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물-증기의 초임계압 열물성치 결정을 위한 실용적 방법
Practical Suggestions for Calculating Supercritical Water-Steam Properties 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.40 no.12 = no.375, 2016년, pp.809 - 814  

김성일 (KAIST 기계공학과) ,  최상민 (KAIST 기계공학과)

초록
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물-증기 물성치의 결정을 위한 표준작업이 국제적으로 또한 나라별로 진행되어 왔다. 현재 적용되는 국제 표준은 IAPWS에서 산업적 적용을 위하여 정리한 IAPWS-IF97계산법을 바탕으로 미국에서는 ASME/NIST REFPROP 프로그램으로, 일본기계학회(JSME)에서는 물-증기 증기표와 상태량 계산 코드를 개발 배포하였다. 한편, 이 표준 방법을 적용함에서도, 초임계압 영역에서는 물성치의 변화가 급격하여 계산 편의를 위한 방법상의 수정 제안이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 표준으로 채택된 절차와 각국에서의 관련 동향을 요약하고, 특별히 초임계압 영역에서 물성치 계산에 효과적인 대응 방법에 관하여 제안하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A standard procedure for determining water-steam properties has been established through an international collaboration in addition to a domestic effort. The current accepted international standard for industrial application is based on the IAPWS-IF97 (International Association for the Properties of...

주제어

#물-증기   #물성치   #초임계압  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 이미 전 세계 표준으로 채택된 절차를 따라 물성치를 계산하는 방법에 관한 국제적인 사례 검토를 바탕으로, 아임계 구역에서부터 초임계 구역까지의 물성치 계산에서의 고려사항과 특별히 초임계압 영역에서 물성치 계산에 효과적인 대응 방법에 관하여 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
물과 수증기의 열역학적 물성은 어떻게 계산하는가 표준으로 채택하고 있는 물과 수증기의 열역학적 물성은 깁스 자유에너지(Gibbs free energy) 또는 헬름홀츠 자유에너지(Helmholtz free energy)를 표현하는 특성함수를 기본방정식으로 열역학적 성질간의 관계를 바탕으로 계산하여 구한다. 헬름홀츠 에너지 특성함수에는 비체적과 온도, 깁스에너지의 경우 압력, 온도가 주 변수이고 가스상수, 임계온도 등의 상수와 함께 유한한 개수의 조정계수(coefficient)가 포함되어 있다.
물-증기의 열물성치를 국제적으로 표준화한 것은 무엇인가 물-증기의 열물성치는 다양한 산업적 응용에서 필수적으로 쓰이고 있으므로 이를 국제적으로 표준화하여야 할 필요성이 일찍 이부터 제기되었다. 이를 위한 국제적인 연구와 협약으로 1934년에 골격표(Skeleton table)라 불리는 표준 물성표를 발표하였고, 이 표는 각국에서 증기표를 만들어 사용되어 왔다.(1~3)
물-증기 상태량 계산을 하는 기본 식들은 IAPWS-IF97의 방식을 따르는데, IAPWS-IF97의 다섯 구역을 설명하라 1과 같이 다섯 구역으로 나누어서 계산식을 발표하였다. 1번 구역은 온도 623.15K 이하의 과냉액체 구역이고, 2번 구역은 1074.35K 이하의 과열증기 구역, 3번 구역은 1구역과 2구역 사이의 과냉액체 및 과열증기 구역, 4구역은 포화 구역, 5번 구역은 온도 1073.15K 와 2273.15K 사이의 과열 증기 구역이다.
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참고문헌 (18)

  1. Keenan, J. H. and Keys, F. G., 1936, Thermodynamic Properties of Steam Including Data for the Liquid and Solid Phases, John Wiley and Sons, New York. 

  2. Koch, W., 1937, VID-Wasserdampftafeln, Springer, Berlin. 

  3. Callendar, G. S. and Egerton, A. C., 1939, The 1939 Callendar Steam Tables, Arnold, Lodon. 

  4. Keenan, J. H, Keys F. G., Philip, G. H. and Joan, G. M., 1963, Thermodynamic Properties of Water Including vapor, liquid, and solid phases, Krieger Publishing Company, Florida. 

  5. International Formulation Committee of the 6th International Conference on the Properties of Steam, 1967, The 1967 IFC Formulation for Industrial Use, Verein Deutscher Ingenieure, Dusseldorf. 

  6. Release on the IAPWS (The International Association for the Properties of Water-Steam Properties) Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam, 1997, IAPWS meeting, Erlangen, Germany. 

  7. Wagner, W., and Pruss, A., 1999, The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use, to be submitted to J. Phys. Chem. Ref. Data. 

  8. Harvey, A. H., Peskin, A. P. and Klein, S. A., 2000, NIST/ASME Steam Properties, NIST Standard Reference Database 10, Version 2.2, Standard Reference Data Program, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg. 

  9. JSME Steam Table, 1999, The Japan Society of Mechanical Engineers. 

  10. Su, M. and Cai, X., 2000, "New International Standard of Water and Steam Thermal Porperties IAPWS-IF97 and its Calculation Software," 鍋爐制造, Vol. 176, pp. 45-49. (in Chinese) 

  11. Park, K. K., 2003, "Development of a Computer Program to Calculate Thermodynamic Properties of Water," The Society of and Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, pp. 828-832. 

  12. Callen, H. B., 1985, Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, John Wiley and Sons, New York. 

  13. Revised Supplementary Release on Backward Equations for the Functions T(p,h), v(p,h) and T(p,s), v(p,s) for Region 3 of the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam, 2004, IAPWS meeting, Kyoto, Japan. 

  14. Yan, Y., Chen, B. and Wang, W., 2007, "Iterative Computation of Water and Steam," Journal of Liaoning University of Petroleum and Chemical Technology, Vol. 27, No. 4, pp. 38-40. (in Chinese) 

  15. Zhang, X., Sun, L., Zhang, G., Gao, X. and Wang, S., 2013, "Computation Methods of Function v (P, T) for Region 3 Based on IAPWS-IF97 Formulation," Energy Conservation Technology, Vol. 31, No. 5, pp. 392-396. (in Chinese) 

  16. Revised Release on the IAPWS Formulation 2011 for the Thermal Conductivity of Ordinary Water Substance, 2011, IAPWS meeting, Plzen, Czech Republic. 

  17. Revised Release on the IAPWS Formulation 2011 for the Viscosity of Ordinary Water Substance, 2008, IAPWS meeting, Berlin, Germany. 

  18. Pioro, I. and Mokry, S., 2011, Thermophysical Properties at Critical and Supercritical Conditions, InTech, Slavka Krautzeka, pp. 573-592. 

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