open
Про систему
  • Друкувати
  • PDF
  • DOCX
  • Копіювати скопійовано
  • Надіслати
  • Шукати у документі
Чинна

МІНІСТЕРСТВО ЕКОНОМІЧНОГО РОЗВИТКУ І ТОРГІВЛІ УКРАЇНИ

НАКАЗ

24.09.2012  № 1050

Про затвердження Методики розрахункового визначення ізобарної теплоємності рідких н-алканів C1 - C20 і водню на лінії насичення в інтервалі температури від потрійної точки до критичної

З метою реалізації заходів з виконання Державної програми розвитку еталонної бази на 2011 - 2015 роки, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 22.12.2010 № 1165, НАКАЗУЮ:

1. Затвердити Методику розрахункового визначення ізобарної теплоємності рідких н-алканів C1 - C20 і водню на лінії насичення в інтервалі температури від потрійної точки до критичної (далі - Методика), що додається.

2. Головному центру Державної служби стандартних довідкових даних про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів (державне підприємство "Всеукраїнський державний науково-виробничий центр стандартизації, метрології, сертифікації та захисту прав споживачів") забезпечити реєстрацію та видання Методики в установленому порядку.

3. Контроль за виконанням цього наказу покласти на заступника Міністра - керівника апарату Павленка В.П.

Міністр

П.О. Порошенко



ЗАТВЕРДЖЕНО
Наказ Міністерства
економічного розвитку
і торгівлі України
24.09.2012 № 1050

МЕТОДИКА
розрахункового визначення ізобарної теплоємності рідких н-алканів C1 - C20 і водню на лінії насичення в інтервалі температури від потрійної точки до критичної

1. Призначення і галузь застосування

Методика призначена для розрахункового визначення ізобарної теплоємності рідких н-алканів з кількістю атомів вуглецю в молекулі від 1 до 20 і водню на лінії насичення (лінії рівноважного співіснування рідини і пари) в інтервалі температури від потрійної точки до критичної. Похибка Методики - на рівні похибки експериментальних даних (границі відносної похибки від δ = ± 1,5% (при зведеній температурі τ 0,95) до δ = ± 20% (при 0,98 τ 1)). Для користування Методикою достатньо інформації про кількість атомів вуглецю n у молекулі н-алкану і температуру критичної точки. У молекулі водню n = 0.

Методика як основа узагальненого методу та її програмна реалізація призначені для розрахунку ізобарної теплоємності на лінії насичення будь-яких речовин у рідкому стані: нафтопродуктів, н-алканів, водню, води, азоту, діоксиду вуглецю, ізобутану, ізопентану тощо.

2. Перелік умовних позначень і скорочень

Перелік умовних позначень і скорочень, які використовуються в Методиці:

ДССДД - Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів;

T - абсолютна температура, K;

TС - температура в критичній точці, K;

Tнк - температура нормального кипіння при P = 0,101325 МПа, K;

Tтр - температура в потрійній точці, K;

τ = T/TС - зведена температура;

ρ - густина, кг/м3;

ρс - густина в критичній точці, кг/м3;

P - тиск насиченої пари, МПа;

Pc - тиск у критичній точці, МПа;

π = P/Pc - зведений тиск;

M - молярна маса;

R - молярна газова стала 8,314472 Дж/(моль × K);

ϖ - фактор ацентричності Пітцера;

a, b, c, d, q, g, h - коефіцієнти рівняння для теплоємності рідини на лінії насичення;

Cp - ізобарна теплоємність, Дж/моль/K;

δM - похибка розрахункових даних за рахунок неадекватності моделі, %;

Cp0 - ізобарна теплоємність ідеального газу, Дж/моль/K;

ΔCp(ρ, T) - інтегральна ізобарна теплоємність, Дж/моль/K.

Індекси:

к, c - критична точка;

s - крива співіснування (лінія насичення);

0 - ідеальний (розріджений) газ;

експ, exp - експериментальне значення;

розр, calc - розрахункове значення.

3. Алгоритм розрахунку ізобарної теплоємності рідини і базові дані

Ізобарна теплоємність рідини на лінії насичення визначається за формулою:

(1)

де

C0p(T)

- ізобарна теплоємність ідеального газу (ідеально-газова теплоємність), що залежить тільки від температури, оскільки тиск при цьому близький до нуля;


ΔCР(ρ, T)

- інтегральна ізобарна теплоємність речовини, яка обчислюється за допомогою єдиних фундаментальних рівнянь стану і диференціальних рівнянь термодинаміки.

