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
