allgosts.ru07. МАТЕМАТИКА. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ07.030. Физика. Химия

ГОСТ Р 8.951-2018 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Н-Додекан. Теплофизические свойства (плотность, теплоемкость, энтальпия, энтропия, скорость звука, коэффициенты теплопроводности и вязкости) в диапазоне температуры от тройной точки не выше 700 К при давлении не более 100 МПа

Обозначение:
ГОСТ Р 8.951-2018
Наименование:
Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Н-Додекан. Теплофизические свойства (плотность, теплоемкость, энтальпия, энтропия, скорость звука, коэффициенты теплопроводности и вязкости) в диапазоне температуры от тройной точки не выше 700 К при давлении не более 100 МПа
Статус:
Действует
Дата введения:
03/01/2019
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
07.030

Текст ГОСТ Р 8.951-2018 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Н-Додекан. Теплофизические свойства (плотность, теплоемкость, энтальпия, энтропия, скорость звука, коэффициенты теплопроводности и вязкости) в диапазоне температуры от тройной точки не выше 700 К при давлении не более 100 МПа

ГОСТ Р8.951-2018

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ. Н-ДОДЕКАН

Теплофизические свойства (плотность, теплоемкость,энтальпия, энтропия, скорость звука, коэффициенты теплопроводностии вязкости) в диапазоне температуры от тройной точки не выше 700 Кпри давлении не более 100 МПа

State system for ensuring the uniformity of measurements.Standard reference data. n-Dodecane. Thermophysical properties(density, heat capacity, enthalpy, entropy, sound velocity, thermalconductivity and viscosity coefficients) for the temperature rangefrom the triple point to 700 К at pressures up to 100 MPa

ОКС07.030

Датавведения 2019-03-01

Предисловие

Предисловие

1РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием"Всероссийский научно-исследовательский институт метрологическойслужбы" (ФГУП "ВНИИМС")

2ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартныесправочные данные о физических константах и свойствах веществ иматериалов"

3УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства потехническому регулированию и метрологии от 4 декабря 2018 г. N1057-ст

4ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применениянастоящего стандарта установлены в статье26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "Остандартизации в Российской Федерации". Информация обизменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (посостоянию на 1 января текущего года) информационном указателе"Национальные стандарты", а официальный текст изменений ипоправок - в ежемесячном информационном указателе"Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отменынастоящего стандарта соответствующее уведомлениебудет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационногоуказателя "Национальные стандарты".Соответствующая информация, уведомлениеи тексты размещаются также в информационной системе общегопользования - на официальном сайте Федеральногоагентства по техническому регулированию и метрологии в сетиИнтернет(www.gost.ru)

1Область применения

Настоящий стандартраспространяется на жидкий и газообразный н-Додекан и устанавливаетметоды расчетного определения значений стандартных справочныхданных плотности, энтальпии h, энтропии s,изобарной теплоемкости , изохорной теплоемкости , скорости распространения звука w,коэффициента динамической вязкости и коэффициента теплопроводности для н-Додекан как в однофазных областях(газе, жидкости и флюиде), так и на линии фазового перехода"газ-жидкость" (линии насыщения).

2Нормативные ссылки

Внастоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующиестандарты:

ГОСТ 8.566 Государственная системаобеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных офизических константах и свойствах веществ и материалов. Основныеположения

ГОСТ Р 8.614 Государственная системаобеспечения единства измерений. Государственная служба стандартныхсправочных данных. Основные положения

Примечание - Припользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действиессылочных стандартов в информационной системе общего пользования -на официальном сайте Федерального агентства по техническомурегулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодномуинформационному указателю "Национальные стандарты", которыйопубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускамежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" затекущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дананедатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующуюверсию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версиюизменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который данадатированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этогостандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если послеутверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на которыйдана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающееположение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуетсяприменять без учета данного изменения. Если ссылочный стандартотменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него,рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3Методические основы разработки стандартных справочных данных

3.1Основные физико-аналитические модели, принятые для расчетногоопределения значений термодинамических свойств н-Додекана

Внастоящем стандарте приведены основные физико-аналитические модели,принятые для расчетного определения значений термодинамическихсвойств н-Додекана, разработанные в соответствии с ГОСТ 8.566, ГОСТ Р 8.614 на основе теоретически ипрактически обоснованного фундаментального уравнения состояния(ФУС), выражающего свободную энергию Гельмгольца в зависимости от температуры Т иплотности .

