用matlab水和水蒸汽热力性质,新的水和水蒸汽热力性质国际标准IAPWS—IF97及计算软件...
0引言1967年国际公式化委员会通过IFC67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，IFC67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，仅有由压力和比容计算其它热力参数的正规公式，使用不够方便等，在其得到广泛使用的同时也日益显现。这些事实的存在，以及近20多年来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IAPWS95，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IAPWSIF97。该公式于1998年6月正式发表，IAPWS建议从1999年开始取代原有的IFC67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IAPWSIF97与IFC67之间在焓、熵等热力参数上存在差异，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。目前我国的电力工业与国际上有着密切的联系，每年我国有相当容量的机组进口并进行性能试验，同时我国每年也有机组出口，因而我们必须迅速采用新国际标准IAPWSIF97以便与国外同行协调一致，而编制根据IAPWSIF97公式的计算软件并能适应当前PC机上Windows操作系统和Excel软件的广泛使用就显得极为重要和紧迫。本文在介绍IAPWSIF97公式的同时也介绍了作者编制的基于IAPWSIF97公式的软件的一些特点。1公式简介在IAPWSIF97的制定中为提高新标准的整体质量，考虑了3个关键的因素，精度、沿子区域边界的一致性和计算速度。IAPWSIF97的整个计算范围为：27315KT107315K，P100MPa107315KT227315K，P10MPa与IFC67公式不同，IAPWSIF97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1个高温区。计算子区域的划分见图1。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(，)基本方程涵盖；子区域3称为临界点区，由霍尔姆兹比自由能(，)基本方程函盖；子区域4是两相区(湿蒸汽区)，由饱和压力方程P(T)涵盖；高温区5则由1个(，)方程涵盖。从理论上讲可以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IFC67公式中采用的那样。但在实际应用中这样做并不太方便，为此IAPWSIF97在常用的子区域1和子区域2分别提供了以压力焓，压力熵为输入参数来求解温度值的导入方程T(P,)和T(P，S)。导入方程的引入使得在这2个子区域的计算更为方便、快捷。考虑到IFC67公式在各子区域边界上一致性不好，IAPWSIF97在这方面有了很大的改善。现在各相邻子区域的基本方程在边界上的计算结果基本吻合，根据文献的介绍，IAPWSIF97在这方面的精度比IFC67高1个数量级，在整个计算范围内IAPWSIF97的精度也有较大提高。表1给出了部分热力参数分别按IAPWSIF97和IFC67公式
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