水和水蒸汽热力性质的计算模型-IAPWS-IF97

水和水蒸汽热力性质的计算模型-IAPWS-IF97 摘要:IAPWS-IF97作为新的一种计算水和水蒸汽热力性质的计算模型,与传统的计算模型IFC-67相比,无论在计算速度和精确性方面都有了很大的改善,因而从IAPWS-IF97问世以来,迅速在工程实践和数值计算等中得到了广泛的运用。本文将从论述IFC-67的不足出发,介绍为什么要发展IAPWS-IF97,并比较详细的介绍了IAPWS-IF97的计算原理和计算模型。

关键词:水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97 IFC-67 计算模型水和水蒸汽作为一种常规的工质,已被广泛运用热能工程及其它一些科学研究领域,因此,精确计算水和水蒸汽的热力性质在工程运用、科学研究等各领域内具有十分重要的意义。

在热工计算中,一般要求水和水蒸汽的热力性质各参数之间的关系式互为已知的,这样在知道部分参数的情况下,可以根据个参数之间的关系式计算出其它参数。然而水和水蒸汽的各个参数之间的关系是非常复杂的非线性关系,计算的工作量是非常庞大的,因此国际水和水蒸汽协会在1997推出一套计算水和水蒸汽的模型——IAPWS-IF97以替代原来普遍采用的IFC-67,与IFC-67相比,这一模型具有计算速度快、精确度高等优点。所以这一模型在推出以后迅速得到了广泛的运用,并被许多学者编制成了水和水蒸汽性质查询软件,由于查询软件非常使用非常方便,所以人们对这一计算模型的原理并不是很清楚,所以

未饱和水与过热水蒸气热力性质表

未饱和水与过热水蒸气热力性质表 红字以上的为未饱和水，红字一下的为过热蒸汽 / ℃ 0 0.001002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.05 -0.0002 10 130.598 2519.0 8.9938 0.0010003 42.01 0.1510 20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 40 144.475 2575.2 9.1823 28.854 2574.0 8.43466 60 153.717 2612.7 9.2984 30.712 2611.8 8.5537 80 162.956 2650.3 9.4080 32.566 2649.7 8.6639 100 172.192 2688.0 9.5120 34.418 2687.5 8.7682 120 181.426 2725.9 9.6109 36.269 2725.5 8.8674 140 190.660 2764.0 9.7054 38.118 2763.7 8.9620 160 199.893 2802.3 9.7959 39.967 2802.0 9.0526 180 209.126 2840.7 9.8827 41.815 2840.5 9.1396

200 218.358 2879.4 9.9662 43.662 2879.2 9.2232 220 227.590 2918.3 10.0468 .45.510 2918.2 9.3038 240 236.821 2957.5 10.1246 47.357 2957.3 9.3816 260 246.053 2996.8 10.1998 49.204 2996.7 9.4569 280 255.284 3036.4 10.2727 51.051 3036.3 9.5298 300 264.515 3076.2 10.3434 52.898 3076.1 9.6005 350 287.592 3176.8 10.5117 57.514 3176.7 9.7688 400 310.669 3278.9 10.6692 62.131 3278.8 9.9264 450 333.746 3382.4 10.8176 66.747 3382.4 10.0747 500 356.823 3487.5 10.9581 71.362 3487.5 10.2153 550 379.900 3594.4 11.0921 75.978 3594.4 10.3493 600 402.976 3703.4 11.2206 80.594 3703.4 10.4778 / ℃ 0 0.0010002 -0.04 -0.0002 0.0010002 0.05 -0.0002

饱和水蒸气的性质

饱和水蒸气的性质

常用气体密度的计算 常用气体密度的计算 1．干空气密度 密度是指单位体积空气所具有的质量, 国际单位为千克/米3（kg/m3），一般用符号ρ表示。其定义式为：ρ = M/V (1--1) 式中 M——空气的质量，kg； V——空气的体积，m3。 空气密度随空气压力、温度及湿度而变化。上式只是定义式，通风工程中通常由气态方程求得干、湿空气密度的计算式。由气态方程有： ρ=ρ0*T0*P/P0*T (1--2) 式中：ρ——其它状态下干空气的密度，kg/m3； ρ0——标准状态下干空气的密度，kg/m3； P、P0——分别为其它状态及标准状态下空气的压力，千帕（kpa）； T、T0——分别为其它状态及标准状态下空气的热力学温度，K。 标准状态下，T0=273K，P0=101.3kPa时,组成成分正常的干空气的密度ρ 0=1.293kg/m3。将这些数值代入式（1-2），即可得干空气密度计算式为： ρ= 3.48*P/T (1--3) 使用上式计算干空气密度时，要注意压力、温度的取值。式中P为空气的绝对压力，单位为kPa；T为空气的热力学温度（K），T=273+t, t为空气的摄氏温度（℃）。 2．湿空气密度 对于湿空气，相当于压力为P的干空气被一部分压力为Ps的水蒸汽所占据，被占据后的湿空气就由压力为Pd的干空气和压力为Ps的水蒸汽组成。根据道尔顿分压定律，湿空气压力等于干空气分压Pd与水蒸汽分压Ps之和，即：P=Pd+Ps。 根据相对湿度计算式，水蒸汽分压Ps=ψPb，根据气态方程及道尔顿的分压定律，即可推导出湿空气密度计算式为： ρw=3.48*P(1-0.378*ψ*Pb/P)/T (2--1) 式中ρw ——湿空气密度,kg/m3； ψ——空气相对湿度，%； Pb——饱和水蒸汽压力，kPa(由表2-1-1确定)。 其它符号意义同上。

IFC97水和蒸汽性质计算公式介绍

水和水蒸气热力性质计算公式 1.1 工业用1967年IFC 公式 1.1.1 1967年IFC 公式的特点 (1)将整个水和水蒸气的研究区域分为6个子区域（图 0-1），整个区域的覆盖范围为压力从0Pa （理想气体极限）到100Mpa ，温度从0.01℃到800℃，水或蒸汽根据状态参数值的不同位于某一区域内，或是在区域之间的边界上。 图 0-1水蒸气子区域划分 (2)所有子区域的特性参数都用数学解析式表示，便于进行数值计算，尤其适合于微型计算机的应用。 (3)采用无因次的折合比亥姆霍兹自由能(比亥姆霍兹函数)ψ及折合比吉布斯自由能(比吉布斯函数)ζ作为正则函数，前者以折合温度Θ、折合比体积χ作为自变量；后者则以折合温度Θ、折合压力β作为自变量。根据正则函数，可由均匀物质的热力学微分方程式求导得出工质的特性参数表达式—导出函数，将已知的折合自变量代入这些表达式，就可以将工质的特性参数算出来。所以正则函数是公式的定义性表达式，而导出函数则是为了实际应用而建立的，是正则函数的补充。 (4)所有热力学物理量均可无因次的折合量表示，只在输入或输出计算机时需考虑物理量的单位及数值，中间无需考虑，这对于简化运算是很有好处的。 (5)热力性质表采用国际单位制，已普遍为各国公认和接受。 无因次的折合量如下： 折合压力 1c p p =β 折合温度 1/c T T =Θ 折合比体积 1/c v v =χ 折合比焓 )/(11c c v p h =ε 折合比熵 )//(111c c c T v p s =σ 折合比吉布斯自由能 σεζΘ-==)/(11c c v p g 折合比亥姆霍兹自由能 βχζψ-==)/(11c c v p f 折合气体常数 )/(11111c c c v p T R I =

