高溫高壓濕空氣熱力學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、世界性的能源危機和環(huán)境污染對燃氣輪機裝置的有效性和合理性提出了更高的要求，由此產(chǎn)生了一系列新型熱力循環(huán)。近年來出現(xiàn)的濕空氣透平（HAT）就是這種高效環(huán)保的循環(huán)系統(tǒng)，在它的關(guān)鍵部件——飽和器中，濕空氣的溫度達到250oC，壓力可能高于5 Mpa，同時壓縮空氣儲能系統(tǒng)（CAES）這一高效儲能系統(tǒng)要求工質(zhì)（濕空氣）壓力達到15MPa。在典型的熱力過程的計算時，特別是在計算高壓低溫條件下的濕空氣的熱力學(xué)性質(zhì)時，把濕空氣看作理想氣體會產(chǎn)生很大的偏

2、差，這種偏差對熱力過程中的質(zhì)量和能量平衡的影響是不可接受的。為了滿足工程設(shè)計的要求，濕空氣必須看作實際氣體，以便在高溫高壓條件下準確確定其熱力學(xué)參數(shù)。 本文針對新型熱力循環(huán)中對高溫高壓濕空氣熱力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的需求, 以濕空氣透平和壓縮空氣蓄能系統(tǒng)中的工質(zhì)為研究對象，在維里狀態(tài)方程的框架下，運用對應(yīng)態(tài)原理，提出一個適合計算高溫高壓濕空氣熱力學(xué)性質(zhì)的對應(yīng)態(tài)維里方程；并利用活度系數(shù)法和EOS法對濕空氣的氣液相平衡進行計算。論文主要研究內(nèi)

3、容包括如下幾個方面： 1．通過收集和分析現(xiàn)階段已有的濕空氣實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)濕空氣透平和壓縮空氣儲能系統(tǒng)中濕空氣作為工質(zhì)時的參數(shù)范圍，確定現(xiàn)階段工程所需的濕空氣熱力學(xué)參數(shù)的范圍； 2．以維里方程理論和對應(yīng)態(tài)原理為基礎(chǔ)，將擴展對應(yīng)態(tài)原理引入到維里方程中，得到了以四參數(shù)擴展對應(yīng)態(tài)形式表達的干空氣、水蒸汽和濕空氣的第二、第三維里系數(shù)，最后得到描述干空氣、水蒸汽和濕空氣的維里方程。用本文提供的計算模型對干空氣、水蒸汽和濕空氣的第

4、二、第三維里系數(shù)進行了計算，并與ASHRAE提供的維里系數(shù)進行比較； 3．用本文提出的對應(yīng)態(tài)維里方程，計算得到濕空氣的壓縮因子，濕度在0≤W≤1 kg/kg(A)的范圍內(nèi)時，與實驗數(shù)據(jù)吻合較好。對應(yīng)態(tài)理論是一個普適性理論，因此對應(yīng)態(tài)維里方程具有一定的外推性，用本文提出的對應(yīng)態(tài)維里方程計算了本文提出的濕空氣熱力學(xué)參數(shù)范圍內(nèi)的壓縮因子； 4．應(yīng)用本文提出的對應(yīng)態(tài)維里方程，計算了濕空氣的偏差焓和偏差熵。在濕度0≤W≤1 k