— Все документы — ГОСТы — ГОСТ Р 8.983-2019 ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОЙ ВОДЫ ОТ ДАВЛЕНИЯ В ТРОЙНОЙ ТОЧКЕ до 0,3 МПа ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ от 0 °С до 100 °С

ГОСТ Р 8.983-2019 ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОЙ ВОДЫ ОТ ДАВЛЕНИЯ В ТРОЙНОЙ ТОЧКЕ до 0,3 МПа ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ от 0 °С до 100 °С

ГОСТ Р 8.983-2019 ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОЙ ВОДЫ ОТ ДАВЛЕНИЯ В ТРОЙНОЙ ТОЧКЕ до 0,3 МПа ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ от 0 °С до 100 °С

Утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 ноября 2019 г. N 1097-ст
Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 8.983-2019
"ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОЙ ВОДЫ ОТ ДАВЛЕНИЯ В ТРОЙНОЙ ТОЧКЕ до 0,3 МПа ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ от 0 °С до 100 °С"

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Liquid water thermiophysical properties conditioned by the pressure at triple point up to 0,3 MPa over the temperature range from 0 °C to 100 °C

ОКС 07.030

Дата введения - 1 марта 2020 г.
Введен впервые

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. N 1097-ст

4 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные, содержащие значения плотности ρ, изобарной теплоемкости ср, скорости звука w, коэффициента динамической вязкости μ и коэффициента теплопроводности λ, а также статической диэлектрической проницаемости ε для обычной воды в жидкой фазе и на линии фазового перехода газ-жидкость (линии насыщения) со стороны жидкости.

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

В настоящем стандарте приведены стандартные справочные значения плотности ρ, изобарной теплоемкости ср, скорости звука w, коэффициента динамической вязкости μ и коэффициента теплопроводности λ, а также статической диэлектрической проницаемости ε для обычной воды в жидкой фазе и на линии фазового перехода газ-жидкость (линии насыщения) со стороны жидкости, разработанные в соответствии с ГОСТ Р 8.614, ГОСТ 8.566.

Для расчета теплофизических свойств используют уравнения, которые представлены в [1]. Эти уравнения соответствуют Международной температурной шкале 1990 г. (ITS-90).

Уравнения, приведенные в стандарте, позволяют обеспечить удобное представление теплофизических свойств, с неопределенностями, не превышающими те значения, которые дают значительно более сложные уравнения Международной ассоциации по свойствам воды и водяного пара (МАСВП), покрывающие широкие области температур и давлений.

4 Термодинамические свойства

4.1 Метод расчета

Метод расчета термодинамических свойств жидкой воды при давлении р осуществляют по следующей схеме:

- значение свойства f (T, р) определяют по соотношению

f(T, p) = f0(T, p0) + Δf(T, p0)·(p-p0),

где в качестве р0 принято р0 = 0,1 МПа.

Для скорости звука зависимость f (T, р) является более сложной и определяется по соотношению

w = fw[{fi(T, p)}].

При проведении расчетов по представленным ниже формулам давление задают в паскалях (Па).

4.2 Уравнения для расчета свойств при давлении р0

Термодинамические свойства жидкой воды при давлении р0 = 0,1 МПа рассчитывают по уравнениям для удельной энергии Гиббса g, удельного объема v и изотермической производной удельного объема по давлению

vp ≡ (∂v/∂p)T:

image001.jpg;

(1)

image002.jpg;

(2)

image003.jpg,

(3)

где R = 461,51805 Дж·кг-1·К-1, TR = 10 K, а безразмерные коэффициенты аi, bi, сi и показатели степеней ni и mi приведены в таблице 1. Величины τ, α и β представлены в виде

image004.jpg, image005.jpg, image006.jpg,

(4)

где Т - температура, К: Тa = 593 K, а Тb = 232 K.

Другие термодинамические свойства получают из уравнений (1)-(3) при использовании соотношений термодинамики. Величины, полученные с помощью дифференцирования уравнений (1)-(3) и алгебраических преобразований, приведены в таблице 2.

