Refprop-Bibliothek des NIST

Ab Release 8.00 ist die Refprop-Bibliothek fester Bestandteil von EBSILON.

In Release 7.00 gab es bereits über die User2Phase-DLL eine Schnittstelle zur Refprop-DLL des NIST (National Institute of Standards and Technology).

Substanzen aus der Refprop-Bibliothek können ausgewählt werden über

• Komponente 1 (Randwert), 
• Komponente 33 (Startwert) oder 
• Komponente 105 (Bibliotheksvorgabe) für Universalfluid

mit den Leitungstypen

• Zweiphasenfluid flüssig (Komponenten 1, 33)
• Zweiphasenfluid gasförmig (Komponenten 1, 33)
• Universalfluid (Komponenten 1, 33, 105)

In der Refprop-Bibliothek sind die Daten für folgende Substanzen verfügbar (Refprop Version 10.0.0.73 - Stand März 2021):

• 1,3-Butadien (Vinyläthylen, CH2=CH-CH=CH2)
• 1-Buten (CH3-CH2-CH=CH2)
• 1-Butin (Ethylacetylen, C4H6)
• 1-Penten (C5H10)
• 2,2-Dimethylbutan (Neohexan, (CH3)3CCH2CH3)
• 2,3-Dimethylbutan ((CH3)2CHCH(CH3)2)
• 3-Methylpentan ((CH3CH2)2CHCH3)
• Aceton (Propanon oder Dimethylketon, (CH3)2CO)
• Acetylen (Ethin, C2H2)
• Ammoniak (NH3)
• Argon (Ar)
• Benzol
• Chlor (Cl2)
• Chlorbenzol (Phenylchlorid, C6H5Cl)
• Chlorethen (Vinylchlorid, CH2=CHCl)
• Chlorwasserstoff (HCl)
• Cis-2-Buten (CH3-CH=CH-CH3)
• Cyclobuten (Cyclobutan-1,2-diyl, C4H6)
• Cyclohexan (cyclo-C6H12)
• Cyclopentan (cyclo-C5H10)
• Cyclopropan (cyclo-C3H6)
• D4 (octamethylcyclotetrasiloxane, C8H24O4Si4)
• D5 (decamethylcyclopentasiloxane, C10H30O5Si5)
• D6 (dodecamethylcyclohexasiloxane, C12H36Si6O6)
• DEA (Diethanolamin, OH-CH2_CH2-NH-CH2-CH2-OH)
• Decafluorobutan (C4F10)
• Decan (CH3-8(CH2)-CH3)
• Deuterium (D2)
• Diethyl-Ether (CH3-CH2-O-CH2-CH3)
• Dimethyl-Carbonat (DMA oder Kohlensäure-Dimethylester, CH3-O-C(=O)-O-CH3)
• Dimethylether (CH3-O-CH3)
• Distickstoffmonoxid (N2O)
• Docosan (n-Docosan, C22H46)
• Dodecafluoropentan (C5F12)
• Dodecan (CH3-10(CH2)-CH3)
• Ethan (C2H6)
• Ethanol (C2H5OH)
• Ethen (Ethylen, C2H4)
• Ethylbenzol (Phenylethan, C6H5-CH2-CH3)
• Ethylen-Glykol (Ethan-1,2-diol, CH2OH-CH2OH)
• Ethylenoxid (1,2-Epoxyethan oder Oxiran, CH2-O-CH2)
• Fluor (F2)
• Helium (He)
• Hexadecan (n-Hexadecan, C16H34)
• Isobutan (2-Methylpropan, CH(CH3)3)
• Iso-Buten (CH2=C(CH3)2)
• Isohexan (2-Methylpentan, (CH3)2-CH-CH2-CH2-CH3)
• Isooctan (2,2,4-Trimethylpentan, (CH3)2CHCH2C(CH3)3)
• Isopentan (2-Methylbutan, (CH3)2-CH-CH2-CH3))
• Kohlendioxid (CO2)
• Kohlenmonoxid (CO)
• Kohlenoxidsulfid (COS)
• Krypton (Kr)
• Luft (Pseudo-Reinstoff)
• MD2M (decamethyltetrasiloxane, C10H30Si4O3)
• MD3M (dodecamethylpentasiloxane, C12H36Si5O4)
• MD4M (tetradecamethylhexasiloxane, C14H42O5Si6)
• MDM (hexamethyldisiloxane, C6H18OSi2)
• MEA (Monoethanolamin, NH2-CH2-CH2-OH)
• Methan (CH4)
• Methanol (CH3OH)
• Methylchlorid (R40, CH3Cl)
• Methyl-Cyclohexan (CH3-C6H11)
• Methyl-Linoleat (Methyl (Z,Z)-9,12-Octadecadienoat, C19H34O2)
• Methyl-Linolenat (Methyl (Z,Z,Z)-9,12,15-Octadecatrienoat, C19H32O2)
• Methyl-Oleat (Methyl-cis-9-Octadecenoat, C19H36O2)
• Methyl-Palmitat (Methyl-Hexadecanoat, C17H34O2)
• Methyl-Stearat (Methyl-Hexadecanoat, C17H34O2)
• MM (hexamethyldisiloxane, C6H18OSi2)
• m-Xylen (1,3-Dimethylbenzen, C6H4-2(CH3))
• n-Butan (C4H10)
• Neon (Ne)
• Neopentan (C(CH3)4)
• n-Heptan (C7H16)
• n-Hexan (C6H14)
• Nonan (CH3-7(CH2)-CH3)
• Novec 649 (1,1,1,2,2,4,5,5,5-Nonafluor-4-(trifluormethyl)-3-pentanon, CF3CF2C(=O)CF(CF3)2)
• n-Pentan (C5H12)
• Octan (CH3-6(CH2)-CH3)