Безразмерную свободнуюэнергию Гельмгольца представляют в виде суммы идеально-газовойчасти и избыточной составляющей и вычисляют по формуле

. (1)

Для придания наиболеестрогого подхода к ФУС в части учета особенностей термодинамическойповерхности н-Додекана и расширения его экстраполяционныхвозможностей избыточную часть свободной энергии Гельмгольцапредставляют в виде разложения в ряд по степеням (см. [1])приведенной температуры и приведенной плотности с оптимизируемымиполиномиальными экспоненциальными членами и вычисляют поформуле

, (2)

где;

;

, - параметры приведения, в качестве которыхпринимают значения температуры и плотности н-Додекана в критическойточке (в [1] приняты =1,330 кмоль/м, =658,1 К).

Для определения значенийпараметров ФУС по формуле (2) и расширения его функциональныхвозможностей при нахождении значений коэффициентов ФУС, учитываютразнородные экспериментальные данные о термодинамических свойствахн-Додекана:

-о р-, -v, T-данных;

-втором вириальном коэффициенте В;

-упругости насыщенных паров ;

-плотности насыщенной жидкой и газовой фаз;

-теплоемкости насыщенной конденсированной фазы ;

-изохорной и изобарной теплоемкости;

-энтальпии h;

-скорости распространения звука w.

Корректность в описаниитермодинамической поверхности н-Додекана при обработкеэкспериментальных данных достигается путем ввода системыограничений, накладываемых в виде неравенств на термодинамическуюповерхность. В число основных видов вводимых ограничений включают(см. [1]):

-условия критической точки;

-правило Максвелла;

-контроль кривизны идеальных кривых;

-положительность значений теплоемкостей;

-правило прямолинейного диаметра;

-контролирование знаков, производных для различных термодинамическиххарактеристик.

Определение коэффициентовФУС выполняют с применением алгоритма, представленного в [1],реализующего метод случайного поиска с возможностью возврата вначало процедуры поиска при неудачном шаге. При этом алгоритммодифицируют введением элементов детерминированного поиска на шагекорректировки величины шага поиска и выбора направления поиска.

Валгоритме [1] применяют аддитивный критерий оптимальности -минимизируемый функционал, представленный в соотношении (3),который образуют путем сложения выходных параметров,преобразованных к безразмерным слагаемым. Это осуществляют спомощью введения нормирующих множителей - весовых коэффициентов.Нормирование вводят для объединения нескольких выходных параметров- термодинамических свойств, имеющих в общем случае различнуюфизическую размерность. Минимизируемый функционал содержитслагаемые, ответственные за точность аппроксимации результатовизмерений разнородных данных о термодинамических свойствах, а такжеограничения, накладываемые в виде неравенств на термодинамическуюповерхность. Алгоритм представляют следующим соотношением:

, (3)

гдеW - весовой коэффициент для каждой опытной точки;

F - функция,используемая для минимизации отклонений.

Например, для изохорнойтеплоемкости данных функцию вычисляют по соотношению

. (4)

Квадратичные функции длядругих термодинамических свойств имеют аналогичный вид.

Весовой коэффициент W длякаждой выбранной экспериментальной точки назначают индивидуально сучетом типа данных, области состояний и требуемой точности.Типичное значение W для данных р, , Т и давления насыщенных паровсоставляет 1, для теплоемкости - 0,5, для скорости звука - 1.

