本计算器采用与 NIST REFPROP 一致的多参数状态方程方法,以下为各物性参数的计算公式与来源。
1热力学状态方程
本计算器直接读取 NIST REFPROP 的 .FLD 流体系数文件,采用无量纲亥姆霍兹自由能 α(δ,τ) = α⁰(δ,τ) + αʳ(δ,τ),其中 δ=ρ/ρc、τ=Tc/T 为对比密度与对比温度,α⁰ 为理想气体项、αʳ 为残余项。残余项含多项式、指数、高斯与临界非解析四类项。
# 亥姆霍兹形式
α(δ,τ) = α⁰(δ,τ) + αʳ(δ,τ)
αʳ = Σ nᵢδ^dᵢτ^tᵢ + Σ nᵢδ^dᵢτ^tᵢe^(-δ^cᵢ)
+ Σ nᵢδ^dᵢτ^tᵢe^(-ηᵢ(δ-εᵢ)²-βᵢ(τ-γᵢ)²)
+ 临界非解析项
2热力学物性(由 EOS 导数导出)
所有热力学量由 α 及其导数解析导出:
p/(ρRT) = 1 + δ·αʳ_δ
u/(RT) = τ(α⁰_τ + αʳ_τ)
h/(RT) = u/(RT) + p/(ρRT)
s/R = τ(α⁰_τ+αʳ_τ) − α⁰ − αʳ
Cv/R = −τ²(α⁰_ττ + αʳ_ττ)
Cp/R = Cv/R + (1+δαʳ_δ−δταʳ_δτ)²/(1+2δαʳ_δ+δ²αʳ_δδ)
w² = RT·(Cp/Cv)·(1+2δαʳ_δ+δ²αʳ_δδ)
3粘度
水/水蒸气用 IAPWS 2008 标准;其余流体用 Chung et al. (1988) 对应态方法——稀薄气体 Chapman-Enskog 理论加高密度修正。
η₀ = 40.785·Fc·√(MT)/(Vc^⅔·Ω*) [μPa·s]
Ω* = 1.16145/T*^0.14874 + 0.52487/e^(0.7732T*) + 2.16178/e^(2.43787T*)
Fc = 1 − 0.2756ω + 0.059035μᵣ⁴ + κ
η = η₀·(1/G₂ + A₆y),y = ρVc/6
4导热系数
水/水蒸气用 IAPWS 2011 标准;其余流体用 Chung 方法的稀薄气体导热(Eucken 型修正)加高密度修正。
λ₀ = 3.75·ψ·η₀·R/M
ψ = 1 + α(0.215+0.28288α−1.061β+0.26665Z)/(0.6366+βZ+1.061αβ)
α = Cv/R − 1.5,β = 0.7862−0.7109ω+1.3168ω²,Z = 2+10.5Tr²
5派生量
普朗特数、运动粘度、热扩散率由粘度与导热系数派生得到。
Pr = μ·cp / λ
ν = μ / ρ (运动粘度)
a = λ / (ρ·cp) (热扩散率)
6与 REFPROP 的对应
本计算器解析 REFPROP 的 .FLD 流体系数文件,与 REFPROP 核心例程对应关系:
.FLD #EOS → 亥姆霍兹残余项系数(热力学物性)
.FLD #AUX → 理想气体 Helmholtz(PH0/PX0)
.FLD #PS/#DL/#DV → 饱和线(蒸气压、饱和密度)
.FLD 头部 → 临界参数 + 偏心因子 + 偶极矩(Chung 输运模型)
SETUPdll → 流体初始化(.FLD 系数读取)
TPFLSHdll → 状态方程求值(本计算器 helmholtz.js)
TRNPRPdll → 输运性质(本计算器 transport.js,Chung 对应态)