• Ortho-Wasserstoff (H2)
• ortho-Xylen (1,2-Dimethylbenzol, C6H4-2(CH3))
• Para-Wasserstoff (H2)
• Perfluorhexan (C6F14)
• Propadien (Allen, CH2=C=CH2)
• Propan (C3H8)
• Propen (C3H6)
• Propin (CH3CCH)
• Propyl-Cyclohexan
• Propylenoxid (1,2-Epoxypropan oder Methyloxiran, CH3-CH-O-CH2)
• p-Xylen (1,4-dimethylbenzene, C6H4-2(CH3))
• R11 (Trichlorfluormethan, CCl3F)
• R1123 (Trifluorethylen, CF2=CHF)
• R113 (1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroäthan, CCl2FCClF2)
• R114 (1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoroäthan, CClF2CClF2)
• R115 (Chlorpentafluorethan, CClF2CF3)
• R116 (Hexafluorethan, CF3CF3)
• R12 (Dichlordifluormethan, CCl2F2)
• R1216 (Hexafluorpropen, C3F6)
• R1224yd(Z) ((Z)-1-Chlor-2,3,3,3-tetrafluorpropen, CF3CF=CHCl (cis))
• R123 (2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroäthan, CHCl2CF3 )
• R1233zd(E) (trans-1-Chlor-3,3,3-Trifluor-1-Propen, CF3CH=CHCl)
• R1234yf (2,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-ene, CF3CF=CH2)
• R1234ze(E) (trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene, CHF=CHCF3 (trans))
• R1234ze(Z) (cis-1,3,3,3-Tetrafluorpropen, CHF=CHCF3 (cis)
• R124 (1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroäthan, CHClFCF3)
• R1243zf (3,3,3-Trifluorpropen, CH2=CHCF3)
• R125 (Pentafluorethan, CHF2CF3)
• R13 (Chlorotrifluormethan, CClF3)
• R1336mzz(Z) (1,1,1,4,4,4-Hexafluoro-2-Buten, CF3CH=CHCF3(Z))
• R134A (1,1,1,2-Tetrafluoroäthan, CF3CH2F)
• R14 (Tetrafluormethan, CF4)
• R141B (1,1-dichloro-1-fluoroäthan, CCl2FCH3)
• R142B (1-chloro-1,1-difluoroäthan, CClF2CH3)
• R143A (1,1,1-trifluoroäthan, CF3CH3)
• R150 (1,2-Dichlorethan, CH2Cl-CH2Cl)
• R152A (1,1-difluoroäthan, CHF2CH3)
• R161 (fluoroethane, C2H5F)
• R21 (Dichlorfluormethane, CHCl2F)
• R218 (Octafluorpropan, CF3CF2CF3)
• R22 (Chlordifluormethan, CHClF2)
• R227EA (1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropan, CF3CHFCF3)
• R23 (Trifluormethan, CHF3)
• R236EA (1,1,1,2,3,3-hexafluoropropan, CF3CHFCHF2)
• R236FA (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan, CF3CH2CF3)
• R245CA (1,1,2,2,3-pentafluoropropan, CHF2CF2CH2F)
• R245FA (1,1,1,3,3-pentafluoropropan, CF3CH2CHF2)
• R32 (Difluormethan, CH2F2)
• R365MFC (1,1,1,3,3-pentafluorobutan, CF3CH2CF2CH3)
• R404A (Pseudo-Reinstoff, 44% R125/4% R134a/52% R143a)
• R407C (Pseudo-Reinstoff, 23% R32/25% R125/52% R134a)
• R41 (Fluormethan, CH3F)
• R410A (Pseudo-Reinstoff, 50% R32/50% R125)
• R507A (Pseudo-Reinstoff, 50% R125/50% R143a)
• RC318 (Octafluorcyclobutan, C4F8)
• RE143a (Methyl-trifluormethylether, CH3-O-CF3)
• RE245cb2 (Methyl-Pentafluorethylether, CF3CF2OCH3)
• RE245fa2 (2,2,2-Trifluorethyl-difluormethylether, CHF2OCH2CF3)
• RE347mcc (1,1,1,2,2,3,3-Heptafluor-3-Methoxypropan, CF3CF2CF2OCH3)
• REFPROP_UD_01
• REFPROP_UD_02
• REFPROP_UD_03
• REFPROP_UD_04
• REFPROP_UD_05
• REFPROP_UD_06
• REFPROP_UD_07
• REFPROP_UD_08
• REFPROP_UD_09
• REFPROP_UD_10
• REFPROP_UD_11
• REFPROP_UD_12
• REFPROP_UD_13
• REFPROP_UD_14
• REFPROP_UD_15
• REFPROP_UD_16
• REFPROP_UD_17
• REFPROP_UD_18
• REFPROP_UD_19
• REFPROP_UD_20
• Sauerstoff (O2)
• Schwefeldioxid (SO2)
• Schwefelhexafluorid (SF6)
• Schwefelwasserstoff (H2S)
• Schweres Wasser (D2O)
• Stickstoff (N2)
• Stickstoff-Trifluorid (NF3)
• Toluol (Methylbenzol, CH3-C6H5)
• Trans-2-buten (CH3-CH=CH-CH3)
• Trifluoroiodomethan (CF3I)
• Undecan (C11H24)
• Wasser (H2O)
• Wasserstoff (H2)
• Xenon (Xe)