Из соотношения (3)следует, что ограничения вводят в виде дополнительных слагаемых вминимизируемый функционал.

Блок-схема принятогоалгоритма представлена в [1].

Вминимизируемый функционал включают несколько слагаемых, каждое изкоторых ответственно за определенную категорию обрабатываемыхтермодинамических характеристик (см. [1]).

Для расчетногоопределения значений термодинамических свойств используют известныедифференциальные соотношения термодинамики (5)-(10).

Коэффициенты и показателистепени при температуре и плотности по оптимизированной формуле (2)представлены в [1]. Процедура построения ФУС более подробно описанав [1].

Термодинамическиесвойства н-Додекана рассчитывают по следующим соотношениям:

-плотность

; (5)

-энтальпия

; (6)

-энтропия

; (7)

-изохорная теплоемкость

; (8)

-изобарная теплоемкость

; (9)

-скорость звука

, (10)

гденижний индекс величины показывает частную производную посоответствующей переменной.

За термодинамическоеначало отсчета при составлении таблиц термодинамических свойствн-Додекана принято состояние равновесного молекулярного кристаллапри температуре 0 К. Значения энтальпии и энтропии во вспомогательной точке рассчитаны налинии насыщения жидкой фазы при температуре =298,15 К и определены в [1] как =532,69 , =2,8814 .

3.2Коэффициенты переноса

3.2.1 Коэффициентвязкости

Табличные значениякоэффициентов переноса определяют по эмпирическим уравнениям,разработанным на основе наиболее надежных экспериментальных данныхи апробированным на практике.

Для расчетов значенийкоэффициента динамической вязкости применяют корреляцию, основаннуюна теоретически и практически установленной связи междукоэффициентами динамической вязкости и теплопроводности. Уравнениедля расчета коэффициента вязкости представляют в виде суммы вязкостин-Додекана в состоянии разреженного газа и соответствующейостаточной вязкости:

, (11)

где - вязкость разреженного газа при нулевойплотности;

- второй вязкостный вириальныйкоэффициент;

- остаточная вязкость плотного флюида.

Коэффициенты уравнения(12) вычисляют по экспериментальным данным (см. [1]).

3.2.2Коэффициент теплопроводности

Расчетное определениезначений коэффициента теплопроводности н-Додекана проводят согласно [1] на основе примененияэмпирического уравнения

, (12)

где - теплопроводность разреженного газа принулевой плотности;

- избыточная теплопроводность;

;

;

, - опорные значения плотности и температуры(принимают критические значения =658,1 К; =1,330 кмоль/м).

Теплопроводностьразреженного газа определяют с использованием данных о вязкости(см. [1]). Избыточную теплопроводность аппроксимируют эмпирическимуравнением (см. [1]).

При построенииэмпирических уравнений для расчетов вязкости разреженного газаиспользуют метод случайного поиска с возвратом при неудачном шаге,который более подробно описан в [1].

4Анализ и отбор экспериментальных данных

4.1Данные о термодинамических свойствах н-Додекана

Исходные данные отермодинамических свойствах н-Додекана применяют для анализа иразработки ФУС и оценки точности расчетных значений. Эти данныепредставлены в таблице Б.1 и на рисунках Б.1-Б.4 [1], на которыхпоказан характер отклонений исходных данных от расчетныхзначений.

4.2Данные о коэффициентах переноса н-Додекана

Исходные данные окоэффициентах переноса применяют для анализа и разработки расчетныхуравнений и оценки точности расчетных значений. Эти данныепредставлены в таблицах Б.2, Б.3 и на рисунках Б.9, Б.11 [1].

5Оценка достоверности расчетных значений свойств н-Додекана

5.1Результаты оценки достоверности расчетных значенийтермодинамических свойств н-Додекана

Величины неопределенностирасчетных значений термодинамических свойств оценивают порезультатам сравнения с наиболее надежными экспериментальнымиданными. Оценки, представленные в [1], даны: для жидкой фазы -T