Аналітична форма рівнянь Методики наведена в Методиці ДССДД 10-2006 "Методика розрахункового визначення густини рідких н-алканів (C1 - C94) і водню на лінії кипіння" (далі - ДССДД 10-2006), затвердженій наказом Державного комітету України з питань технічного регулювання та споживчої політики від 17.08.2006 № 252, яка дає можливість описувати з експериментальною точністю густину та ізобарну теплоємність будь-яких речовин у рідкому стані в усьому діапазоні температур співіснування рідкої і парової фаз при невеликій кількості параметрів, відповідає всім теоретичним вимогам, у тому числі при наближенні до критичної точки. При деякій зміні у функції F(q, τ) рівняння може бути використане для точного опису інших властивостей речовин на лінії кипіння, таких як тиск насиченої пари - Методика ДССДД 7-2005 "Методика розрахункового визначення тиску насиченої пари н-алканів (C1 - C50) і водню на лінії кипіння" (далі - ДССДД 7-2005), затверджена наказом Державного комітету України з питань технічного регулювання та споживчої політики від 27.12.2005 № 376, в'язкість і теплопровідність - Методика ДССДД 12-2008 "Методика розрахункового визначення теплопровідності рідких н-алканів C1 - C25 на лінії насичення", затверджена наказом Державного комітету України з питань технічного регулювання та споживчої політики від 29.01.2009 № 48.

Інтегральна ізобарна теплоємність рідини на лінії насичення обчислюється за формулою:

(2)

де

ΔCР(p, T)

- інтегральна ізобарна теплоємність рідини на лінії насичення, Дж/моль/K;


CPc

- ізобарна теплоємність рідини в критичній точці, Дж/моль/K;


- температура критичної точки, K;


τ = T/Tк

- зведена температура.

Універсальна функція F(q, τ) у формулі (2) однакова для всіх речовин:

(3)

Функція (3) стає універсальною тільки за умови однакових і сталих значень коефіцієнтів q і (1-β) для властивості та для всіх речовин.

При високих значеннях температури (τ > 0,75) функція (3) забезпечує фізично правильний опис поведінки густини рідини в безпосередній близькості до критичної точки рідини-пари з критичним показником β = 0,339, отже: (1-β) = 0,661.

Ізобарна теплоємність ідеального (розрідженого) газу C0p(T) визначається за формулою:

(4)

Коефіцієнти формул (2) і (3) Cpc, g, h, a, b, c, d, q та формули (4) C0pc, h0, a0, b0, c0 є індивідуальними для кожної речовини; Cpc - значення ізобарної теплоємності в критичній точці, Дж/моль/К; C0pc - експериментальне значення ізобарної теплоємності розрідженого газу при критичній температурі Tc, Дж/моль/К.

Коефіцієнти формул (2) і (3) подані як функція числа атомів вуглецю в молекулі n, знайдені шляхом апроксимації експериментальних даних нелінійним методом, і їх обчислюють за формулами (5) - (12), значення наведено в таблиці 1:

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

де r = (10/n).

Таблиця 1

Коефіцієнти рівняння (2) для розрахунку ізобарної теплоємності рідких параводню (n = 0), н-алканів (C1 - C10) і води на лінії насичення

n

Cpc
Дж/моль/K

a х 10

b

c

d

q

g х 10

h х 10

0

460,6418

290,4453

-43,69799

45,30512

3,028668

1,114646

-132,8776

3,529742

1

3449,943

7,173784

2,603992

27,89405

12,41862

1,095079

7,425553

4,658833

2

3131,201

55,89261

-5,845754

30,84756

11,84289

1,140222

48,54996

2,848969

3

4642,220

73,43526

-9,326594

35,96867

13,74559

1,257681

61,27707

3,057446

4

2983,789

41,40899

-4,063865

28,94410

11,55163

1,161039

35,87646

3,059966

5

1943,916

28,42525

-1,976860

23,75767

9,500433

1,095545

25,03461

2,800041

6

3611,002

30,40570

-2,297683

27,80014

12,16243

1,144546

28,10411

3,366661

7

5323,212

40,20421

-3,885686

30,73632

13,04136

1,137029

36,20849

3,287425

8

4028,417

36,16462

-3,647375

28,69408

11,89635

1,135949

33,10031

3,524691

9

3947,338

35,55814

-3,605490

27,96178

11,74437

1,124654

32,45095

3,527356

10

3876,194

35,02424

-3,568431

27,32256

11,61006

1,114646

31,88089

3,529742

11

3812,942

34,54818

-3,535235

26,75691

11,48989

1,105669

31,37383

3,531902

12

3756,099

34,11922

-3,505199

26,25075

11,38127

1,097537

30,91797

3,533874

H2O

2349,336

13,75845

0,2656560

24,79869

10,44799

1,125420

19,23047

5,457646

N2

2173,880

4,328707

1,915525

21,78823

10,13650

1,079286

5,707587

8,242108

CO2

4139,516

4,747694

1,804904

27,26873

12,80247

1,151719

4,747694

2,669328

iC4

2167,344

136,9033

-13,02492

31,98884

8,529009

1,002414

99,35985

2,612885

iC5

7163,488

49,55239

0,4222966

34,46042

13,34231

1,100626

3,911110

2,693340

Коефіцієнти формули (4) подані як функція числа атомів вуглецю в молекулі n, знайдені шляхом апроксимації експериментальних даних нелінійним методом, і їх обчислюють за формулами (13) - (17), значення наведено в таблиці 2:

