热力性能计算论文(二)

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1、第五章IAPWS-IF97水和水蒸汽热力性质计算理论§5・1简介1967年国际公式化委员会通过IFC—67水和水蒸汽热力性质计算公式后，该公式迅速得到了国际电力界的认可和广泛使用。在我国该公式已广泛用于汽轮机锅炉设计，电厂热力系统循环计算，性能试验等涉及到水和水蒸汽热力性质的各种场合，并随着计算机技术的飞速发展而得到迅速推广。但经过20多年的实际使用，IFC—67公式的一些缺点,如公式极其繁复，计算速度慢，在各个计算子区域间各公式的一致性不好，仅有曲压力和比容计算其它热力参数的正则公式，使用不够方便等。这些问题在其得到广泛使用的同

2、时也H益显现。这些事实的存在，以及近20多年來对水和水蒸汽性质研究的进展和发展精确状态方程方面数学方法所取得的巨大进展，使得国际水和水蒸汽性质学会（IAPWS）从1990年开始研究新的水和水蒸汽热力性质计算公式，并于1995年通过了“通用和科学用水和水蒸汽性质计算公式”，简称IAPWS-95,作为水与水蒸汽热力性质的基准。在此基础上，IAPWS于1995年开始研究工业用公式，1997年新的工业用公式获IAPWS通过。这个新公式称为“IAPWS水和水蒸汽热力性质1997工业用公式”，简称为IAPWS—IF97o该公式于1998年6月

3、正式发表，IAPWS建议从1999年开始取代原有的IFC—67公式以作为新的水和水蒸汽热力性质工业用标准应用于国际商务活动中。由于IAPWS—IF97与IFC—67Z间在熔、爛等热力参数的值上存在差界，IAPWS建议用户，特别是锅炉、汽轮机制造厂商，电厂和相应的工程技术人员修改原有的程序和设计规程，采用新的标准。§5.2IAPWS—IF97公式简介在IAPWSIF97的制定屮为提高新标准的整体质量，考虑了3个关键的因索，精度、沿子区域边界的一致性和计算速度。IAPWS—IF97的整个计算范围为：273.15KWTW1073.15K

4、,PW100MPa1073.15KWTW2273.15K,PW10MPa与IFC—67公式不同，IAPWS—IF97公式简化了计算子区域，将原有的6个计算子区域简化为4个子区域，同时增加了一个高温区。计算子区域的划分见图1：图1IAPWS—IF97公式的计算了区域子区域1称为单相液态区，子区域2称为单相汽态区，它们由吉布斯比自由能g(P,T)基本方程涵盖；子区域3称为临界点区，由霍尔姆兹比口由能f(P,T)基本方程涵盖；子区域4是两相区(湿蒸汽区)，由饱和压力方程Ps(T)涵盖；高温区5则由一个g(P,T)方程涵盖。从理论上讲可以

5、由这些基本公式通过叠代运算，根据任意2个输入参数得到其它热力参数，如在IFC-67公式屮采用的那样。但在实际应用中这样做并不太方便，为此IAPWS—IF97在常用的子区域1和子区域2分别提供了以压力一焙，压力一爛为输入参数来求解温度值的导入方程T(P,h)和T(P,S)。导入方程的引入使得在这两个子区域的计算更为方便、快捷。考虑到IFC—67公式在各子区域边界上一致性不好,IAPWS—IF97在这方面有了很大的改善。现在各相邻子区域的基木方程在边界上的计算结果基本吻合，根据文献的介绍，IAPWS—IF97在这方面的精度比IFC—6

6、7高一个数量级，在整个计算范I韦I内IAPWS—IF97的精度也有较大提高。表1给出了部分热力参数值分别按IAPWS—IF97和IFC—67公式计算的比较。从表中可以见，在子区域中按新公式计算的热力参数值与按老公式所计算的热力参数值有所不同，而这对汽轮机性能保证热耗试验等会带來较大影响。同时，与IFC—67公式比较，亦各个子区域内IAPWS—IF97的计算速度可以提高5〜12倍不等。这使得由于原IFC—67公式计算速度慢而进行的简化近似公式研究不再必耍。原IFC-67公式计算速度慢而进行的简化近似公式研究不再必要。表1IAPWS—

7、IF97公式与IFC—67公式部分参数值比较P(Mpa)t(°C)v(m3kg_1)h(kJkg')sCkJkg'K-')所属了区域203500.0016651645.953.7288子区域1IAPWS—IF97203500.0016621647.23.7308了区域1IFC—67205500.01663396.246.3390了区域2IAPWS—IF97205500.016553394.16.3374了区域2IFC—671179.890.001127762.682.1384饱和水IAPWS—IF971179.880.001127

8、762.612.1382饱和水IFC—671179.890.19432777.126.585饱和汽IAPWS—IF971179.880.19432776.26.5828饱和汽IFC—67第六章汽轮机热力性能计算软件程序使用说明§6.1软件简介本软件