ГОСТ Р 8.981-2019. Национальный стандарт Российской Федерации. Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Этан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах от 91 К до 675 К и давлениях до 100 МПа
Актуально на 01.11.2026.
Как цитировать: "ГОСТ Р 8.981-2019. Национальный стандарт Российской Федерации. Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Этан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах от 91 К до 675 К и давлениях до 100 МПа". ГОСТ Р 8.981-2019. https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-8-981-2019
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 07.11.2019 № 1095-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 01.03.2020.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 ноября 2019 г. № 1095-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ЭТАН ЖИДКИЙ И ГАЗООБРАЗНЫЙ. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, КОЭФФИЦИЕНТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ОТ 91 К ДО 675 К И ДАВЛЕНИЯХ ДО 100 МПа
State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Liquid and gaseous ethane. Thermodynamic properties, dynamic viscosity and thermal conductivity at temperatures from 91 K up to 675 K and pressures up to 100 MPa
Дата введения 1 марта 2020 года
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 7 ноября 2019 г. № 1095-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.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на жидкий и газообразный этан и устанавливает методы расчетного определения значений стандартных справочных данных по плотности \rho , энтальпии h, энтропии s, изобарной теплоемкости cp, изохорной теплоемкости cv, скорости звука w, коэффициента динамической вязкости \mu и коэффициента теплопроводности \lambda для этана как в однофазных областях (газ, жидкость и флюид), так и на линии фазового перехода газ — жидкость (линии насыщения), а также значений давления насыщения ps.
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 Общие положения
Стандартные справочные значения (ГОСТ Р 8.614, ГОСТ 8.566) \rho , h, s, cp, cv, w и ps рассчитаны по единому для жидкой и газовой фаз фундаментальному уравнению состояния (ФУС) — зависимости свободной энергии (функции Гельмгольца) F от плотности \rho и температуры T
\frac{F(\rho,T)}{RT} = f(\omega,\tau) = f_{0}(\omega,\tau) + f_{r}(\omega,\tau) , (1)
где f, f0 и 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 = TT_{\text{кр}.}
Значения плотности (\rho_{\text{кр}}) и температуры (Tкр) этана в критической точке приведены в таблице А.1 приложения А.
Уравнение для идеально-газовой составляющей свободной энергии имеет следующий вид
f_{0} = ln(\omega) + a_{1} + a_{2}\tau^{- 1} + a_{3}ln(\tau^{- 1}) + \sum_{i = 4}^{7} a_{i}ln[1 - exp(- \delta_{i}\tau^{- 1})] . (2)
Коэффициенты {ai} и параметры {_{\delta_{i}}} уравнения (2) приведены в таблице А.3 приложения А.
Уравнение для неидеальной составляющей свободной энергии имеет следующий вид
f_{r} = \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j} , (3)
(4)В формулах (3) и (4) bj — коэффициенты уравнения состояния, значения которых вместе с показателями степеней rj, tj, Ij и параметрами gj, \alpha_{j} , \beta_{j} , \epsilon_{j} , \gamma_{j} приведены в таблице А.2 приложения А.
Плотность \omega в однофазных областях при заданных значениях давления (p) и температуры (T) определяют из решения следующего уравнения
\pi = \omega\tau(1 + A_{0})z_{\text{кр}} , (5)
z_{\text{кр}} = 10^{3}p_{\text{кр}}(\rho_{\text{кр}}RT_{\text{кр}}) .
Значения давления (pкр) и фактора сжимаемости (zкр) в критической точке, а также газовой постоянной (R) этана приведены в таблице А.1 приложения А.
Плотности газовой \omega" и жидкой \omega' фаз на линии насыщения при заданной температуре T определяются из условий фазового равновесия в результате решения следующей системы уравнений:
(6)где \phi_{r}(\tau,\omega) — безразмерная неидеальная составляющая изобарно-изотермического потенциала (потенциала Гиббса)
\phi_{r} = f_{r} + A_{0} + ln(\omega) . (7)
Давление на линии насыщения ps определяют по формуле (5) для \omega' .
Энтальпию, энтропию, изобарную, изохорную теплоемкости и скорость звука как в однофазных областях (для T и \omega ), так и на линии насыщения (для T, \omega' или T, \omega" ) вычисляют по следующим формулам:
cp = cv + R(1 + A2)2/(1 + A1); (10)
w = [103RTcp(1 + A1)/cv]0,5, (12)
где h0, s0, cv0 — энтальпия, энтропия и изохорная теплоемкость в идеально-газовом состоянии.