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

Таблиця 2

Значення коефіцієнтів формули (4) для розрахунку ізобарної теплоємності ідеального (розрідженого) газу для параводню (n = 0), н-алканів і води від потрійної точки до критичної

N

C0pc
Дж/моль/K

h0

a0 · 105

b0 · 105

c0 · 105

TC, K

Параводень 0*

20,82096

3,716514

-130,6360

644,5567

336,1376

33,15

Параводень 0'**

20,82096

4,903337

-87681,64

295251,9

-603766,2

33,15

1

33,44638

0,2383357

3817,248

-5192,804

5001,971

190,564

2

53,35495

0,4793389

-32416,23

104129,2

-1461,001

305,32

3

87,95302

0,9088599

-18221,06

107631,3

-5029,080

369,825

4

131,0716

1,096863

-16112,64

106530,5

-9428,344

425,12

5

174,0700

3,560801

-15038,99

108893,8

-13987,06

469,70

6

220,1322

3,026921

-9981,041

101331,7

-14646,60

507,60

7

266,8760

6,399614

-10362,09

103648,0

-25923,88

540,20

8

314,8132

7,094738

-7265,886

97350,63

-26189,67

568,70

9

363,3264

5,681702

-6333,053

95359,99

-28447,15

594,60

10

413,0249

4,657941

-5600,562

93613,83

-30630,93

617,70

iC4

126,5080

0,8934453

-14018,00

108639,4

-9046,378

407,81

iC5

171,9900

3,664834

-3221,598

92507,76

-8459,630

460,35

CO2

37,41336

16,69001

-8787,327

49005,82

-3470,089

304,128

N2

6,956172

1,162749

-2,298644

14,47926

3,672454

126,207

H2O

36,86835

0,8139181

-6328,695

25049,60

1736,421

647,096

__________
* Для параводню 0 наведено значення коефіцієнтів при T 21 K.
** Для параводню 0' наведено значення коефіцієнтів при 21 < T 40 K.

Значення температури критичної точки ТС наведено відповідно до ДССДД 7-2005, ДССДД 10-2006.

4. Похибка Методики

Похибка Методики - на рівні похибки експериментальних даних (границі відносної похибки від δ = ± 1,5% (при τ < 0,95) до δ = ± 20% (при 0,98 τ 1)). Порівняння дослідних і розрахункових даних ізобарної теплоємності ідеального (розрідженого) газу н-алканів, водню і води наведено у таблиці 3.

Таблиця 3

Похибка методики. Порівняння дослідних і розрахункових даних ізобарної теплоємності ідеального (розрідженого) газу н-алканів, водню і води

n

Кількість експериментальних точок

Діапазон T, K

CKB, %

CAB, %

CB, %

ERRmax, %

Tmax, K

0

8

14 - 21

0,4318

0,3342

0,0014

0,718

15

0

19

22 - 40

0,0018

0,0016

0

0,003

30

1

15

110 - 250

0,0114

0,0099

0

-0,019

250

2

27

100 - 400

0,0291

0,0225

0,0001

0,0633

150

3

21

100 - 500

0,0475

0,0405

0

-0,0787

240

4

19

150 - 510

0,0524

0,0464

0,0001

-0,0856

170

5

17

210 - 530

0,0660

0,0547

0,0001

0,1136

530

6

17

260 - 580

0,1011

0,0874

0,0001

0,1700

580

7

19

190 - 550

0,1124

0,0981

0,0002

0,1856

210

8

18

240 - 580

0,1435

0,1224

0,0001

0,2272

240

9

15

280 - 560

0,3008

0,2335

0,1982

0,4920

400

10

19

290 - 650

0,4008

0,3168

0,2665

0,6539

650

12

21

290 - 690

0,4532

0,3971

0,0127

0,6538

410

16

6

200 - 800

0,6667

0,5333

-0,1793

-0,9084

300

18

3

300 - 800

1,2274

0,9518

-0,5862

-1,3130

400

H2O

51

285 - 785

0,0044

0,0036

0

-0,0116

785

__________
Примітка.



Перелік умовних позначень і скорочень, які використовуються в таблиці 3:
n - кількість атомів вуглецю в молекулі речовини;
ERRmax - максимальна відносна похибка, %, при температурі Tmax, K;


- середнє абсолютне відхилення, %;


- систематичне відхилення, %;


- середнє квадратичне відхилення, %,


де N - кількість дослідних (розрахункових) точок у діапазоні температури;


- відносне відхилення в точці, %.

Заступник директора
департаменту
технічного регулювання -
начальник управління
з питань стандартизації
та оцінки відповідності











С.В. Алексеєв

  • Друкувати
  • PDF
  • DOCX
  • Копіювати скопійовано
  • Надіслати
  • Шукати у документі

Навчальні відео: Як користуватись системою

скопійовано Копіювати
Шукати у розділу
Шукати у документі

Пошук по тексту

Знайдено: