物性参数计算器

内置 NIST REFPROP 全部纯流体(水、制冷剂、天然气、烃类、低温流体等),采用多参数 Helmholtz 状态方程计算密度、焓、熵、比热、声速等热力学物性,并为每种流体提供粘度、导热系数与普朗特数等输运性质。

压焓图(p-h 图)

横轴为比焓 h,纵轴为对数压力 p。蓝色粗线为饱和线,橙色为等温线,紫色为等熵线,灰色虚线为等容线,红点为临界点,红白圆点为当前状态点(图例见右上角)。可滚轮缩放、拖拽平移。

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)