IAPWS-IF97及其基本数学模型

水和水蒸汽性质国际联合会于 1 997年通过的新型水和水蒸汽热力性质工业公式 (I APWS -IF97)具有精度高、计算耗时少 ,以及适用范围宽等特点 ,已经取代使用多年的IFC - 6 7公式。IAPWS -IF97将水和水蒸汽共分为五个区域 ,本文详细介绍了各区的基本计算数学模型。根据本文介绍的数学模型 ,我国动力工作者可方便地掌握和使用IAPWS -IF97公式。     

IAPWS—IF97及其基本数学模型

水和水蒸气性质国际联合会于1997年通过的新型水和水蒸气热力性质工业公式（IAPWS－IF97）具有精度高、计算耗时少，以及适用范围宽等特点，已经取代使用多年的IFC－67公式。IFPWS－IF97将水和水蒸气共分为五个区域，本详细介绍了各区的基本计算数学模型。根据本介绍的数学模型，我国动力工作可方便地掌握和使用IAPWS－IF97公式。     

IAPWS-IF97水和水蒸汽热力性质计算程序的研制

根据国际水和水蒸汽性质协会(IAPWS)在1997年推出的一系列新的公式,简称为IAPWS- IF97公式,同时针对比焓.比熵子程序计算过程的复杂性,提出了用黄金分割法搜索压力的算法,建立了一个已知比焓.比熵求解压力的数学模型,进行水和水蒸气热力性质计算程序的研制。该程序的计算精度能完全满足实际工程中的需要,且在实际应用中未发现有不收敛点。     

注汽锅炉蒸汽过热爆管预警装置研究与应用

针对发生湿饱和蒸汽的现役注汽锅炉,研制蒸汽过热爆管预警装置,给出了蒸汽过热监测的判定依据和算法模型,优化设计装置的组成、组件连接和人机界面。根据水和蒸汽的物理性质,将蒸汽状态划分为过热报警区、过热警告区、运行区和安全区四种工况区域,以此在人机界面中设计了蒸汽工况运行状态监测直观坐标图和过热度监测柱状图。对蒸汽过热事件进行了分类和过滤,使装置对蒸汽过热爆管预警更可靠。通过现场应用的数据分析,验证了装置的使用效果。     

高精度过热水蒸汽性质计算模型

综合比较了当前各种水和水蒸汽性质的计算模型，提出了一种过热蒸汽区计算模型—ＢＴИ模型。在对该模型进行精度分析的基础上，给出了误差的曲面拟合及修正，从而使之成为一种实用的且具有相当高精度的模型，同时给出一种工程中简洁实用的曲面拟合方法＿分步加权拟合法。     

多通道相对湿度检测数据换算器的开发

本文引用IAPWS—IF97标准，开发多通道相对湿度检测数据换算器，以减少普通干湿球温度计的测量误差。     

水和水蒸汽物性参数计算程序开发

水和水蒸汽物性参数的准确计算对核动力系统热工水力特性模拟是必不可少的．基于IAPWS—IF97标准，开发了求解热物性参数（压力、热力学温度、比热容、比焓、比熵、比内能、比定压热容、比定容热容）、输运物性参数（导热系数、动力粘度）和表面张力的程序．其功能：给定饱和压力或者饱和温度求解饱和水、饱和蒸汽的其他物性参数；给定压力、温度求解水在各个区域的物性参数；给定压力、焓求解水在各个区域的物性参数以及给定任意2个参数求解其他物性参数．并将实例计算结果与上海发电设备成套设备研究所杨宇开发的物性参数计算程序的计算结果进行了比较，基本相同．     

IAPWS-IF97计算模型中区域边界条件的确定

1997年国际水和水蒸汽协会(IAPWS)提出的工业用水和水蒸汽热力性质模型(IAPWS-IF97),具有适用范围较大、区域划分简洁、计算方程形式简单及精度高等优点,已被广泛接受。但在诸多文献中当由参数h,s求其他参数时,对其相关边界条件却很少提及。通过分析和研究,确定了相关边界条件,由参数h,s编程计算,保证了各区域内的其他参数的准确性。计算结果表明,能够通过所获得的边界条件,根据参数h,s准确地确定所要计算的区域并得出正确的结果,因此为开发各区域水蒸汽热力性质计算程序提供了保障。     

SAGD高干度蒸汽流动模拟实验研究

SAGD技术是超稠油开发中的一项前沿性技术,而蒸汽的状态影响管线的阻力损失。研究了高干度蒸汽注汽管线阻力损失的计算方法,确定蒸汽干度的变化规律。采用以水和空气为介质在不同室内条件下进行模拟实验,结果表明,蒸汽存在临界干度,在小于临界干度时,比摩阻随着蒸汽干度的变化而变化得不明显;大于临界干度时,比摩阻随蒸汽干度的变化而发生剧烈变化;初始压力对摩阻系数影响不大。采用经验公式计算结果与实验所得值误差较小。     

不同韵律油藏蒸汽驱后转热水驱物理模拟研究

针对普通稠油油藏,利用三维剖面模型分别进行反韵律、正韵律和复合韵律油藏注蒸汽开发,后期进行转热水驱或水汽交替注入开发的物理模拟研究。结果表明,注入蒸汽由于重力超覆作用而向油藏顶部运移,和正韵律油藏相比,反韵律油藏顶部更容易形成蒸汽的窜流通道;而转热水驱或水汽交替注入后,注入热水携带油藏中蒸汽的剩余热量向油藏下部运移,从而有效动用油藏中蒸汽驱的剩余油,改善稠油油藏的开发效果,降低生产井的含水率。蒸汽驱后转水汽交替注入的驱油效率比转热水驱的驱油效率有所提高,水汽交替注入实施过程中含水率出现大幅度降低,增油效果明显。     