Термодинамические свойства в идеально-газовом состоянии определяют по формулам, полученным из f_{0}(\tau,\omega) :
c_{v0} = R[\alpha_{3} + \sum_{i = 4}^{7} \alpha_{i}E_{i}D_{i}^{2}] ; (13)
h_{0} = RT[1 + a_{3} + a_{2}\theta + \sum_{i = 4}^{7} a_{i}E_{i}D_{i} + \frac{\tilde{h}_{00}T_{0}}{T} + \frac{h_{0}^{0}}{RT}] ; (14)
s_{0} = R\{a_{3}(1 - ln\theta) - a_{1} + \sum_{i = 4}^{7} a_{i}[E_{i}D_{i} - ln(1 - E_{i})] + \tilde{s}_{00} - ln\omega\} , (15)
Ei и Di — функции от \theta , имеющие следующий вид
E_{i} = exp( - \delta_{i}\theta),D_{i} = \delta_{i}\theta(1 - E_{i}) . (16)
Коэффициенты {ai} в выражениях (13) - (15) и параметры {_{\delta_{i}}} в (16), а также значения безразмерных энтальпии h_{00} и энтропии \tilde{s}_{00} при температуре T0 и h_{0}^{0} — теплоты сублимации равновесного кристалла при T = 0 К [1] приведены в таблице А.3 приложения А.
Комплексы A0 — A5 в формулах (5) - (12) определяют по следующим соотношениям, полученным из fr с использованием известных дифференциальных уравнений термодинамики
A_{0} = \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j}X_{j} ; (17)
A_{1} = \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j}[X_{j}(X_{j} + 1) + U_{j}] ; (18)
A_{2} = \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j}[X_{j}(Y_{j} + 1)] ; (19)
A_{3} = \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j}[X_{j} - Y_{j}] ; (20)
A_{4} = - \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j}[Y_{j} + 1] ; (21)
A_{5} = - \sum_{j = 1}^{44} b_{j}\phi_{j}[Y_{j}(Y_{j} + 1) + Q_{j}] , (22)
; (23)
; (24)
; (25)
. (26)Стандартные справочные значения коэффициента динамической вязкости этана рассчитаны по следующему уравнению
\mu = \sum_{j = 1}^{14} b_{j}\phi_{j} , (27)
. (28)В формулах (27), (28) bj — коэффициенты уравнения динамической вязкости, значения которых вместе с показателями степеней rj, tj и параметрами gj, \alpha_{j} , \beta_{j} приведены в таблице А.4 приложения А.
Стандартные справочные значения коэффициента теплопроводности этана рассчитаны по следующему уравнению
\lambda = \lambda_{0} + \Delta\lambda + \Delta\lambda_{\text{кр}} , (29)
где \lambda_{0} , \Delta\lambda и \Delta\lambda_{\text{кр}} — соответственно, коэффициент теплопроводности этана в разреженном состоянии, избыточная по отношению к \lambda_{0} составляющая коэффициента теплопроводности и неаналитическая (аномальная) составляющая коэффициента теплопроводности. Значения \lambda_{0} и \Delta\lambda определяются по уравнениям из [1]; значения \Delta\lambda_{\text{кр}} (в отличие от [1]) определяются по упрощенной кроссоверной модели:
\lambda_{0} = \sum_{i = - 4}^{4} a_{i}\tau^{i/2} ; (30)
\Delta\lambda = \sum_{i = 1}^{6} \sum_{j = 0}^{2} b_{ij}\tilde{\rho}^{i}\theta^{- j} , (31)
где \tilde{\rho} = \rho M , \theta = T(\epsilon k) .
(32)\Delta X = [\frac{X(\tau,w) - X(\tau_{ref} \cdot w)T_{ref} \cdot T^{- 1}}{\text{Г}}] ; (33)
\xi = \xi_{0}\Delta\chi^{v/\gamma} ; (34)
\tilde{\Omega} = \frac{2}{\pi} [(1 - \frac{c_{v}}{c_{p}})arctg(\xi q_{D}) + \frac{c_{v}}{c_{p}} (\xi q_{D})] ; (35)
\tilde{\Omega}_{0} = \frac{2}{\pi} \{1 - exp[\frac{- 1}{(\xi q_{D})^{- 1} + \frac{1}{3} (\xi q_{D}^{- 1}\omega^{- 1})^{2}}]\} ; (36)
\chi(\tau,\omega) = \frac{\omega z_{c}}{\tau[1 + A_{1}(\tau,\omega)]} . (37)
Значения коэффициентов {ai} и {bij} уравнений (30, 31) приведены в таблицах А.5, А.6. Универсальные теоретически обоснованные постоянные kB = 1,380658·10-2; R0 = 1,03; v = 0,63; \gamma = 1,239 . Значения подгоночных параметров для этана \xi_{0} , Г, qD, Tref и (\epsilon k) приведены в таблице А.1 приложения А. В выражениях (32), (35) - (37) теплоемкости cp, cv и расчетный комплекс A1 определяются по формулам (10), (11) и (18), соответственно; коэффициент динамической вязкости \mu(\tau,\omega) определяется по формулам (27, 28).
Рассчитанные стандартные справочные значения термодинамических и переносных (\mu,\lambda) свойств этана на линии насыщения приведены в таблице Б.2 приложения Б, а в однофазных областях — в таблице В.1 приложения В.
Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95%) расчетных значений термодинамических свойств: плотности \delta\rho = \Delta\rho\rho , скорости звука \delta w = \Delta ww , изохорной \delta c_{v} = \Delta c_{v}c_{v} и изобарной \delta c_{p} = \Delta c_{p}c_{p} теплоемкостей определяются в соответствии с оценками, приведенными в [1].
Для околокритической области авторы работы [1] вместо \delta\rho приводят значения \delta p = \Delta pp , поэтому значения \delta\rho определяются в соответствии с теорией переноса ошибок по формуле
\delta\rho = (\frac{1 + A_{0}}{1 + A_{1}}) \cdot \delta p . (38)
Расширенные неопределенности расчетных значений энтальпии \Delta h и энтропии \delta s = \Delta ss определяются в соответствии с теорией переноса ошибок через \delta\rho по следующим выражениям:
\Delta h = 0,1 + RT|(\frac{\partial A_{3}}{\partial\omega})_{\tau}|\omega\delta\rho 100 , кДж/кг; (39)
\delta s = \{0,01 \cdot s_{0}(\tau) + R|\omega(\frac{\partial A_{4}}{\partial\omega})_{\tau} - 1|\delta\rho\}s^{- 1} , %. (40)
В формулах (39) - (40) A3 и A4 есть расчетные комплексы (20) - (21); s_{0}(\tau) рассчитывается по формуле (15), но без учета ln(\omega) .
4 Расширенные неопределенности расчетных значений стандартных справочных данных по свойствам этана
Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95%) расчетных значений свойств переноса: коэффициента динамической вязкости \delta\mu = \Delta\mu\mu и коэффициента теплопроводности \delta\lambda = \Delta\lambda\lambda определяются в соответствии с оценками, приведенными в [1].
Расширенные неопределенности расчетных значений стандартных справочных данных этана представлены в таблицах Б.2 приложения Б и В.1 приложения В, где для всех теплофизических свойств, кроме энтальпии, приведены относительные величины неопределенностей \delta A = 100 \cdot \Delta AA , %; для энтальпии приведена абсолютная величина \Delta h , кДж/кг.
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ ПО СВОЙСТВАМ ЭТАНА
Основные физические параметры этана
, ККоэффициенты, показатели степеней и параметры уравнения для неидеальной составляющей ФУС этана [см. уравнения (3) и (4)]
Коэффициенты уравнений (2) и (13) - (16) для термодинамических свойств этана в идеально-газовом состоянии, энтальпия сублимации при T = 0 К, безразмерные энтальпия и энтропия при T0 = 298,15 К
Коэффициенты, показатели степеней и параметры уравнения для коэффициента динамической вязкости этана [см. уравнения (27) и (28)]
Коэффициенты ai уравнения (30) для \lambda_{0} этана
| I | \lambda_{0} |
|---|---|
| -4 | 0,427991755 101 |
| -3 | -0,562964648 102 |
| -2 | 0,314495616 103 |
| -1 | -0,968080570 103 |
| 0 | 0,175632364 104 |
| 1 | -0,186476233 104 |
| 2 | 0,107359347 104 |
| 3 | -0,258465947 103 |
| 4 | 0,213968254 102 |
Коэффициенты bij уравнения (31) для \Delta\lambda этана
ТАБЛИЦЫ КОНТРОЛЬНЫХ СТАНДАРТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭТАНА НА КРИВОЙ НАСЫЩЕНИЯ
Обозначения и размерности теплофизических свойств и их неопределенностей, представленных в таблицах Б.2 и В.1 (приложения В)
| Наименование | Обозначение | Размерность |
| Температура | T | К |
| Давление | P | МПа |
| Давление насыщения | ps | МПа |
| Плотность | \rho | кг/м3 |
| Энтальпия | h | кДж/кг |
| Энтропия | s | кДж/(кг·К) |
| Изохорная теплоемкость | cv | кДж/(кг·К) |
| Изобарная теплоемкость | cp | кДж/(кг·К) |
| Скорость звука | w | м/с |
| Коэффициент динамической вязкости | \mu | мкПа·с |
| Коэффициент теплопроводности | \lambda | мВт/(м·К) |
| Относительная неопределенность теплофизических свойств, исключая энтальпию | \delta A | % |
| Абсолютная неопределенность энтальпии | \Delta h | кДж/кг |
| Примечание — В таблице Б.2, где представлены контрольные стандартные значения теплофизических свойств (A) этана на кривой насыщения, обозначения A' и A» — свойства насыщенной жидкости и насыщенного пара, соответственно. | ||
Контрольные стандартные значения теплофизических свойств этана на кривой насыщения
ТАБЛИЦЫ КОНТРОЛЬНЫХ СТАНДАРТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭТАНА В ОДНОФАЗНОЙ ОБЛАСТИ
Контрольные стандартные значения теплофизических свойств этана в однофазной области