AEG 和 MEG 为什么不一样

ASHRAE Table 6-9 表下注明，数据来源是 Dow Chemical (2001b)，按体积分数列出。

CoolProp 的 all_incompressibles.pdf 拟合报告里，两者口径不同：

模型	报告描述	数据来源	浓度基准	温度范围	拟合方式
AEG	ASHRAE, Ethylene Glycol	ASHRAE Handbook + SecCool	volume	-35~100°C	polynomial / exppolynomial
MEG	Ethylene Glycol - aq	Ake Melinder	mass	-100~100°C	polynomial / exppolynomial

AEG 的来源就是 ASHRAE/SecCool 体系，浓度基准也是 volume。所以 AEG[0.5] 和 ASHRAE 50 vol% 表很接近，本质上是同一套数据的不同调用入口。

结论

工程上常见的 50% 乙二醇水混合溶液，如果想和 ASHRAE Fundamentals 2021 Chapter 31 对齐，建议按 50 vol% 处理。在 CoolProp 里，INCOMP::AEG[0.5] 更合适。

数据来源

ASHRAE Fundamentals 2021, Chapter 31, Tables 4, 6-9。
CoolProp 7.2.0，本地计算常压 101325 Pa。
CoolProp Incompressibles: https://coolprop.org/fluid_properties/Incompressibles.html
CoolProp all_incompressibles.pdf: AEG 第 1 页，MEG 第 55 页。
Ake Melinder, Properties of Secondary Working Fluids for Indirect Systems, IIF-IIR Publishing, 2010。
Morten Juel Skovrup, SecCool Properties v1.33, IPU Refrigeration and Energy Technology, 2013。

先确认 50% 的含义

物性计算低温边界

CoolProp 里计算物性有两种方法

参数对比图

密度

比热

导热系数

黏度

AEG 和 MEG 为什么不一样

结论

数据来源

目录

CoolProp 计算 50% 乙二醇水溶液物性的两种方法

先确认 50% 的含义

物性计算低温边界

CoolProp 里计算物性有两种方法

参数对比图

密度

比热

导热系数

黏度

AEG 和 MEG 为什么不一样

结论

数据来源

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