Таблица 1 - Коэффициенты и показатели степеней уравнений (1)-(3)

Уравнения

i

ni

mi

ai

bi

ci

(1)

1

4

2

- 1,661470539Е+5

- 8,237426256Е-1

- 2,452093414Е+2

2

5

3

2,708781640Е+6

1,908956353

3,869269598Е+1

3

7

4

- 1,557191544Е+8

- 2,017597384

- 8,983025854

4

нет

5

нет

8,546361348Е-1

-

(2)

5

нет

1

1,93763157Е-2

5,78545292Е-3

-

6

4

2

6,74458446Е+3

- 1,53195665Е-2

-

7

5

3

- 2,22521604Е+5

3,11337859Е-2

-

8

7

4

1,00231247Е+8

- 4,23546241Е-2

-

9

8

5

- 1,63552118Е+9

3,38713507Е-2

-

10

9

6

8,32299658Е+9

- 1,19946761Е-2

-

(3)

11

1

1

- 7,5245878Е-6

- 3,1091470Е-6

-

12

3

3

- 1,3767418Е-2

2,8964919Е-5

-

13

5

4

1,0627293Е+1

- 1,3112763Е-4

-

14

6

5

- 2,0457795Е+2

3,0410453Е-4

-

15

7

6

1,2037414Е+3

- 3,9034594Е-4

-

16

7

-

2,3403117Е-4

-

17

9

-

- 4,8510101Е-5

-

Примечание - Запись уЕ ± n необходимо интерпретировать как y·10±n.

Таблица 2 - Термодинамические свойства жидкой воды при р0

Свойства

Соотношения

Удельная изобарная теплоемкость [получено из уравнения (1)]

image007.jpg

vT ≡ (∂v/∂T)p

[получено из уравнения (2)]

image008.jpg

*vTT ≡ (∂2v/∂T2)p

[получено из уравнения (2)]

image009.jpg

*vpT ≡ ∂2v/∂p∂T

[получено из уравнения (3)]

image010.jpg

Скорость звука

image011.jpg

* Производные vTT0 и vpT0 нужны только для расчета термодинамических свойств при давлениях, отличающихся от р0 (таблица 3).

4.3 Уравнения для расчета свойств при давлении р

Соотношения для расчета термодинамических свойств воды при давлениях р, отличающихся от р0, приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Соотношения для термодинамических свойств жидкой воды при давлениях р, отличных от р0

Свойства

Соотношения

Удельная изобарная теплоемкость

cp = cp0 - TvTT0 (p - p0)

Удельный объем

v = v0 + vp0 (p - p0)

Плотность

ρ = 1/v

vT = (∂v/∂T)p

vT = vT0 + vpT0 (p - p0)

vp = (∂v/∂p)T

vp = vp0 + vpp0 (p - p0),

где image012.gif

Скорость звука

image013.jpg

Примечание - Размерность ср - Дж/(кг·К).

4.4 Область применения и неопределенность расчетных значений

Уравнения для расчета термодинамических свойств используют в следующем диапазоне температур и давлений

273,15 K ≤ T ≤ 373,15 K; pt ≤ p ≤ 0,3 МПа.

(5)

Для определения границ жидкой фазы используют уравнения для давлений на линиях насыщения и плавления.

Давление насыщения pσ рассчитывают по уравнению (6), см. [1]

image014.jpg,

(6)

где υ=(1-T/Tc), Tc=647,096 K, pc=22,064 МПа;

a1=-7,85951783, a2=1,84408259, a3=-11,7866497, a4=22,6807411, a5=-15,9618719, a6=1,80122502.

Давление плавления pm рассчитывают по уравнению (7), см. [1]

image015.jpg,

(7)

где π=pm/p*, θ=T/T* при T*=Tt=273,16 K и p*=pt=611,657 Па;

Tt и pt - это значения температуры и давления в тройной точке.

Коэффициенты аi и показатели степеней bi имеют следующий вид:

а1 = 0,119539337·107

b1 = 0,300000·101

а2 = 0,808183159·105

b2 = 0,257500·102

а3 = 0,333826860·104

b3 = 0,103750·103.

Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95 %) расчетных значений термодинамических свойств: плотности δρ = Δρ/ρ, скорости звука δw = Δw/w и изобарной теплоемкости δср = Δcр/cр определяют в соответствии с оценками, приведенными в [1]:

image016.jpg

image017.jpg

δcp=0,1% - для всей области.

5 Вязкость

5.1 Уравнение для расчета при р0

Вязкость μ жидкой воды при давлении р0 рассчитывают по следующему уравнению

image018.jpg,

(8)

где image019.gif.

Коэффициенты аi и показатели степеней bi приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Коэффициенты аi и bi для уравнения (8)

i

ai

bi

1

280,68

- 1,9

2

511,45

- 7,7

3

61,131

- 19,6

4

0,45903

- 40,0

5.2 Область применения и неопределенность расчетных значений

Уравнение (8) используют в следующем температурном диапазоне

273,15 K ≤ T ≤ 373,15 K.

Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95 %) расчетных значений коэффициента динамической вязкости δμ определяют в соответствии с оценками, приведенными в [1]: δμ = 1,0 %.

6 Теплопроводность

6.1 Уравнение для расчета при р0

Теплопроводность λ жидкой воды при давлении р0 рассчитывают по следующему уравнению

image020.jpg,

(9)

где image019.gif.

Коэффициенты сi и показатели степеней di приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Коэффициенты ci и di для уравнения (9)

i

ci

di

1

1,6630

- 1,15

2

- 1,7781

- 3,4

3

1,1567

- 6,0

4

- 0,432115

- 7,6

6.2 Область применения и неопределенность расчетных значений

Уравнение (9) используют в следующем температурном диапазоне

273,15 K ≤ T ≤ 373,15 K.

Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95 %) расчетных значений коэффициента теплопроводности δλ определяют в соответствии с оценками, приведенными в [1]: δλ = 1,5 %.

7 Статическая диэлектрическая проницаемость

7.1 Уравнение для расчета при р0

Статическую диэлектрическую проницаемость ε жидкой воды при давлении р0 рассчитывают по следующему уравнению

image021.jpg,

(10)

где image019.gif.

Коэффициенты еi и показатели степеней fi приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Коэффициенты еi и fi для уравнения (10)

i

ei

fi

1

- 43,7527

- 0,05

2

299,504

- 1,47

3

- 399,364

- 2,11

4

221,327

- 2,31

7.2 Область применения и неопределенность расчетных значений

Уравнение (11) используют в следующем температурном диапазоне

273,15 K ≤ T ≤ 373,15 K.

Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95 %) расчетных значений диэлектрической проницаемости δε определяют в соответствии с оценкой, приведенной в [1]: δε = 0,01.

8 Расчет вязкости, теплопроводности и статической диэлектрической проницаемости при давлениях, отличных от р0

Формулы для вязкости, теплопроводности и статической диэлектрической проницаемости (уравнения (8)-(10), используют для жидкой воды при любом давлении между давлением насыщенного пара и давлением, равным 0,3 МПа, без какой-либо значительной потери точности. Это означает, что изменение свойства из-за изменения давления более чем на порядок меньше, чем неопределенность самого свойства.

9 Стандартные справочные значения теплофизических свойств воды

Рассчитанные стандартные справочные значения термодинамических и переносных (μ, λ) свойств, а также диэлектрической проницаемости воды приведены в таблицах 7 и 8.

