优易水蒸汽性质计算软件WaterPro

非常实用的软件，自己编的话估计要累死，优易水和蒸汽性质计算软件WaterPro7.0最新版极其实用的一个工具，可以快速查出处于各种状态下的蒸汽参数，相比于查表法，免去了插值的额外计算。

水和水蒸汽作为一种常规工质，在动力系统中得到广泛的应用。在1997年德国Erlangen召开的水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）通过并发表了由德、俄、英、加等7国12位科学家组成的联合研究小组提出的一个全新的水和水蒸汽计算模型，即IAPWS-IF97公式。

优易水蒸汽性质计算软件WaterPro详细介绍：

水蒸汽热力性质计算软件WaterPro(又称水和水蒸气热力性质计算程序WaterPro)是按IFC-67和IAPWS-IF97公式开发的用于水热力性质计算、蒸汽(水蒸气)热力性质计算的专业软件。该软件采用Visual C++6.0/7.0及Embedded Visual C++ 4.0 Service Pack 2工具开发，运行于最流行的Win98/Me/2000/XP/Windows CE/Windows Mobile 2003/Windows Mobile 5.0操作系统(免费下载)。2006年4月10日，该软件成为全球第一个能运行在PC、Pocket PC、智能手机、移动终端、PDA的工业和科学用水蒸汽热力性质计算软件，为无处不在的水蒸汽计算奠定了基础，为全球6000万能源和相关行业工作者提供了最便捷的计算手段。程序能根据压力、温度、焓、熵、比容五个参数(有时加上干度参数)中的任意两个参数，求出相关的15个水蒸汽参数，如定压比热、定容比热、内能、声速、定熵指数、动力粘度、运动粘度、导热系数、普朗特数、介电常数、当给定波长为0.226500 μm时折射率，等等。

水蒸气密度计算公式：

理想气体状态方程:PV=nRT
∴PV=mRT/M,PM=ρRT
∴ρ=RT/PM[P为压强(Pa),M为摩尔质量(H2O=18g/mol),T为温度(K),R=8.314J/(mol·K)]

两种水和水蒸气热力性质计算模型的比较

2.1 适用范围

IAPWS-IF97模型包含了用于不同分区的一系列公式，涵盖有效范围为：

273.15K≤T≤1073.15K P≤100MPa

1073.15K≤T≤2273.15K P≤10MPa

而IFC-67计算模型的适用范围为：

273.16K≤T≤1073.15K P≤100MPa

即IAPWS-IF97计算模型在IFC-67基础上进行了扩展，温度由原来的0.01℃到800℃扩展到现在的0℃到2000℃,只是在1000℃到2000℃的温度范围内,适用压力由原来的100MPa变为10MPa。不过总体而言，IAPWS-IF97计算模型的适用范围更宽了。

2.2 适用范围内的分区

在计算模型划分的范围内涵盖了水的“一点两线三区五态”，各种状态下的计算公式不相同，因而为了方便使用，各计算模型都进行了分区。

IFC-67计算模型将整个区域分为六个子区域，每个分区均采用不同的计算公式。在T-S图上表示的分区情况如图1所示，用L-函数表达子区域2与子区域3之间的边界线方程；用K-函数表达子区域1，2与子区域6之间，以及自区域3，4与子区域5之间的边界线方程。

如图2所示，IAPWS-IF97计算模型将其有效范围分成了5个分区（事实上合并了IFC-67模型中的3区和4区以及5区和6区，并新增了一个高温区）。除了2区和3区的边界外，其它分区的边界均可由图2直接得到，而2区和3区的边界线则由公式给出。IAPWS-IF97计算模型又将2区分为三个子区域，如图3所示。

图1 IFC-67的分区示意图

 
图2 IAPWS-IF97的分区示意图　　　　　 图3 IAPWS-IF97中2区分为3个子区域

2.3 连续性

与IFC-67计算模型相比，IAPWS-IF97计算模型在区域边界的连续性上有一个品质上的飞跃，IAPWS-IF97使其计算结果能够明显的保持在许可的布拉格数的不确定性范围内，其值如表1：

表1 布拉格数的不确定性范围

区域边界上，满足2区和3区边界的连续性的要求是非常的困难的。尤其是对定压热容而言。对于IAPWS-IF97，在这个边界的最大不连续性为0.35%，而相应的IFC-67则超过了6%；对于比焓来说，在2区和3区边界上，IAPWS-IF97公式的计算偏差为0.0008%，而用IFC-67公式计算的比焓的平均偏差大于1%，最大偏差高达6.5%，在这些方面IAPWS-IF97补了 IFC-67的不足。

2.4 计算精度

对IAPWS-IF97和IFC-67计算模型进行测试，并根据国际水与水蒸气性质协会提供的数据以及利用最新编制的通用计算软件的核算结果，以国际公认的骨架表数据为准，可以得出结论：IAPWS-IF97的精度要比IFC-67高出一个数量级（详细比较见表2）。精度的提高无疑将改善设备设计性能，优化整个热力系统。IAPWS-IF97除了描述稳定的均匀介质区域和饱和态的热力性质，和分别给出了饱和水和蒸汽线附近的过热液体区域的合理数值。

表2 各区内IAPWS-IF97 与IFC-67计算数据的比较

注：（1）P-MPa，T-K，h-kJ/kg，s- kJ/kgK，ν-m^3/kg
（2）误差dh、ds、dv表示焓h、熵s、比容v的绝对误差。

2.5 计算速度

IAPWS-IF97计算模型相对于IFC-67计算模型一个很大的提高，就是在计算速度方面，数据计算对比结果表明，在最为重要1，2，4区，IAPWS-IF97计算模型的计算速度平均要比IFC-67计算模型快5.1倍。这个数值的得出是通过有关用户使用这几个区域内公式的频率的统计而计算出的。这意味着，在这些重要区域IAPWS-IF97要比IFC-67快不止5倍。因为3区包括临界点区域，在临界点区域压缩系数和比容变化很大，计算速度的提高不是很明显。尽管如此，在3区IAPWS-IF97计算模型的计算速度比IFC-67计算模型快3.6倍。IFC-67计算模型不包括5区，但是沿5区的低温边界区，它接近于IFC-67计算模型的最高温度区，IAPWS-IF97计算模型计算速度比IFC-67快8.6倍。

结论

通过上述比较我们可以发现，IAPWS-IF97模型的适用范围扩大、分区更趋于简化，计算结果更具有一致性，同时计算精度速度都得到了提高。IAPWS-IF9公式大大简化了水蒸气热力性质的计算，这样就可以大幅减少设计人员的工作量，提高工作效率与计算精度。同时IAPWS-IF97数学计算模型也为开发热力性质计算软件、水蒸气管网水力计算软件以及热力系统实时监控软件提供了很好的基础，它能很好的提高这些软件的精度、速度及实用性。还可以极大的提高蒸汽管网的计算精度与速度，可优化蒸汽管网设计与运行。因此，在国内大力发展热电联产的形式下，广泛的研究应用IAPWS-IF97模型，对提高热电联产蒸汽管网的建设与运行水平，有重要的理论意义和应用价值。