CoolProp-CoolProp介质库
- 模型路径
TYMedia.CoolProp
- 功能描述
CoolProp是一个开源的热力学性质计算库，用于计算和估算流体介质的热力学性质。CoolProp库提供了数百种常见和非常见流体的热力学性质数据，包括气体、液体和混合流体介质等。使用CoolProp库，用户可以通过输入流体的组分和状态参数，例如压力、温度和质量分数，来计算流体的各种热力学性质，例如密度、比热容、粘度、导热系数等。CoolProp库还可以进行相变计算和混合流体介质的性质估算。
CoolProp库主要用于热力学模拟和工程计算中，广泛应用于能源、化工、制冷和空调冷雨。通过使用CoolProp库，用户可以快速准确地计算流体介质的热力学性质，从而提高工程设计和过程优化的精度和效率。
- 物性计算函数
函数名称 | 输入 | 输出 | 函数描述 |
setState_phX | p、h | ThermodynamicState | 压力/比焓/组分计算热力状态 |
setState_pTX | p、T | ThermodynamicState | 压力/温度/组分计算热力状态 |
setState_dTX | d、T | ThermodynamicState | 密度/温度/组分计算热力状态 |
setState_psX | p、s | ThermodynamicState | 压力/比熵/组分计算热力状态 |
setState_hsX | h、s | ThermodynamicState | 比焓/比熵/组分计算热力状态 |
setBubbleState | SaturationProperties | ThermodynamicState | 计算饱和液相点热力状态 |
setDewState | SaturationProperties | ThermodynamicState | 计算饱和气相点计算饱和液相点热力状态 |
setSat_p | p | SaturationProperties | 压力计算饱和属性 |
setSat_T | T | SaturationProperties | 温度计算饱和属性 |
setBubbleState | SaturationProperties | ThermodynamicState | 计算饱和液相点 |
setDewState | SaturationProperties | ThermodynamicState | 计算饱和气相点 |
temperature | ThermodynamicState | T | 计算温度 |
pressure | ThermodynamicState | p | 计算压力 |
density | ThermodynamicState | d | 计算密度 |
specificEnthalpy | ThermodynamicState | h | 计算比焓 |
specificEntropy | ThermodynamicState | s | 计算比熵 |
specificInternalEnergy | ThermodynamicState | u | 计算比内能 |
specificHeatCapacityCp | ThermodynamicState | cp | 计算定压比热容 |
specificHeatCapacityCv | ThermodynamicState | cv | 计算定容比热容 |
dynamicViscosity | ThermodynamicState | eta | 计算动力粘度 |
thermalConductivity | ThermodynamicState | lambda | 计算导热系数 |
velocityOfSound | ThermodynamicState | a | 计算声速 |
bubbleEnthalpy | ThermodynamicState | hl | 计算饱和液相比焓 |
dewEnthalpy | ThermodynamicState | hv | 计算饱和气相比焓 |
bubbleDensity | ThermodynamicState | dl | 计算饱和液相密度 |
dewDensity | ThermodynamicState | dv | 计算饱和气相密度" |
saturationTemperature | T | past | 压力计算饱和温度 |
saturationPressure | p | Tsat | 温度计算饱和压力 |
surfaceTension | SaturationProperties | sigma | 计算表面张力 |
vapourQuality | ThermodynamicState | x | 计算质量含气率 |
isentropicExponent | ThermodynamicState | gamma | 计算比热比 |
specificInternalEnergy_derh_p | ThermodynamicState | duhp | 定压下比内能对比焓的偏导数 |
specificInternalEnergy_derp_h | ThermodynamicState | duph | 定比焓下比内能压力的偏导数 |
density_derp_h | ThermodynamicState | ddph | 定比焓下密度对压力的偏导数 |
density_derp_T | ThermodynamicState | ddpT | 定温下密度对压力的偏导数 |
density_derh_p | ThermodynamicState | ddhp | 定压下密度对比焓的偏导数 |
density_derT_p | ThermodynamicState | ddTp | 定压下密度对温度的偏导数 |
dBubbleDensity_dPressure | SaturationProperties | ddldp | 饱和液相密度对压力的偏导数 |
dDewDensity_dPressure | SaturationProperties | ddvdp | 饱和气相密度对压力的偏导数 |
dBubbleEnthalpy_dPressure | SaturationProperties | dhldp | 饱和液相比焓对压力的偏导数 |
dDewEnthalpy_dPressure | SaturationProperties | dhvdp | 饱和气相比焓对压力的偏导数 |
- 模型原理
调用开源介质库CoolProp，其采用Helmholtz状态方程计算和描述气体或混合物的各种热力学性质。
Helmholtz状态方程是一种描述气体或混合物性质的热力学方程，其中自由能（Helmholtz自由能）被用作状态函数的基本量，被广泛应用于热力学过程的计算和分析。
1) Helmholtz自由能
Helmholtz自由能A表示成两个独立变量密度
和温度T的函数，即：
其中：
| 密度 |
A | 自由能 |
| 理想气体的部分 |
| 与流体压缩性有关的自由能 |
无因次的Helmholtz自由能
可以表示为：
其中：
| 无因次的Helmholtz自由能 |
R | 气体常数，8.314J/(mol.K) |
无因次的Helmholtz自由能方程可表示为：
其中：
| 无因次自由能中理想气体的部分 |
| 剩余部分 |
| 比密度 |
| 比温度 |
2) 比密度和比温度
比密度
、比温度
可以通过下式计算：
3) 热力学状态属性
热力学状态属性的计算公式如下：
其中：
p | 压力 |
s | 熵 |
u | 内能 |
h | 焓 |
g | 吉布斯能 |
4) 偏导数
状态属性的偏导数计算公式如下：
关于压力的偏导数
关于熵的偏导数
关于比内能的偏导数
关于比焓的偏导数
关于吉布斯能的偏导数
- 参考文献
[1] Thorade M, Saadat A .HelmholtzMedia A Fluid Properties Library[C] //9th International Modelica Conference.2012.
[2] Matthis Thorade. Partical derivatives of thermodynamic state properties foe dynamic simulation. Journal of Thermodynamics, 45(3), 321-335.