Таблица 7 - Стандартные значения теплофизических свойств жидкой воды на линии насыщения

t, °С

pσ, МПа

ρ', кг·м-3

c'p, кДж·кг-1·К-1

w', м·с-1

μ', мкПа·с

λ', мВт·м-1·К-1

ε'

0,01

6,1166Е-04

999,793

4,2198

1402,3

1791,2

555,7

87,92

10

1,2281Е-03

999,655

4,1955

1447,1

1305,9

578,8

83,96

20

2,3392Е-03

998,162

4,1845

1482,2

1001,6

598,0

80,19

30

4,2469Е-03

995,606

4,1802

1509,0

797,2

614,4

76,60

40

7,3851Е-03

992,175

4,1796

1528,7

652,7

628,5

73,18

50

1,2352Е-02

987,996

4,1814

1542,4

546,5

640,6

69,93

60

1,9947Е-02

983,160

4,1851

1550,8

466,0

651,0

66,82

70

3,1202Е-02

977,734

4,1903

1554,6

403,5

659,8

63,86

80

4,7416Е-02

971,766

4,1970

1554,3

354,0

667,0

61,02

90

7,0183Е-02

965,295

4,2053

1550,4

314,2

672,8

58,32

100

1,0142Е-01

958,349

4,2156

1543,2

281,6

677,2

55,73

Таблица 8 - Стандартные значения теплофизических свойств жидкой воды в однофазной области

р, МПа

ρ, кг·м-3

cp, кДж·кг-1·К-1

w, м·с-1

μ, мкПа·с

λ, мВт·м-1·К-1

ε

t = 0,0 °С

0,13523 *

999,860

4,2191

1402,4

1791,8

555,6

87,93

0,2

999,893

4,2188

1402,5

1791,8

555,6

87,93

0,3

999,944

4,2183

1402,6

1791,8

555,6

87,93

t = 10,0 °С

0,1

999,702

4,1951

1447,3

1305,9

578,8

83,96

0,2

999,750

4,1948

1447,4

1305,9

578,8

83,96

0,3

999,797

4,1944

1447,6

1305,9

578,8

83,96

t = 20,0 °C

0,1

998,207

4,1842

1482,3

1001,6

598

80,19

0,2

998,252

4,1839

1482,5

1001,6

598

80,19

0,3

998,298

4,1836

1482,7

1001,6

598

80,19

t = 30,0 °С

0,1

995,649

4,1799

1509,2

797,2

614,4

76,6

0,2

995,693

4,1796

1509,3

797,2

614,4

76,6

0,3

995,738

4,1794

1509,5

797,2

614,4

76,6

t = 40,0 °С

0,1

992,216

4,1794

1528,9

652,7

628,5

73,18

0,2

992,260

4,1791

1529,1

652,7

628,5

73,18

0,3

992,304

4,1789

1529,3

652,7

628,5

73,18

t = 50,0 °С

0,1

988,035

4,1812

1542,6

546,5

640,6

69,93

0,2

988,078

4,1810

1542,8

546,5

640,6

69,93

0,3

988,122

4,1808

1543,0

546,5

640,6

69,93

t = 60,0 °С

0,1

983,195

4,1849

1551,0

466,0

651

66,82

0,2

983,239

4,1847

1551,2

466,0

651

66,82

0,3

983,283

4,1845

1551,4

466,0

651

66,82

t = 70,0 °С

0,1

977,764

4,1901

1554,7

403,5

659,8

63,86

0,2

977,808

4,1899

1554,9

403,5

659,8

63,86

0,3

977,852

4,1897

1555,1

403,5

659,8

63,86

t = 80,0 °С

0,1

971,790

4,1969

1554,4

354,0

667

61,02

0,2

971,835

4,1966

1554,6

354,0

667

61,02

0,3

971,879

4,1964

1554,8

354,0

667

61,02

t = 90,0 °С

0,1

965,309

4,2052

1550,4

314,2

672,8

58,32

0,2

965,355

4,205

1550,6

314,2

672,8

58,32

0,3

965,401

4,2048

1550,8

314,2

672,8

58,32

t = 100,0 °С

0,2

958,395

4,2153

1543,3

281,6

677,2

55,73

0,3

958,442

4,2151

1543,4

281,6

677,2

55,73

* Значение давления рассчитано на линии плавления-затвердевания по уравнению (7).

Библиография

[1]

ГСССД 355-2019

Таблицы стандартных справочных данных. Теплофизические свойства жидкой воды от давления в тройной точке до 0,3 МПа при температурах от 0 °С до 100 °С. - М: ФГУП "ВНИИМС", 2019. - 18 с.


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости