ГОСТ Р 8.1014-2022. Национальный стандарт Российской Федерации. Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Хлор жидкий и газообразный. Плотность при температурах от 172,17 К до 440 К и давлениях до 20 МПа
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 18.10.2022 № 1145-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 01.12.2023.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 октября 2022 г. № 1145-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ХЛОР ЖИДКИЙ И ГАЗООБРАЗНЫЙ. ПЛОТНОСТЬ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ОТ 172,17 К ДО 440 К И ДАВЛЕНИЯХ ДО 20 МПа
State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Chlorine, liquid and gaseous. Density at temperatures from 172,17 K to 440 K and pressures up to 20 MPa
Дата введения 1 декабря 2023 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Предприятие устойчивого развития»
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 18 октября 2022 г. № 1145-ст
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 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.rst.gov.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на хлор, параметры состояния которого соответствуют газообразной, жидкой и сверхкритической областям. Стандарт устанавливает методы расчетного определения значений стандартных справочных данных по плотности \rho как в однофазных областях (газ, жидкость и флюид), так и на линии фазового перехода газ — жидкость (линии насыщения), а также значений давления на линии насыщения ps.
2 Общие положения
В настоящем стандарте приведены основные параметры, применяемые при расчетах. Остальные параметры приведены в [1].
Стандартные справочные данные значений плотности \rho хлора рассчитаны по единому для жидкой и газовой фаз фундаментальному уравнению состояния (ФУС) — зависимости свободной энергии (функции Гельмгольца) F от плотности \rho и температуры T [1]:
\frac{F(T,\rho)}{RT} = \frac{f_{0}(T,\rho) + f_{r}(T,\rho)}{RT} = f_{0}(\tau,\omega) + f_{r}(\tau,\omega) = f(\tau,\omega), (1)
где f, f0, fr — безразмерные полная свободная энергия, идеально-газовая и неидеальная составляющие свободной энергии, соответственно;
\omega — относительная плотность, \omega = \rho/\rho_{\text{кр}} ;
\tau — относительная температура, \tau = T/T_{\text{кр}} .
Значения плотности (\rho_{\text{кр}}) и температуры (Tкр) хлора в критической точке приведены в таблице А.1 приложения А.
Уравнение для идеально-газовой составляющей свободной энергии имеет вид:
f_{0}(\tau,\omega) = ln\omega + 2,5ln\tau + C_{II} + C_{I}\tau + \sum_{i = 1}^{3} m_{i}ln[1 - exp(- \frac{u_{i}\tau}{T_{\text{кр}}})]. (2)
Коэффициенты CII, CI, mi, ui уравнения (2) приведены в таблице А.2 приложения А.
Уравнение для неидеальной составляющей свободной энергии имеет следующий вид:
(3)В формуле (3) bi — коэффициенты уравнения состояния, значения которых вместе с показателями степеней di, ti, li и параметрами \eta_{i} , \epsilon_{i} , \beta_{i} , \gamma_{i} приведены в таблице А.3 приложения А.
Плотность \omega в однофазных областях при заданных значениях давления p и температуры T определяют из решения следующего уравнения в итерационном процессе:
\pi = \frac{\omega\tau(1 + A_{0})}{z_{\text{кр}}} , (4)
где z_{\text{кр}} = 10^{3} \frac{p_{\text{кр}}}{\rho_{\text{кр}}RT} .
Значения давления (pкр) и фактора сжимаемости (zкр) в критической точке, а также индивидуальной газовой постоянной R хлора приведены в таблице А.1 приложения А. Вид комплекса A0 и подробный алгоритм расчета плотности в однофазных областях приведены в приложении Б.
Рассчитанные стандартные справочные данные плотности хлора в однофазных областях со значениями относительной неопределенности приведены в приложении В.
3 Расчет плотности на линии насыщения и давления насыщенных паров
Плотность жидкой \omega\prime фазы на линии насыщения при заданной температуре T определяют по уравнению [1]:
\omega\prime = 1 + \sum_{i = 1}^{4} n_{i}(1 - \tau^{- 1})^{t_{i}}. (5)
Параметры ni и ti в уравнении (5) представлены в таблицах А.4 и А.5 приложения А.
Давление на линии насыщения ps определяется из уравнения [1]:
\pi_{s}(\tau) = exp[\tau \sum_{i = 1}^{6} n_{i}(1 - \tau^{- 1})^{t_{i}}]. (6)
Коэффициенты ni, ti в уравнении (6) приведены в таблице А.5 приложения А.
Рассчитанные стандартные справочные данные плотности и давления хлора на линии насыщения со значениями относительной неопределенности приведены в таблице Г.1 приложения Г.
4 Неопределенности рассчитанных значений плотности и давления насыщенных паров
Значения плотности в жидком однофазном состоянии установлены с точностью 0,15%, в газообразном состоянии — 0,25%, во флюидной области — 0,2%.
