Sejarah Formasi Uap dan Air

Sifat uap dan air memainkan peran penting dalam desain dan kinerja ketel uap, turbin uap, dan peralatan terkait uap lainnya. Bahkan sedikit perbedaan dalam penentuan properti kunci, seperti entalpi, dapat menyebabkan hilangnya ribuan dolar untuk kinerja turbin atau boiler. Aspek-aspek ini memberikan arti penting yang luar biasa terhadap keakuratan tabel uap, yang sebagian besar diganti saat ini oleh perangkat lunak uap dan air yang terkomputerisasi.

Selama 1920-an dan 1930-an, para insinyur dan ilmuwan sangat merasa perlu untuk menyetujui sebuah meja yang dapat diterima secara internasional, yang seharusnya cukup akurat, untuk uap dan sifat-sifat air yang dapat secara sah mengikat pembeli dan pemasok. Setelah banyak perdebatan dan diskusi panjang, komunitas ilmiah dan rekayasa internasional menyepakati beberapa tabel awal properti untuk rentang tekanan dan suhu yang terbatas. Tabel-tabel ini diterbitkan pada tahun 1934 dan menjadi alat vital bagi para insinyur dan menjadi terkenal sebagai "tabel uap". Diskusi internasional itu melahirkan organisasi yang disebut Asosiasi Internasional untuk Sifat Air dan Uap, atau IAPWS.

Tabel uap yang diperkenalkan pada 1930-an melayani industri selama sekitar 30 tahun, tetapi kebutuhan untuk meningkatkan meja terasa pada tahun 1960 ketika pembangkit listrik tenaga uap beroperasi kembali ke tekanan dan suhu yang lebih tinggi. Pada saat itu menjadi penting untuk memberikan lebih banyak akurasi dan untuk memasukkan data eksperimen yang akurat ke dalam tabel properti uap. Komputer membuat dampak yang luar biasa dalam hal ini dan pada tahun 1967 formulasi baru, IFC-67, menjadi versi berikutnya yang dapat diterima secara internasional.

Pada tahun 1990-an kebutuhan untuk penyempurnaan lebih lanjut dalam akurasi, keandalan dan kecepatan perhitungan sangat terasa dan pada tahun 1995, IAWPS mengadopsi versi baru dari uap dan air yang dikenal sebagai IAPWS-95, yang jauh lebih baik dibandingkan dengan IFC-67. Selanjutnya, penggunaan kecepatan komputasi menjadi kriteria utama dengan munculnya komputer pribadi dan terakhir pada tahun 1997, versi terbaru yang dikenal sebagai IAPWS-IF97 secara resmi diadopsi oleh komunitas internasional. IFC-67 telah digunakan selama hampir 30 tahun dan sementara itu banyak perangkat lunak yang dibuat khusus sudah digunakan di dunia industri dan akademis. Oleh karena itu tidak begitu mudah untuk memperkenalkan formulasi yang sama sekali baru pada 1990-an.

Di IF97, seluruh rezim termodinamika telah dibagi menjadi lima wilayah untuk memfasilitasi perhitungan yang lebih cepat dan konsistensi yang lebih baik di mana formulasi spesifik untuk setiap zona telah dijabarkan. Pembagian menjadi beberapa zona, tidak diragukan lagi, telah menghasilkan konsistensi yang lebih baik dan kendaraan untuk perhitungan lebih cepat tetapi menimbulkan pertanyaan tentang output dekat batas zona, yang pada kenyataannya tidak memiliki arti. IF97 mengambil tindakan pencegahan khusus untuk meminimalkan diskontinuitas di zona batas sehingga hasil perhitungan tidak mempengaruhi perhitungan secara signifikan, terutama siklus daya.

Kemajuan dalam IAPWS-IF97

Kemajuan yang dicapai dalam IF-97 dapat diringkas sebagai berikut:

· Peningkatan kecepatan komputasi

· Meningkat dalam akurasi

· Peningkatan Konsistensi

· Pendahuluan zona suhu tinggi

Telah diamati bahwa rata-rata, perhitungan berdasarkan IF-97 sekitar 5 kali lebih cepat (bukan di daerah titik kritis) daripada formulasi yang digunakan dalam IF-67. Berkat pengenalan fungsi-fungsi ke belakang, yang membantu mengurangi waktu yang diambil dalam perhitungan berulang. Namun, kecepatan kehidupan nyata dari komputasi sangat tergantung pada keterampilan programmer dan kekuatan prosesor komputer dan efek kecepatan menjadi pra-dominan dalam perhitungan yang melibatkan metode elemen hingga. Ketepatan dan konsistensi aspek telah mengambil signifikansi utama dalam IF-97 dengan secara tepat memperkenalkan hasil eksperimen terbaru, dll. Dan yang sama telah diuji secara menyeluruh sebelum diadopsi oleh komunitas internasional. Pengenalan zona suhu tinggi baru (zona 5) hingga 2000 Deg C telah membantu desain tanaman siklus gabungan. Keuntungan lain dari IF-97 adalah pencantuman kecepatan suara, yang telah membantu dalam analisis aliran choke dan kepadatan sebagai fungsi temperatur dan tekanan, yang memfasilitasi perhitungan viskositas dan konduktivitas termal.

Efek mengadopsi IAPWS-IF97

Meskipun tidak berlebihan, transisi ke IF97 dari IF67 memiliki efek yang signifikan karena sehubungan dengan output yang diperoleh menggunakan IF97 dibandingkan dengan IF67 dan mereka dapat diringkas di bawah ini:

· Perubahan panas laten penguapan

· Perubahan entalpi pada suhu super panas

· Formulasi baru untuk wilayah metastabil

Keakuratan yang ditingkatkan, penggunaan persamaan energi Gibbs dan fitur ilmiah lainnya dari IF97 telah memberikan pendekatan yang lebih andal untuk desain dan kinerja peralatan berbasis uap. Perbedaan utama yang telah dibuat sehubungan dengan IF67 adalah dalam perhitungan tingkat panas, yang memiliki signifikansi komersial. Beberapa masalah ditemukan untuk tanaman, yang dirancang berdasarkan IF67 dan kemudian ditingkatkan setelah pengenalan IF97 dan mereka harus diselesaikan dengan rasa sakit. Namun, tanaman yang dirancang pada akhir 1990-an dan pada tahun 2000 tidak menderita kontroversi seperti itu karena masyarakat internasional sebagian besar menerima IF97.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *