博客50% 乙二醇水溶液的密度和比热容公式
整理 50 vol% 乙二醇水溶液密度和定压比热公式，输入温度即可快速估算密度、比热和换热量，适合 Excel、脚本和试验数据处理。
50% 乙二醇水溶液最常用的两个物性，是密度和比热。
密度用于把体积流量换成质量流量。比热用于计算换热量。
这组公式不需要打开 CoolProp，也不需要翻 ASHRAE 手册。输入水温，就能得到 50% 乙二醇水溶液的密度和比热。
适合放进 Excel，把密度和比热带入下面的公式，直接计算换热量。
若体积流量为 Vdot，温差为 DeltaT，则：
Q_kW = Vdot_L/min / 60000 * rho * cp * DeltaT这里 cp 用 kJ/(kg·K)，所以算出来的 Q 是 kW。
这组拟合式和 ASHRAE Fundamentals 2021 Chapter 31 中 50 vol% 乙二醇水溶液表值基本一致。在常用温度范围内，密度最大偏差约 0.0007%，比热最大偏差约 0.013%。
适用对象
本文公式对应：
| 项目 | 口径 |
|---|---|
| 溶液 | 乙二醇水溶液 |
| 浓度 | 50 vol% 乙二醇 |
| 密度单位 | kg/m3 |
| 比热单位 | kJ/(kg·K) |
| 温度单位 | °C |
| 推荐使用范围 | 约 -35~100°C |
工程上常说的“50% 乙二醇”，在汽车冷却液、换热器二次侧、试验台冷却回路里，通常按体积分数理解。这里也按 50 vol% 使用。
看效果
假设一段冷却液回路：
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 水温 | 25°C |
| 温差 | 6°C |
| 体积流量 | 12 L/min |
用后面的公式计算，可以得到：
| 项目 | 结果 |
|---|---|
| 密度 | 1071.11 kg/m3 |
| 比热 | 3.300 kJ/(kg·K) |
| 换热量 | 约 4.24 kW |
只要把水温、温差和流量放进 Excel 表格，整列数据都能自动算。
密度公式
50% 乙二醇水溶液密度：
rho = 1081.082 - 0.3381988*T - 0.00243144*T^2其中：
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| rho | 乙二醇水溶液密度，kg/m3 |
| T | 水温，°C |
这个公式适合把体积流量换算成质量流量：
mdot = Vdot * rho如果体积流量单位是 L/min，可以先换成 m3/s：
Vdot_m3/s = Vdot_L/min / 60000比热公式
50% 乙二醇水溶液定压比热：
cp = 3.203424 + 0.003861071*T其中：
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| cp | 乙二醇水溶液定压比热，kJ/(kg·K) |
| T | 水温，°C |
实际计算时，水温怎么取，按自己的数据处理口径确定。同一张表里保持一致即可。
算例展开
还是前面的条件：
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 水温 | 25°C |
| 温差 | 6°C |
| 体积流量 | 12 L/min |
密度：
rho = 1081.082 - 0.3381988 * 25 - 0.00243144 * 25^2
= 1071.11 kg/m3比热：
cp = 3.203424 + 0.003861071 * 25
= 3.300 kJ/(kg·K)换热量：
Q = 12 / 60000 * 1071.11 * 3.300 * 6
= 4.24 kW和 ASHRAE 表值基本一致
我用 ASHRAE Fundamentals 2021 Chapter 31 里 50 vol% 乙二醇水溶液的表值做了核对。
| 温度 / °C | 密度公式 | ASHRAE 密度 | 比热公式 | ASHRAE 比热 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 1081.082 | 1081.08 | 3.2034 | 3.203 |
| 20 | 1073.345 | 1073.35 | 3.2806 | 3.281 |
| 40 | 1063.664 | 1063.66 | 3.3579 | 3.358 |
| 60 | 1052.037 | 1052.04 | 3.4351 | 3.435 |
| 100 | 1022.948 | 1022.95 | 3.5895 | 3.590 |
在 -30~100°C 的核对点上：
| 物性 | 最大绝对偏差 | 最大相对偏差 |
|---|---|---|
| 密度 | 约 0.007 kg/m3 | 约 0.0007% |
| 比热 | 约 0.00047 kJ/(kg·K) | 约 0.013% |
对日常工程热量计算来说，这个偏差已经远小于流量计、温度传感器和混配浓度带来的不确定度。
使用边界
第一，它只适用于 50 vol% 乙二醇水溶液。40%、45%、55% 乙二醇溶液都不要直接套。
第二，低温接近冻结点时要谨慎。50 vol% 乙二醇水溶液的冻结点在 -37°C 左右，接近这个温区时，结晶风险、厂家配方差异都会影响实际系统。
第三，它适合工程计算和试验数据处理。涉及正式设计校核、争议数据追溯、供应商定版参数时，仍建议回到手册表值或厂家资料。
数据来源
- ASHRAE Fundamentals 2021, Chapter 31, Ethylene Glycol Tables。
- 50 vol% 乙二醇水溶液密度与比热拟合式。
- 本地核对：公式结果与 ASHRAE 50 vol% 表值对比。