Außerdem gibt es 41 neue vordefinierte Mischungen (R407G bis R515A). 

 

Mischungen

Zusammen mit dem Leitungstyp "2-Phasen"-Fluid erlaubt die Refprop-Bibliothek die Verwendung von selbst definierten Mischungen (z. B. Methanol/CO2-Gemisch). Für diese Gemische werden die Rechenzeiten allerdings recht lang (mehrere Minuten).

Um ein REFPROP-Fluid als Teil eines Gemisches einzufügen, klicken Sie auf "Zum Einfügen bitte Anklicken..." in der Spalte "Material" der Tabelle "Composition" im rechten Teil des Fensters "Universal fluid-Composition - Refprop" (Komponente 1 oder 33). Sie erhalten dann eine Liste aller verfügbaren REFPROP-Fluide, in der Sie einen Eintrag auswählen können. In den nächsten Zeilen können Sie weitere Komponenten auswählen. Alle auf diese Weise ausgewählten Komponenten werden von der REFPROP-Bibliothek gemeinsam als Mischung behandelt. Es wird empfohlen, eine solche Mischung auf wenige Komponenten zu beschränken, da die Berechnungszeit mit der Anzahl der Komponenten in der Mischung stark ansteigt.

Da nicht jede Kombination von Komponenten als Gemisch berechnet werden kann, erhalten Sie unter Umständen Warnungen wie "Binäre Wechselwirkungsparameter für dieses Gemisch nicht verfügbar, ideales Lösungsverhalten angenommen".

Neben selbst definierten Mischungen mit flexiblen Materialzusammensetzungen bietet REFPROP auch vordefinierte Mischungen mit konstanter Zusammensetzung, genannt "RefProp-Mix...".

Einige dieser Mischungen werden als "pseudo pure fluids" behandelt und in der gleichen Liste wie die reinen Fluide angezeigt. Sie werden wie reine Fluide mit effektiven (gemittelten) Materialparametern berechnet.

