10.20535/1970.57(1).2019.172026

Упрощенный алгоритм расчета показателя адиабаты перегретого пара для автоматизированных систем учета тепловой энергии

Abstract

Показник адіабати є одним із параметрів, необхідних для реалізації рівняння вимірювання витрати газоподібних середовищ за методом змінного перепаду тиску. Однак у відомих джерелах відсутні рівняння для розрахунку показника адіабати водяної пари. Авторами розроблено рівняння розрахунку показника адіабати на основі базових термодинамічних залежностей і рівнянь методу Міжнародної організації властивостей води та водяної пари IAPWS-IF97. Це рівняння доповнює набір залежностей, необхідних для обчислення параметрів перегрітої водяної пари під час вимірювання її витрати за методом змінного перепаду тиску. Сформовано масив точних значень показника адіабати для діапазону температур перегрітої водяної пари від 0°С до 800°С та тиску до 100 МПа. За результатами опрацювання цього масиву розроблено спрощені аналітичні залежності для розрахунку показника адіабати перегрітої пари для тиску пари від лінії насичення до 100 МПа та температур від 97°С до 800°С. Для досягнення необхідної точності спрощених залежностей досліджений діапазон зміни температури розділено на три піддіапазони: від 97 °С до 350 °С, від 350 °С до 570 °С та від 570°С до 800°С. Виконано перевірку розробленого спрощеного рівняння шляхом порівняння результатів обчислення показника адіабати за спрощеним рівнянням із зразковими значеннями, отриманими за рівняннями IAPWS-IF97. Встановлено, що методична похибка розрахунку значень показника адіабати за спрощеним рівнянням у вказаних діапазонах тиску та температури пари не перевищує 2,62 %. Оскільки показник адіабати не входить безпосередньо до рівняння витрати пари за методом змінного перепаду тиску, то вплив похибки його обчислення на невизначеність вимірюваного значення витрати є опосередкованим. Тому застосування спрощеного рівняння не призведе до суттєвого збільшення невизначеності вимірюваного значення витрати. Розроблено спрощений алгоритм розрахунку показника адіабати на основі спрощених залежностей та обмежень щодо їх застосування.Isentropic exponent is an important parameter for implementing the equation for measuring the flowrate of gaseous fluids by means of pressure differential method. However there are no equations for calculating the isentropic exponent of water steam in the known sources. The equations for calculating the isentropic exponent of superheated steam based on the thermodynamic dependences and equations of International Association for the Properties of Water and Steam IAPWS-IF97 are developed. This equation complements the dependencies for calculating the parameters of superheated steam for measuring the flowrate using pressure differential method. An array of exact values of isentropic exponent for a range of temperature of superheated steam from 0 °C to 800 °C and pressure up to 100 MPa is formed. Using the array processing results the simplified analytical dependencies for calculating the isentropic exponent of superheated steam for a pressure range from the saturation line to 100 MPa and a temperature range from 97 °C to 800 °C are developed. The investigated temperature range was divided into three sub-ranges: from 97 °C to 350 °C, from 350 ° C to 590 °C and from 590 °C to 800 °C in order to achieve the required accuracy of simplified dependencies. The developed simplified equation was verified by comparing the isentropic exponent values obtained by this equation with reference values obtained by the equations IAPWS-IF97. The methodical error of calculating the isentropic exponent obtained by the simplified equation does not exceed 2.62% in the specified pressure and temperature ranges. Since the steam flowrate equation for the pressure differential method does not contain the isentropic exponent the effect of the isentropic exponent error on the uncertainty of the measured flowrate is indirect. Therefore, the application of the simplified equation does not significantly increase the uncertainty of the flowrate measurement. A simplified algorithm is developed for calculating the isentropic exponent based on the simplified dependencies and proposed limits of their application.Показатель адиабаты является одним из параметров, необходимых для реализации уравнения измерения расхода газообразных сред методом переменного перепада давления. В работе представлены разработанные упрощенные аналитические зависимости и алгоритм расчета показателя адиабаты перегретого пара для диапазона температуры от 97 °С до 800 °С и давления до 100 МПа. Разработана методика расчета примерных значений показателя адиабаты по базовым термодинамическим зависимостям и уравнениям IAPWS-IF97. Выполнена проверка разработанного упрощенного уравнения путем сравнения результатов вычисления показателя адиабаты по упрощенному уравнению с примерными значениями, полученными по уравнениям IAPWS-IF97. Установлено, что методическая погрешность расчета значений показателя адиабаты по упрощенному уравнению не превышает 2,62 %

Similar works

Having an issue?

Is data on this page outdated, violates copyrights or anything else? Report the problem now and we will take corresponding actions after reviewing your request.