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水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式及其通用计算模型
1. 前言
水和水蒸汽作为一种常规工质，在动力系统中得到很广泛的应用。第六届国际水蒸汽性质会议成立的国际公式化委员会IFC(International Formulation mittee)制定了用于计算水和水蒸汽热力性质的IFC公式，并在此基础上不断的提出新的计算公式，比较为大家所熟悉的就是工业用1967年IFC公式（简称IFC-67公式），IFC-67公式在较长一段时间得到了广泛的应用。
随着工程应用技术水平的不断提高，对水和水蒸汽性质的热力计算精度和速度的要求也相应的提高，IFC-67公式存在诸如计算精度低、计算迭代时间长、适用围窄的缺陷也越来越明显。因此，1997年，在德国Erlangen召开的水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）上，通过并发表了全新的水和水蒸汽计算模型，此模型是由德、俄、英、加等7国12位科学家组成的联合研究小组提出的，即IAPWS-IF97公式。
自1999年1月1日后，水和水蒸汽性质国际联合会（IAPWS）要求在商业合同中采用新型的水和水蒸汽热力性质工业公式（IAPWS-IF97公式）。目前，我国电力工业与国际上有着密切的联系，随着我国进口机组的增多以及国产机组的部分出口，尽快使用新的水和水蒸汽热力性质计算标准也就显的特别重要。因此，我们应该尽快了解并推广使用IAPWS-IF97公式。本文介绍了IAPWS-IF97公式的新特点，分析了此公式在工程和科研中提高计算精度和速度的原因，并且给出了基于此公式编制的水和水蒸汽热力性质参数计算软件。 2.关于IAPWS-IF97公式 2.1概述
IAPWS-IF97公式作为最新的并且得到国际广泛承认的水和水蒸汽性质计算公式，在工程设计和科学研究中都很有意义。它的适用围更为广泛，在IFC-67公式的适用围基础上增加了在科研和工程中日益关注的低压高温区。而且在原来有的水和水蒸汽参数 的基础上又增加了一个重要参数：声速 。IAPWS-IF97适用围：273.15K≤T≤2273.15K，p≤100Mpa。
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IAPWS-IF97公式将它的有效围分成5个区（如图1所示）。1区为常规水区；2区为过热蒸汽区；3区为临界区；4区为饱和线，即为湿蒸汽区；5区为低压高温区。
在水和水蒸汽的热力参数计算中，通常需要选定一个参数为零的计算参照点，其它状态点的参数以此参照点为基础进行计算。在IAPWS-IF97公式中选用了水的三相态时饱和水为参照点。这是一种纯水的冰、水和汽的三相共存的状态。规定在三相态时饱和水具体参数如下：
2.2 IAPWS-IF97公式的数学特性
IAPWS-IF97公式的计算精度比IFC-67公式要高得多,如表1所示，这对工程计算和科学研究有更好的指导意义。
表1 IAPWS-IF97公式与IFC-67公式的部分参数比较
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从大量的计算表明，IAPWS-IF97公式性质参数 输出的精度平均是IFC-67公式的7.5、18、7.5、18、12、12倍，不仅如此，IAPWS-IF97公式运算时间也比IFC-67公式大缩短。IFC-67公式和IAPWS-IF97公式模型的计算时间比（简称CRT）列为表2，IFC-67公式模型平均计算时间是IAPWS-IF97公式模型的4.5倍。 表2 IAPWS-IF97公式与IF67公式计算时间比（CRT）
在边界问题的处理上，IAPWS-IF97公式给出了所有边界的直接或间接的判断方程，使其计算模型在边界上有很好的一致连续性，性质参数的计算误差在非常小的围之。
再者，在3区和4区的交叠部分，IAPWS-IF97公式计算的误差也是在比较小的
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水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式及其通用计算模型