饱和水和饱和水蒸气热力性质表

饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列) 压力温度比体积比焓汽化潜热比熵 p t γ Mpa ℃m3/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/(kg·K）kJ/（kg·K）0.001 6.9491 0.0010001 129.185 29.21 2513.29 2484.1 0.1056 8.9735 0.002 17.5403 0.0010014 67.008 73.58 2532.71 2459.1 0.2611 8.722 0.003 24.1142 0.0010028 45.666 101.07 2544.68 2443.6 0.3546 8.5758 0.004 28.9533 0.0010041 34.796 121.3 2553.45 2432.2 0.4221 8.4725 0.005 32.8793 0.0010053 28.101 137.72 2560.55 2422.8 0.4761 8.393 0.006 36.1663 0.0010065 23.738 151.47 2566.48 2415 0.5208 8.3283 0.007 38.9967 0.0010075 20.528 163.31 2571.56 2408.3 0.5589 8.2737 0.008 41.5075 0,0010085 18.102 173.81 2576.06 2402.3 0.5924 8.2266 0.009 43.7901 0.0010094 16.204 183.36 2580.15 2396.8 0.6226 8.1854 0.01 45.7988 0.0010103 14.673 191.76 2583.72 2392 0.649 8.1481 0.015 53.9705 0.001014 10.022 225.93 2598.21 2372.3 0.7548 8.0065 0.02 60.065 0.0010172 7.6497 251.43 2608.9 2357.5 0.832 7.9068 0.025 64.9726 0.0010198 6.2047 271.96 2617.43 2345.5 0.8932 7.8298 0.03 69.1041 0.0010222 5.2296 289.26 2624.56 2335.3 0.944 7.7671 0.04 75.872 0.0010264 3.9939 317.61 2636.1 2318.5 1.026 7.6688 0.05 81.3388 0.0010299 3.2409 340.55 2645.31 2304.8 1.0912 7.5928 0.06 85.9496 0.0010331 2.7324 359.91 2652.97 2293.1 1.1454 7.531 0.07 89.9556 0.0010359 2.3654 376.75 2659.55 2282.8 1.1921 7.4789

水的热力学性质介绍

物质常用状态参数：温度、压力、比体积（密度）、内能、焓、熵。（只需知道其中两参数）比容和比体积概念完全相同。建议合并。单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V" 表示。其数值是密度的倒数。 比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容与物质的状态和物质的种类有关。 三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现；而汞的三相点在?38.8344℃及0.2MPa出现。 临界点：随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，二线相交即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来说：其临界压力为22.11999035MPa，临界温度为：374.15℃，临界比容0.003147m3/kg。 超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。由于它兼有气体和液体的双重特性，即密度接近液体，粘度又与气体相似，扩散系数为液体的10~100倍，因而具有很强的溶解能力和良好的流动、输运性质。 当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。 临界点状态：饱和水或饱和蒸汽或湿蒸汽 在临界点，增加压强变为超临界状态；增加温度变为过热蒸汽状态。 为什么在高压下，低温水也处于超临界？（如23MP，200℃下水状态为超临界？）应该是软件编写错误。 超临界技术： 通常情况下，水以蒸汽、液态和冰三种常见的状态存在，且是极性溶剂，可以溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。液态水的密度几乎不随压力升高而改变。但是如果将水的温度和压力升高到临界点 （Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性质发生了极大变化，其密度、介电常数、黏度、扩散系数、热导率和溶解性等都不同于普通水。水的存在状态如图:

