Veden ja höyryn termodynaamiset ominaisuudet IAPWS-IF97. Funktiolohkot Siemens PLC

Transkriptio

1 Veden ja höyryn termodynaamiset ominaisuudet IAPWS-IF97 lohkot Siemens PLC SoftControl Oy

2 1.0 IAPWS-IF97 FUNKTIOLOHKOT Yleistä Laskennan tarkkuus Vesi cplbt Veden ominaislämpökapasiteetti clbt Veden tiheys hlbt Veden entalpia slbt Veden entropia Kylläinen höyry cpvbt Kylläisen höyryn ominaislämpökapasiteetti dvbt Kylläisen höyryn tiheys hvbt Kylläisen höyryn entalpia svbt Kylläisen höyryn entropia tbp Höyryn kyllästyslämpötila pbt Höyryn kyllästyspaine Tulistettu höyry cpbpt Höyryn ominaislämpökapasiteetti dbpt Höyryn tiheys hbpt Höyryn entalpia sbpt Höyryn entropia SoftControl Oy 2-18

3 1.0 IAPWS-IF97 FUNKTIOLOHKOT 1.1 Yleistä Termodynaamisten ominaisuuksien laskemiseksi 1960-luvulla kehitettiin prosessiteollisuudelle "The 1967 IFC Formulation for Industrial Use" (IFC-67). Vuoden 1967 jälkeen IFC-67 pidettiin virallisena standardina voimalaitosten ja prosessiteollisuuden termodynaamisten ominaisuuksien laskennassa joita tarvitaan hyötysuhteen ja suorituskyvyn laskennassa, lisäksi IFC-67 on käytetty lukuisissa teollisuuden sovellutuksissa luvun alussa havaittiin kuitenkin IFC-67 huomattavia epätarkkuuksia ja puutteita, lisäksi uudet matemaattiset metodit tekivät mahdolliseksi kehittää tarkkoja tilayhtälöitä. Tämä johti uuden kaavaston kehittämiseen jota koordinoi International Association for the Properties of Water and Steam lyhennettynä IAPWS. IAPWS kokouksessa Saksan Erlangenissa 1997, uusi kaavasto hyväksyttiin ja se sai nimen "IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam" lyhennettynä "IAPWS-IF97". Uusi kaavasto IAPWS-IF97 korvaa vanhemman standardin IFC-67. Verrattaessa vanhaa ja uutta, IAPWS-IF97 päihittää edeltäjänsä sekä laskentatarkkuudessa että nopeudessa. p[mpa] , , ,15 T[K] t[ C] IAPWS-IF97 alueet 1. Vesi 2. Tulistettu höyry 3. Vesi 4. Kylläinen höyry 5. Tulistettu höyry SoftControl Oy 3-18

4 IAPWS-IF97 for Step7 funktiolohkot sisältävät alueet 1,2 ja 5 täydellisinä. Alueen 3 ja alueen 4 (t>350 C) laskenta on vielä liian raskas nykyisille logiikoille johtuen laskennan vaatimasta iteroinnista. 1.2 Laskennan tarkkuus Alueet 1,2,3,5 Tiheys (ominaistilavuus) ± 0,05 % Entalpia ± 0,2 kj/kg Ominaislämpökapasiteetti ± 1 % Entropia ± 0,0002 kj/kg K Alue 4 Kyllästyspaine ± 0,05 % Kyllästyslämpötila ± 0,02 % SoftControl Oy 4-18

5 2.0 Vesi 2.1 cplbt Veden ominaislämpökapasiteetti FB 301 Water Specific Heat Capacity ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti veden ominaislämpökapasiteetin. IAPWS-IF97 alue 1 0 Cº < t < 350 Cº 4,22 kj/kg K < C p < 10,10 kj/kg K T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Ominaislämpökapasiteetti kj/kg K REAL OUT SoftControl Oy 5-18

6 2.2 clbt Veden tiheys FB 302 Water Density ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti veden tiheyden. IAPWS-IF97 alue 1 0 Cº < t < 350 Cº 999,79 kg/m 3 < ρ < 574,69 kg/m 3 T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Tiheys kg/m 3 REAL OUT SoftControl Oy 6-18

7 2.3 hlbt Veden entalpia FB 303 Water Enthalpy ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti veden entalpian. IAPWS-IF97 alue 1 0 Cº < t < 350 Cº -0,042 kj/kg < h < 1670,86 kj/kg T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Entalpia kj/kg REAL OUT SoftControl Oy 7-18

8 2.4 slbt Veden entropia FB 304 Water Entropy ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti veden entropian. IAPWS-IF97 alue 1 0 Cº < t < 350 Cº -0,00015 kj/kg K < s < 3,778 kj/kg K T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Entropia kj/kg K REAL OUT SoftControl Oy 8-18