水与蒸汽热物理特性的计算与分析

采用国际最新的水与蒸汽标准──ＩＡＰＷＳ－９７计算水与蒸汽的黏度、导热系数、定压比热、比容等热物理特性参数,并与ＩＦＣ－６７的计算结果相比较;分析了２个标准在临界压力区,３００～６００℃的温度范围内,工质热物理特性计算值的差别：说明了ＩＡＰＷＳ－９７只有更高的计算精度,尤其是在临界压力区两个标准的差别较大。     

水和水蒸汽热力性质计算程序的研究及应用

根据火力发电厂热力计算中经常查用水和水蒸汽的各项热力性质的需要,以IFC公式为基础,利用VisualBasic6 0编制了一套水和水蒸汽热力性质计算程序,该程序可用任意2个已知参数算出其他参数.着重讨论了编程过程中的一些方法、技巧以及计算精度,并在此基础上编制了汽轮机热力特性计算程序,程序经试用效果良好.     

水和水蒸汽物性参数计算程序开发

水和水蒸汽物性参数的准确计算对核动力系统热工水力特性模拟是必不可少的．基于 IAPWS-IF97标准,开发了求解热物性参数(压力、热力学温度、比热容、比焓、比熵、比内能、比定压热客、比定容热容)、输运物性参数(导热系数、动力粘度)和表面张力的程序．其功能：给定饱和压力或者饱和温度求解饱和水、饱和蒸汽的其他物性参数；给定压力、温度求解水在各个区域的物性参数；给定压力、焓求解水在各个区域的物性参数以及给定任意2个参数求解其他物性参数．并将实例计算结果与上海发电设备成套设备研究所杨宇开发的物性参数计算程序的计算结果进行了比较,基本相同．     

350MW煤/高炉煤气混烧锅炉多工况热力计算的研究

在许多电厂中，电站锅炉都不同程度地存在着蒸汽温度偏离设计值的问题．针对某电厂3^#锅炉主蒸汽温度、再热蒸汽温度同时偏低的问题，编制适用于此锅炉的热力计算程序．在改变几种运行工况进行热力计算、分析计算结果后，得出了不同参数的改变对炉膛出口烟温、过热蒸汽、再热蒸汽、排烟温度的影响规律，为改善锅炉汽温特性、解决汽温偏低的问题提供依据．     

锅炉汽温状态反馈控制器的一种设计方法

提出了锅炉汽温状态反馈控制器的一种新设计方法.该方法利用阿克曼算法计算状态反馈控制增益向量,并增加了稳态设计步骤.同时导出状态反馈控制的稳态增益设计公式.应用该方法可在完成动态设计后也完成了稳态设计,从而实现阶跃响应零稳态误差.已完成的仿真试验证明了所提方法的正确性和有效性.     

Development of an Internally Circulating Fluidized Bed Membrane Reactor for Hydrogen Production from Natural Gas

An innovative Internally Circulating Fluidized Bed Membrane Reactor (ICFBMR) was designed and operated for ultra-pure hydrogen production from natural gas. The reactor includes internal catalyst solids circulation for conveying heat between a reforming zone and an oxidation zone. In the reforming zone, catalyst particles are transported upwards by reactant gas where steam reforming reactions are taking place and hydrogen is permeating through the membrane surfaces. Air is injected into the oxidation zone to generate heat which is carried by catalyst particles to the reforming zone supporting the endothermic steam reforming reaction. The technology development process is introduced: cold model test,pilot plant and industrial demonstration unit. The process flow diagram and key components of each unit are described.The ICFBMR process has the potential to provide improved performance relative to conventional SMR fixed-bed tubular reactors.     

孤岛稠油油藏蒸汽吞吐中后期配套开发技术

为解决孤岛油田蒸汽吞吐中后期存在储量动用不均、水侵影响加剧等主要问题和矛盾,降低含水上升率,提高稠油采收率。应用井网加密调整和泡沫调剖技术,改善了平面和纵向上储量动用不均;采取“用、排、停、堵、遭”相结合的多种配套地质工艺措施,有效抑制了水侵速度;应用热采防砂、化学解堵等配套工艺技术,延长了生产周期,提高了油汽比,从而形成了适合孤岛油田稠油蒸汽吞吐的配套技术,取得了较好的开发效果,目前稠油环蒸汽吞吐采出程度达到21．7％,采收率可达32．5％。该技术对于同类稠油油藏在蒸汽吞吐中后期进一步提高采收率较大约参考意义和进一步推广应用价值。     

静叶内弧中部热蒸汽喷射的数值研究

为了使汽轮机更安全运行,在除湿级的静叶内弧中部开设宽度和喷射角度不同的缝隙除湿结构.对流体区域进行定常三维雷诺平均N-S方程的两相数值模拟,分析热蒸汽喷射对流场的影响.引入火用参数的方法进行能量转化过程的经济性评估.结果表明:同一喷射流量下,顺主流喷射且缝隙宽度越大,喷入热蒸汽的火用值越小且与主流的掺混强度越弱,其火用有效效率越高,即流动损失越小.在喷射流量比小于6%时,各方案的火用有效效率均比无热蒸汽喷射的原型要高.