水蒸汽热力性质表

附表16 饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按温度排列) 温 度℃压力比体积比焓汽化潜比熵 液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽 0.000.00061120.00100022206.154 -0.052500.512500.6 -0.009.1544 0.01 0.0006117 0.00100021 206.0120.002500.532500.50.0009.1541 1 0.0006571 0.00100018192.464 4.18 2502.352498. 2 0.0159.1278 2 0.0007059 0.00100013179.787 8.392504.192495.8 0.0309.1014 3 0.0007580 0.00VTOO09168.041 12.612506.032493. 4 0.0459.0752 4 0.00081350.00100008 157.151 16.822507.872491.1 0.0619.0493 5 0.0008725 0.00100008 147.048 21.022509.71 2488.7 0.0769.0236 6 0.0009352 0.00100010 137.670 25.222511.552486.3 0.0918.9982 7 0.0010019 0.00100014128.961 29.422513.392484.0 0.1063 8.9730 8 0.0010728 0-00100019120.868 33.622515.232481.60.12138.9480 9 0.0011480 0.00100026 113.34237.812517.062479.3 0.1362 8.9233 10 0.0012279 0.00100034 106.341 42.002518.90 2476.90.1518.8988 11 0.0013126 0.00100043 99.825 46.192520.74 2474.5 0.1658 8.8745 12 0.00140250.0010005493.75650.382522.57 2472.2 0.1805 8.8504 13 0-0014977 0.0010006688.10154.572524.412469.8 0.1952 8.8265 14 0-0015985 0-0010008082.828 58.762526.242467.5 0.2098 8.8029 15 0.0017053 0.00100094 77.910 62.952528.072465.1 0.2243 8.7794 16 0.0018183 0.00100110 73.320 67.132529.902462.8 0.2388.7562 17 0.0019377 0.00100127 69.034 71.322531.722460.4 0.2538.7331 18 0.00206400.00100145 65.029 75.502533.552458.1 0.2678.7103 温度℃压力比体积比焓汽化潜比熵 液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽 19 0,0021970.00100165 61.287 79.68 2535.37 2455.7 0.2820 8-6877 20 0.0023380.00100185 57.786 83.86 2537.20 2453.3 0.2963 8.6652 22 0.0026440.00100229 51.445 92.23 2540.84 2448.6 0.3247 8.6210 24 0.0029840.00100276 45.884 100.59 2544.47 2443.9 0.3530 8.5774 26 0.0033620.00100328 40.997 108.95 2548.10 2439.2 0.3810 8.5347 28 0.0037810.00100383 36.694 117.32 2551.73 2434.4 0.4089 8.4927 30 0.0042450.00100442 32.899 125.68 2555.35 2429.7 0.4366 8.4514 35 0.0056260.00100605 25.222 146.59 2564.38 2417.8 0.5050 8-3511 40 0.0073810.00100789 19.529 167.50 2573.36 2405.9 0.5723 8.2551 45 0.0095890.00100993 15.2636 188.42 2582.30 2393.9 0.6386 8.1630

水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式及其通用计算模型

水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式及其通用计算模型 1. 前言 水和水蒸汽作为一种常规工质，在动力系统中得到很广泛的应用。第六届国际水蒸汽性质会议成立的国际公式化委员会IFC(International Formulation Committee)制定了用于计算水和水蒸汽热力性质的IFC公式，并在此基础上不断的提出新的计算公式，比较为大家所熟悉的就是工业用1967年IFC公式（简称IFC-67公式），IFC-67公式在较长一段时间内得到了广泛的应用。 随着工程应用技术水平的不断提高，对水和水蒸汽性质的热力计算精度和速度的要求也相应的提高，IFC-67公式存在诸如计算精度低、计算迭代时间长、适用范围窄的缺陷也越来越明显。因此，1997年，在德国Erlangen召开的水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）上，通过并发表了全新的水和水蒸汽计算模型，此模型是由德、俄、英、加等7国12位科学家组成的联合研究小组提出的，即IAPWS-IF97公式。 自1999年1月1日后，水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）要求在商业合同中采用新型的水和水蒸汽热力性质工业公式（IAPWS-IF97公式）。目前，我国电力工业与国际上有着密切的联系，随着我国进口机组的增多以及国产机组的部分出口，尽快使用新的水和水蒸汽热力性质计算标准也就显的特别重要。因此，我们应该尽快了解并推广使用IAPWS-IF97公式。本文介绍了IAPWS-IF97公式的新特点，分析了此公式在工程和科研中提高计算精度和速度的原因，并且给出了基于此公式编制的水和水蒸汽热力性质参数计算软件。 2.关于IAPWS-IF97公式 2.1概述 IAPWS-IF97公式作为最新的并且得到国际广泛承认的水和水蒸汽性质计算公式，在工程设计和科学研究中都很有意义。它的适用范围更为广泛，在IFC-67公式的适用范围基础上增加了在科研和工程中日益关注的低压高温区。而且在原来有的水和水蒸汽参数的基础上又增加了一个重要参数：声速。IAPWS-IF97适用范围：273.15K≤T≤2273.15K，p≤100Mpa。 IAPWS-IF97公式将它的有效范围分成5个区（如图1所示）。1区为常规水区； 2区为过热蒸汽区；3区为临界区；4区为饱和线，即为湿蒸汽区；5区为低压