9 3.0 Kylläinen höyry 3.1 cpvbt Kylläisen höyryn ominaislämpökapasiteetti FB 311 Saturated Steam Specific Heat Capacity ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti kylläisen höyryn ominaislämpökapasiteetin. IAPWS-IF97 alue 4 0 Cº < t < 350 Cº 1,89 kj/kg K < C p < 16,64 kj/kg K T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Ominaislämpökapasiteetti kj/kg K REAL OUT SoftControl Oy 9-18

10 3.2 dvbt Kylläisen höyryn tiheys FB 312 Saturated Steam Density ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti kylläisen höyryn tiheyden. IAPWS-IF97 alue 4 0 Cº < t < 350 Cº 0,0049 kg/m 3 < ρ < 113,62 kg/m 3 T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Tiheys kg/m 3 REAL OUT SoftControl Oy 10-18

11 3.3 hvbt Kylläisen höyryn entalpia FB 313 Saturated Steam Enthalpy ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti kylläisen höyryn entalpian. IAPWS-IF97 alue 4 0 Cº < t < 350 Cº 2500,89 kj/kg < h < 2563,59 kj/kg T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Entalpia kj/kg REAL OUT SoftControl Oy 11-18

12 3.4 svbt Kylläisen höyryn entropia FB 314 Saturated Steam Entropy ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) HUOM. Toimii vain S7-400 sarjan logiikoissa. Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti kylläisen höyryn entropian. IAPWS-IF97 alue 4 0 Cº < t < 350 Cº 9,15 kj/kg K < s < 4,53 kj/kg K T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Entropia kj/kg K REAL OUT SoftControl Oy 12-18

13 3.5 tbp Höyryn kyllästyslämpötila FB 315 Steam Saturation Temperature ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti kylläisen höyryn kyllästyslämpötilan. IAPWS-IF97 alue 4 0,00611 bar < p < 220 bar 0 C < t < 373,71 C P_IN Paine bar REAL IN OUT Lämpötila C REAL OUT SoftControl Oy 13-18

14 3.6 pbt Höyryn kyllästyspaine FB 316 Steam Saturation Pressure ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti kylläisen höyryn kyllästyspaineen. IAPWS-IF97 alue 4 0 C < t < 373,71 C 0,0061 bar < p < 220 bar T_IN Lämpötila C REAL IN OUT Paine bar REAL OUT SoftControl Oy 14-18

15 4.0 Tulistettu höyry 4.1 cpbpt Höyryn ominaislämpökapasiteetti FB 321 Steam Specific Heat Capacity ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti höyryn ominaislämpökapasiteetin. IAPWS-IF97 alue 2 0,0061 bar < p < 1000 bar 0 Cº < t < 800 Cº 1,89 kj/kg K < C p < 3,576 kj/kg K IAPWS-IF97 alue 5 0,0061 bar < p < 100 bar 800 Cº < t < 2000 Cº 2,34 kj/kg K < C p < 2,942 kj/kg K P_IN Paine bar REAL IN T_IN Lämpötila C REAL OUT OUT Ominaislämpökapasiteetti kj/kg K REAL OUT SoftControl Oy 15-18

16 4.2 dbpt Höyryn tiheys FB 322 Steam Density ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti höyryn tiheyden. IAPWS-IF97 alue 2 0,0061 bar < p < 1000 bar 0 Cº < t < 800 Cº 0,005 kg/m 3 < ρ < 230,65 kg/m 3 IAPWS-IF97 alue 5 0,0061 bar < p < 100 bar 800 Cº < t < 2000 Cº 0,001 kg/m 3 < ρ < 9,49 kg/m 3 P_IN Paine bar REAL IN T_IN Lämpötila C REAL OUT OUT Tiheys kg/m 3 REAL OUT SoftControl Oy 16-18

17 4.3 hbpt Höyryn entalpia FB 323 Steam Enthalpy ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti höyryn entalpian. IAPWS-IF97 alue 2 0,0061 bar < p < 1000 bar 0 Cº < t < 800 Cº 2500,89 kj/kg < h < 3715,19 kj/kg IAPWS-IF97 alue 5 0,0061 bar < p < 100 bar 800 Cº < t < 2000 Cº 4160,66 kg/m 3 < h < 7374,75 kg/m 3 P_IN Paine bar REAL IN T_IN Lämpötila C REAL OUT OUT Entalpia kj/kg REAL OUT SoftControl Oy 17-18

18 4.4 sbpt Höyryn entropia FB 323 Steam Entropy ta voidaan kutsua keskeytys OB:stä (Esimerkiksi syklisesti OB 35) HUOM. Toimii vain S7-400 sarjan logiikoissa. Laskee IAPWS-IF97 algoritmien mukaisesti höyryn entropian. IAPWS-IF97 alue 2 0,0061 bar < p < 1000 bar 0 Cº < t < 800 Cº 9,157 kj/kg K < s < 6,040 kj/kg K IAPWS-IF97 alue 5 0,0061 bar < p < 100 bar 800 Cº < t < 2000 Cº 11,92 kj/kg K < s < 9,424 kj/kg K P_IN Paine Bar REAL IN T_IN Lämpötila C REAL OUT OUT Entropia kj/kg K REAL OUT SoftControl Oy 18-18