Неопределенность расчета значений плотности насыщенной жидкости — 1%.
Неопределенность вычисленных значений давления насыщенных паров составляет 1% в диапазоне температур T < 205 К, 0,5% в диапазоне от 205 К до 270 К и 3% для более высоких температур.
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ ПО СВОЙСТВАМ ХЛОРА
Свойства и критические параметры хлора [1]
Количество цифр после запятой в значениях R, \rho_{\text{кр}} и zкр получено в ходе численного машинного расчета и не отображает реальную точность.
Коэффициенты для расчета формулы (2) [1]
| i | mi | ui | CI | CII |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1,0256 | 800 | 3,839904988 | -3,953901622 |
| 2 | 0,067756 | 3000 | - | - |
| 3 | 0,14068 | 8200 | - | - |
Коэффициенты для расчета формулы (3) [1]
Коэффициенты для расчета формулы (5) [1]
| i | ni | ti |
|---|---|---|
| 1 | 0,9662 | 0,234 |
| 2 | 1,7744 | 0,68 |
| 3 | -0,23081 | 1,3 |
| 4 | 0,47213 | 3,35 |
Коэффициенты для расчета формулы (6) [1]
| i | ni | ti |
|---|---|---|
| 1 | -6,1289 | 1,0 |
| 2 | 1,5112 | 1,5 |
| 3 | -1,4523 | 2,0 |
| 4 | -5,6038 | 5,94 |
| 5 | 3,9923 | 7,0 |
| 6 | -1,2651 | 14,8 |
ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ В ОДНОФАЗНЫХ ОБЛАСТЯХ ИТЕРАЦИОННЫМ МЕТОДОМ
Определение относительной плотности \omega в любой области параметров, определяющих состояние веществ (однофазная область, линия насыщения), используя уравнение:
\pi = \frac{\omega(1 + A_{0})}{\tau z_{\text{кр}}} (Б.1)
по методу Ньютона в следующем итерационном процессе:
\Delta\omega^{(k)} = \frac{\pi z_{\text{кр}}\tau - (1 + A_{0}^{(k - 1)})\omega^{(k - 1)}}{1 + A_{1}^{(k - 1)}} , (Б.2)
\omega^{(k)} = \omega^{(k - 1)} + \Delta\omega^{(k)}. (Б.3)
Комплексы A_{0}^{(k - 1)} и A_{1}^{(k - 1)} рассчитывают по формулам (Б.7) и (Б.8) при плотности на итерационном шаге (k — 1), т.е. при \omega^{(k - 1)} :
(Б.4)
(Б.5)
(Б.6)A_{0}^{(k - 1)} = \sum_{i = 1}^{15} n_{i}\varphi_{i}X_{i}; (Б.7)
A_{1}^{(k - 1)} = \sum_{i = 1}^{15} n_{i}\varphi_{i}[X_{i}(X_{i} + 1) + U_{i}]. (Б.8)
Показатели степеней di, ti, li и параметры \eta_{i} , \epsilon_{i} , \beta_{i} , \gamma_{i} приведены в таблице А.3 приложения А.
| \frac{\Delta\omega^{(k)}}{\omega^{(k)}} | \leq 10^{- 6}. (Б.9)
При невыполнении критерия (Б.9) необходимо продолжить итерационный процесс, начиная с пункта 1), в обратном случае перейти к пункту 3).
\rho = \omega^{(k)}\rho_{\text{кр}}. (Б.10)
СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПЛОТНОСТИ ХЛОРА В ОДНОФАЗНЫХ ОБЛАСТЯХ
Плотность хлора в однофазной среде в диапазоне давлений от 0,1 до 0,8 МПа [1]
Плотность хлора в однофазной среде в диапазоне давлений от 1 до 5 МПа [1]
Плотность хлора в однофазной среде в диапазоне давлений от 6 до 10 МПа [1]
Плотность хлора в однофазной среде в диапазоне давлений от 11 до 15 МПа [1]
Плотность хлора в однофазной среде в диапазоне давлений от 16 до 20 МПа [1]
СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПЛОТНОСТИ И ДАВЛЕНИЯ ХЛОРА НА ЛИНИИ НАСЫЩЕНИЯ
Давление насыщения и плотность хлора на линии насыщения [1]
БИБЛИОГРАФИЯ
| [1] | ГСССД 400-2022 | Таблицы стандартных справочных данных. Хлор жидкий и газообразный. Плотность при температурах от 172,17 К до 440 К и давлениях до 20 МПа |
|---|
| УДК 536.71:006.354 | ОКС 17.060 |
| Ключевые слова: Государственная система обеспечения единства измерений, стандартные справочные данные, жидкий и газообразный хлор, плотность | |