适用于宽温度和压力范围的湿空气热力性质分段计算方法

袁 智, 陈坚红, 盛德仁, 李 蔚, 杨 扬, 周晓宇

(1.浙江大学 能源工程学系,杭州 310027;2.杭州华电半山发电有限公司,杭州 310015)

热力循环工质的热物理性质数据是工程热物理学科领域中进行科学研究、工程设计等工作的基础,随着实际应用的需要,对其的研究也不断深入和发展,对于湿空气这种工质的研究也是如此.1983年,由日本学者M ori首先提出的湿空气透平循环(HAT)具有造价低、效率高及污染物排放少等优点,在其关键部件——饱和器中,高温喷雾水滴(或填料上的水膜)与高压压缩空气接触,部分吸热蒸发,形成高温、高含湿量的饱和湿空气,其出口温度可达523.15 K,压力高于 5 MPa[1-3].在 HAT循环过程中,饱和器的主要作用是增加工质流量,从而增大比功、降低水温以及回收系统的余热.因此,分析饱和器的性能十分重要,但其前提是要对湿空气的热力性质进行准确计算.在上世纪50年代提出的压缩空气储能[4](CAES)是一种新型高效储能技术,CAES系统在电力供应中起着削峰填谷的作用,其工质(湿空气)的压力要求达到20 MPa.

目前,湿空气的热物理性质计算模型有三类:理想模型、经验模型和半经验模型.通常,理想模型把湿空气看作理想气体或理想混合气体,基于理想气体状态方程,焓、熵等热物性只与温度相关.Buonanno等[5]用理想气体模型计算标准大气压和-50～50℃内的饱和湿空气的热力性质参数,其计算结果误差小于0.7%.严家騄等[6]提出了比相对湿度的概念.但当超出上述范围的高温高压时,其计算结果……