Um auf andere vordefinierte Gemische zuzugreifen, müssen Sie den Stream-Typ "Universalfluid" verwenden, einen Mausklick auf die Schaltfläche "Spezifikation..." im Register "Materialfraktionen" der Eigenschaftsfenster (Komponente 1 oder 33) ausführen, einen rechten Mausklick in der Spalte "Material" ausführen, den Menüpunkt "Standardzusammensetzung einfügen" aufklappen und eines der angezeigten Gemische auswählen. Dies führt dazu, dass alle Bestandteile eingefügt werden, jeweils eine Zeile.

 

 

Optionen für Leitungstyp Universalfluid

Bei der Verwendung der REFPROP-Bibliotheken werden stets die von REFPROP definierten Default-Gleichungen verwendet. Allerdings bietet die REFPROP-Bibliothek auch die Möglichkeit, alternative Algorithmen zu verwenden. Diese Auswahlmöglichkeit ist auch von Ebsilon aus nutzbar, allerdings nur innerhalb des Universalfluids.

Wenn man im Universalfluid einen Eintrag mit der Bibliothek "Refprop" hinzufügt und auf den Eintrag "Spezifikation" klickt, erhält man eine Eingabemaske für Attribute und Zusammensetzungen. Bei den Attributen gibt es den Eintrag "Berechnungsmodell (calculation.model)", der folgende Auswahl bietet:

• Verwendung der Default-Gleichungen
• Verwendung des vollen GERG-2008 Modells für Erdgasmischungen
• Verwendung der AGA8-Gleichungen für Mischungen
• Verwendung der Peng-Robinson Gleichungen für alle Berechnungen        

Bei Mischungen von Erdgas wurden schon standardmäßig die GERG-Gleichungen verwendet, für einzelne Erdgase allerdings nicht. Mit der obigen Einstellung "Verwendung des vollen GERG-2008 Modells für Erdgasmischungen" werden auch die einzelnen Erdgase gemäß GERG berechnet.

Referenzzustand

Standardmäßig verwendet Ebsilon den durch Refprop als "Default" festgelegten Referenzstatus.

Andere Optionen sind:

• NBP (Normal Boiling Point): h=0 und s=0 für den Siedepunkt unter Standardbedingungen
• ASH (ASHRAE-Konvention): h=0 und s=0 für gesättigte Flüssigkeit bei t=-40°C
• IIR (IIR-Konvention): h=200 und s=1 für die gesättigte Flüssigkeit bei t=0°C
• OTH (andere): Angabe h0, s0, t0 und p0 der Nullpunkte für den realen Gaszustand
• OTO: Vorgabe h0, s0, t0 und p0 der Nullpunkte für den idealen Gaszustand

Beachten Sie, dass für die Angabe dieser Nullpunkte die Standardeinheiten von REFPROP verwenden müssen:

• J/mol für die Enthalpie
• J/(mol*K) für die Entropie
• K für die Temperatur
• kPa für den Druck

Eine Einheitenumrechnung ist an dieser Stelle nicht möglich.

Benutzerdefinierte Substanzen

Die REFPROP-Bibliothek liest die Daten für die Substanzen aus .fld-Dateien, die sich im Ebsilon-Installationsverzeichnis unter Data\Refprop\Fluids befinden.
Es allerdings nicht möglich, in Ebsilon neue REFPROP-Fluide hinzuzunehmen, auch wenn die entsprechenden .fld-Dateien zur Verfügung standen.

Um eine solche Erweiterung zur ermöglichen, wurden 20 benutzerdefinierbare .fld-Dateien (REFPROP_UD_01.FLD, …) hinzugenommen. Standardmäßig enthalten diese die Daten von Wasser, der Anwender kann sie jedoch gegen Daten seiner Wahl austauschen und so entsprechend andere Fluide berechnen.
Bei der Zusammenstellung der Zusammensetzung können diese als REFPROP_UD_01… ausgewählt werden.

Die in EBSILON möglichen Einstellungen für die REFPROP-Berechnungen sind beim Bauteil 1 beschrieben.
  

Wichtiger Hinweis ab Version 10:

Ab Version 10 der Refprop-Bibliothek wurden für zahlreiche Fluide neue Anpassungen durchgeführt, die zu leicht geänderten Daten führen können. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass diese näher an der Realität liegen als die alten.

Auch die Gültigkeitsgrenzen der Anpassung haben sich geändert. Bei einigen Fluiden

• D4
• MM
• MDM
• MD2M
• MD3M 

wurden die Grenzen enger gezogen, was leider dazu führen kann, dass die Schaltungen angepasst werden müssen, wenn Daten außerhalb des neuen Gültigkeitsbereichs liegen.