水的高精度热物性计算程序

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水的高精度热物性计算程序 摘要：水的热物性作为必不可少 的基础数据，广泛应用在核电厂设计、 仿真、调试、运行等各个阶段。水热物 性的高精度、快速计算关系到核电厂运 行的可靠性和经济性。本文基于水和水 蒸气最新的物性计算方法 IAPWS-95， 开发了以温度、压力和焓为输入变量的 计算方法，基于迭代法开发了水密度的 计算程序。同时还开发了水导热系数和 粘度的计算方法，并通过图形用户界面 实现，方便用户使用。程序计算精度与 IAPWS-95 的计算精度相当。其中，粘 度和导热系数的计算偏差小于 0.9%， 压力、焓、熵的计算偏差小于 0.005%，比热和声速的计算偏差小于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 0.1%。 中国论文网 /8/view-12923607.htm 关键词：热物性；高精度；程序 中图分类号：O642 文献标识码： A 文章编号： 1007-9416（2017）03- 0040-03 1 研究背景 水的热物性作为必不可少的基础 数据，广泛应用在核电厂设计、仿真、 调试、运行等各个阶段。水热物性的高 精度、快速计算直接关系到核电厂运行 的可靠性和经济性。特别是对于热工水 力的设计，优化，标定，实时监控及仿 真运行，需要水热物性高精度的快速计 算方法。 本文基于 IAPWS-95 的计算方法， 开发了具有自主知识产权的水热物性计 算程序，以提高水热物性的计算精度和 速度。同时，还开发了水粘度及导热系 数的计算程序，以满足核电厂传热计算 分析的要求。此外，程序具有友好的图 形界面，后续进行功能扩展也十分方便。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2 水的热物性计算方程 IAPWS-95 方程以亥姆霍兹自由 能 f 为基准方程，具体形式如式（1-3） 所示。 （1） （2） （3） IAPWS-95 基准方程（1-3）以温 度和密度为输入变量，共含有 64 项。 其中为对比密度，为对比温度。其表达 式如式（4-5 ）所示。方程的适用范围 为：273.15 K T 1073.15 K，p 100MPa；1073.15 K T 2273.15 K，p 10MPa。 （4） （5） 对于其他参数，如压力、焓、熵、 比热及声速等，由基准方程导出，具体 形式分别如式（6-10）所示。其中、对 或的导数以下标形式表示。 （6） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 （7） （8） （9） （10） 粘度的计算方程如（11-13）所 示： （11） （12） （13） 导热系数的计算方程如（14- 17）所示： （14） （15） （16） （17） 以上方程均以温度和密度为输入 变量。若已知温度、压力或焓，则需要 先求得密度，再进行计算，但 IAPWS- 95 并没有给出密度的计算公式。同时， IAPWS-95 中的计算方程还需要求解多 阶导数，使用并不方便1。 为此，需要根据式（2-6） ，通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 迭代法计算密度。为了满足不同的输入 变量要求，还需要建立以温度和压力， 温度和焓，压力和焓为输入变量的计算 方法。同时，为方便维护及用户使用， 需要将计算方法通过程序实现，进行封 装，并_发友好的人机界面。 3 反推方程及程序开发 IAPWS-95 给出的方程均以温度 和密度作为输入变量，实际使用中，往 往还需要根据温度和压力，温度和焓， 压力和焓来计算水的物性参数，为此， 本文基于 IAPWS-95，反推出了以温度 和压力，温度和焓，压力和焓为输入变 量的计算子程序，共 48 个子程序，可 计算饱和态以及非饱和态下，水的各种 热物性参数。下文以已知压力和温度， 求密度为例，说明程序的具体结构2。 程序的结构图 1 所示。 友好的图形用户界面是应用程序 的基本交互入口，为了方便用户使用。 本文基于 JAVA 语言编制了水热物性的 计算程序，进行了集成封装，并开发了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 图形用户界面，如图 2 所示。 界面分为饱和态和非饱和态两个 计算区。在饱和态计算区，用户可以根 据需要，选择不同的输入变量，如压力、 温度或比焓。在非饱和态计算区，用户 需要输入两个变量，如压力和温度，压 力和比焓，温度和比焓。 4 程序适用范围及计算精度 程序的适用范围与 IAPWS-95 一 致，为 273.15 KT1073.15 K，p100MPa；1073.15 KT2273.15 K，p10MPa。选取不同的温度和压力 点，利用本程序进行计算，与 IAPWS- 95 的比较结果如表 1-表 6 所示。 从表 1-表 6，可以看出：程序计 算结果与 IAPWS-95 吻合较好。除导热 系数计算偏差相对较大外，其他热物性 参数的计算偏差普遍在十万分之五以内。 5 结语 本文基于水和水蒸气最新的物性 计算方法 IAPWS-95，开发了以温度、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 压力和焓为输入变量的计算方法，基于 迭代法开发了水密度的计算程序，同时 还开发了水导热系数和粘度的计算方法， 并通过图形用户界面实现，方便用户使 用。程序具有自主知识产权，计算的