热力发电厂水蒸汽课程设计

目录

一、设计的目的与要求： (2)

二、水蒸气热力性质计算方法 (3)

1、IAWS-IF97概述 (3)

1.1 IAPWS-IF97的结构 (3)

1.2 IAPWS-IF97特性 (5)

2、各区域的基本方程 (5)

2.1 区域1的方程 (5)

2.2 区域2的方程 (7)

2.3 区域4的方程 (9)

三、热力性质计算程序 (11)

四、水和水蒸气热力性质计算结果 (15)

4.1 压强为0.5MP，温度从180℃-480℃下的热力学参数 (15)

4.2 压强为15MP，温度从10℃-260℃下的热力学参数 (15)

4.3 压强从1-15MP下的饱和温度 (16)

4.4 温度从50-200℃下的饱和压强 (17)

五、实例应用 (18)

六、水和水蒸气的热力性质Matlab程序 (19)

七、总结 (22)

参考文献 (22)

1

一、设计的目的与要求：

水与水蒸气的热力性质课程设计是学生在学习水与水蒸气的热力性质课程后的一次综合性的训练，是本课程的重要教学环节。通过课程设计使学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握计算和局部性分析的初步方法；培养学生查阅、使用国家有关设计标准、规范，进行实际工程设计，合理选择和分析数据的能力；锻炼提高运算、制图、计算机编程等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责的态度。

通过课程设计应达到下列要求：

（1）学会全面性学习水和水蒸气的热力性质经济指标计算的内容、办法；

（2）提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；

（3）学习工程设计说明书的撰写；

（4）熟悉国家有关电厂建设的政策、法规、技术导则等，树立安全、经济的观点；

（5）有条件的学生可进一步学习利用计算机程序解决水与水蒸气热力性质系统计算、分析的任务；

（6）了解，学习电厂热力系统规划，设计的一般途径和方案论证，优选的任务。

2

3

二、水蒸气热力性质计算方法

1、IAWS-IF97概述

1997年，在德国埃朗根召开的水和水蒸气国际协会年会上，采用了新公式作为水和水蒸气热力性质的国际工业标准。该新工业标准为水和水蒸气性质的IAPWS1997工业公式，简称97IAPWS IF -。

1.1 IAPWS-IF97的结构

97IAPWS IF -包括了不同区域的一系列的一系列方程,其有效范围为

273.151073.15?1073152273.15?K T K P MPa

K T K P MPa ≤≤≤≤≤≤．

图 4-2整个有效范围内97IAPWS IF -的五个区域。除区域2、3之间的边界外，其它区域之边界都可从图4-2接看出。

区域2、3之边界由下面简单的二次压力-温度关系式，即B23方程定义

2123n n n πθθ=++ （4-1） ****/,/,1,1p p T T p MPa T K πθ====式中。表4-4给出方程（4-1）的系数1 3.~n n 。方程（4-1）描绘了一条大致的等谪线，沿着条边界线的谪为 5.047/(kg K)s kJ =?和 5.261/(kg K)s kJ =?。方程（4-1）以温度的显式表示为

[]

0.5453n ()/n n θπ=+- （4-2）

4

式中θ和π由式（4-1）定义，系数3 5.~n n 在表（4-4）中给出。 方程（4-1）和方程（4-2）适用于在压力16.5292MPa 下的温度623.15K 至在压力100MPa 下的温度863.15K 的范围。

图4-2 IAPWS-IF97的各区域和方程

表4-4 方程（4-1）和方程（4-2）的系数 i i n i

i n 1 0.34805185628969310? 4 0.57254459862746310? 2 -0.11671859879975110? 5 0.13918839778870210? 3

0.101929700393262

10?

区域1、2可用各自对应比自由焓基本方程(),g p T 描述，区域3用对应的比自由能基本方程(),f p T 描述。比自由焓和比自由能都是热力学参数，比自由焓为g h Ts =-，比自由能f u Ts =-。对应区域4的饱和曲线使用饱和压力方程()s p T 描述，高温区域5也用(),g p T 描述。这五个方程组成了所谓的基本方程。除这些方程外，97IAPWS IF -也提供了区域1和区域2的()()(),,,,T p h T p s p h s 和以及区域4的()S T p s 表示

1

g(p,t)

T(p,h) T(p,s) Ts(P) Ps(T)

f(p ,T)

2 g(p,T) T(p,h) T(p,s)

3 g(p,T)

4 273.15

623.15

1073.15

2273.15

0 10

50

100

T(K)

5 P(MPa)

5

的区域1和2的性质以及以p 作为自变量的区域4的性质无需迭代即可计算。新工业标准97IAPWS IF -的这一独特构想使得许多重要热力性质的计算速度极快。

1.2 IAPWS-IF97特性

工业公式97IAPWS IF -所达到的总体特性可用精度、区域边界一致性和计算速度三个指标的一般结果来体现。首先，97IAPWS IF -比IFC-67准确一个数量级以上。与IFC-67相比，97IAPWS IF -取得的另一个质的飞跃是在区域边界上明显符合一致性的要求。97IAPWS IF -的最大优点是与IFC-67相比，计算速度有了很大的提高。对于区域1、2和4而言，若将单个方程合理地编入程序97IAPWS IF -要比IFC-67快5倍以上；对于区域3，97IAPWS IF -比IFC-67 快3.6倍；对于区域5，甚至快12.2倍以上。

2、各区域的基本方程

2.1 区域1的方程

2.1.1基本方程

该区域的基本方程是以比自由焓g 的无量纲形式表达的，即/()g RT γ=，有

341

(,)(.)(7.1)( 1.222)i i I J i i g p T n RT γπτπτ===--∑ （4 - 3） 式中****/,/,16.53,1386,0.461526/()p p T T p MPa T K R kJ kg K τ====?。

6

表4-5给出了方程（4-3）的系数i n 及指数i I 和i J 。

表4-5 方程（4-3）的系数和指数 i i I i J

i n i

i I i J i n 1 0 -2 0.14632971213167 18 2 3 -0.44141845330846510-? 2 0 -1 -0.84548187169114 19 2 17 -0.726949962975941510-? 3 0 0 -0.37563603672040110? 20 3 -4 -0.31679644845054410-? 4 0 1 0.33855169168385110? 21 3 0 -0.28270797985312510-? 5 0 2 -0.957919633878 22 3 6 -0.85205128120103910-? 6 0 3 0.15772038513228 23 4 -5 --0.22425281908000510-? 7 0 4 -0.16616417199501110? 24 4 -2 -0.65171222895601610-? 8 1 5 0.81214629983568310-? 25 4 10 -0.143417299379211210-? 9

1

-9 0.28319080123804310-? 26 5 -8 -0.40516996860117610-? 10 1 -7 -0.60706301565874310-? 27 8 -11 -0.12734301741641810-? 11 1 -1 -0.189900682184191

10? 28 8

-6

-0.17424871230634910-? 12 1 0 -0.32529748770505110? 29 21 -29 -0.687621312955311810-? 13 1 1 -0.21841717175414110? 30 23 -31 0.144783078285211910-? 14 1 3 -0.52838357969930410-? 31 29 -38 0.263357816627952210-? 15 2 -3 -0.47184321073267310-? 32 30 -39 -0.119476226400712210-? 16 2 0 -0.30001780793026310-? 33 31 -40 0.182280945814042310-? 17 2

1

0.47661393906987410-?

34 32 -41

-0.935370872924582510-?

方程（4-3）适用于下述温度和压力的IAPWS-IF97的区域1，见图4-2：

7

273.15623.15K T K ≤≤ ( …… 此处隐藏：9741字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……