ГОСТ Р 8.951-2018

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ. Н-ДОДЕКАН

Теплофизические свойства (плотность, теплоемкость, энтальпия, энтропия, скорость звука, коэффициенты теплопроводности и вязкости) в диапазоне температуры от тройной точки не выше 700 К при 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, thermal conductivity and viscosity coefficients) for the temperature range from the triple point to 700 К at pressures up to 100 MPa

ОКС 07.030

Дата введения 2019-03-01

Предисловие

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

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 4 декабря 2018 г. N 1057-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на жидкий и газообразный н-Додекан и устанавливает методы расчетного определения значений стандартных справочных данных 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).

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.566 Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ Р 8.614 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Методические основы разработки стандартных справочных данных

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

В настоящем стандарте приведены основные физико-аналитические модели, принятые для расчетного определения значений термодинамических свойств н-Додекана, разработанные в соответствии с ГОСТ 8.566, ГОСТ Р 8.614 на основе теоретически и практически обоснованного фундаментального уравнения состояния (ФУС), выражающего свободную энергию Гельмгольца в зависимости от температуры Т и плотности .

Безразмерную свободную энергию Гельмгольца представляют в виде суммы идеально-газовой части и избыточной составляющей и вычисляют по формуле

.                                                     (1)

Для придания наиболее строгого подхода к ФУС в части учета особенностей термодинамической поверхности н-Додекана и расширения его экстраполяционных возможностей избыточную часть свободной энергии Гельмгольца представляют в виде разложения в ряд по степеням (см. [1]) приведенной температуры и приведенной плотности  с оптимизируемыми полиномиальными экспоненциальными членами и вычисляют по формуле

,                                                   (2)

где ;

;

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

Для определения значений параметров ФУС по формуле (2) и расширения его функциональных возможностей при нахождении значений коэффициентов ФУС, учитывают разнородные экспериментальные данные о термодинамических свойствах н-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 описании термодинамической поверхности н-Додекана при обработке экспериментальных данных достигается путем ввода системы ограничений, накладываемых в виде неравенств на термодинамическую поверхность. 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 термодинамических характеристик.

Определение коэффициентов ФУС выполняют с применением алгоритма, представленного в [1], реализующего метод случайного поиска с возможностью возврата в начало процедуры поиска при неудачном шаге. При этом алгоритм модифицируют введением элементов детерминированного поиска на шаге корректировки величины шага поиска и выбора направления поиска.

В алгоритме [1] применяют аддитивный критерий оптимальности - минимизируемый функционал, представленный в соотношении (3), который образуют путем сложения выходных параметров, преобразованных к безразмерным слагаемым. Это осуществляют с помощью введения нормирующих множителей - весовых коэффициентов. Нормирование вводят для объединения нескольких выходных параметров - термодинамических свойств, имеющих в общем случае различную физическую размерность. Минимизируемый функционал содержит слагаемые, ответственные за точность аппроксимации результатов измерений разнородных данных о термодинамических свойствах, а также ограничения, накладываемые в виде неравенств на термодинамическую поверхность. Алгоритм представляют следующим соотношением:

,                                           (3)

где W - весовой коэффициент для каждой опытной точки;

F - функция, используемая для минимизации отклонений.

Например, для изохорной теплоемкости данных функцию вычисляют по соотношению

.                                                           (4)