饱和水蒸气焓值表

压力 温度 汽化潜热 p tγ Mpa℃m3/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/(kg·K）kJ/（kg·K）0.001 6.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735 0.00217.54030.001001467.00873.582532.712459.10.26118.722 0.00324.11420.001002845.666101.072544.682443.60.35468.5758 0.00428.95330.001004134.796121.32553.452432.20.42218.4725 0.00532.87930.001005328.101137.722560.552422.80.47618.393 0.00636.16630.001006523.738151.472566.4824150.52088.3283 0.00738.99670.001007520.528163.312571.562408.30.55898.2737 0.00841.50750,0010085 18.102173.812576.062402.30.59248.2266 0.00943.79010.001009416.204183.362580.152396.80.62268.1854 0.0145.79880.001010314.673191.762583.7223920.6498.1481 0.01553.97050.00101410.022225.932598.212372.30.75488.0065 0.0260.0650.00101727.6497251.432608.92357.50.8327.9068 0.02564.97260.0010198 6.2047271.962617.432345.50.89327.8298 0.0369.10410.0010222 5.2296289.262624.562335.30.9447.7671 0.0475.8720.0010264 3.9939317.612636.12318.5 1.0267.6688 0.0581.33880.0010299 3.2409340.552645.312304.8 1.09127.5928 0.0685.94960.0010331 2.7324359.912652.972293.1 1.14547.531 0.0789.95560.0010359 2.3654376.752659.552282.8 1.19217.4789 p tγ Mpa℃m3/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/(kg·K）kJ/（kg·K）0.0893.51070.0010385 2.0876391.712665.332273.6 1.2337.4339 0.0996.71210.0010409 1.8698405.22670.482265.3 1.26967.3943 0.199.6340.0010432 1.6943417.522675.142257.6 1.30287.3589 0.12104.810.0010473 1.4287439.372683-26 2243.9 1.36097.2978 0.14109.3180.001051 1.2368458.442690.222231.8 1.4117.2462 0.16113.3260.0010544 1.09159475.422696.292220.9 1.45527.2016 0.18116.9410.00105760.97767490.762701.692210.9 1.49467.1623 0.2120.240.00106050.88585504.782706.532201.7 1.53037.1272 0.25127.4440.00106720.71879535.472716-83 2181.4 1.60757.0528 0.3133.5560.00107320.60587561.582725.262163.7 1.6721 6.9921 0.35138.8910.00107860.52427584.452732.372147.9 1.7278 6.9407 0.4143.6420.00108350.46246604.872738.492133.6 1.7769 6.8961 0.5151.8670.00109250.37486640.352748.592108.2 1.861 6.8214 0.6158.8630.00110060.31563670.672756.662086 1.9315 6.76 0.7164.9830.00110790.27281697.322763.292066 1.9925 6.7079 0.8170.4440.00111480.24037721.22768.862047.7 2.0464 6.6625 0.9175.3890.00112120.21491742.92773.592030.7 2.0948 6.6222 1179.9160.00112720.19438762.842777.672014.8 2.1388 6.5859饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列) 比熵 比焓 比体积