ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

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

Издание официальное

Москва Стенда ртинформ 2019

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. № 1097-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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)

©Стандартинформ, оформление. 2019

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

Окончание таблицы 8

р. МПа р-з км/г3 «р. »Дж и-1 К”1 W. мс-1 Р. мкПа с Я. мВтм-’К-1 t 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

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 «ВНИ-ИМС», 2019 —18 с.

УДК 546.212; 536.71 006.354    ОКС 07.030

Ключевые слова: Государственная система обеспечения единства измерений, стандартные справочные данные, жидкая вода, термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности и статическая диэлектрическая проницаемость

Ю

Редактор НА Аргунове Технический редактор ИЕ Черепкова Корректор О В Лазарева Компьютерная верстка Е О Аствшина

Сдано в набор 11.11 2019 Подписано в печать 26 12 2019 Формат 60-84 V_e. Гарнитура Ариал

Уел печ л 1.86    У^-издл1.58.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» для комплектования Федерального информационного фонда

стандартов. 117418 Москва. Нахимовский пр-т, д 31. к. 2. wwwgostinfo ru info^gostinfo ги

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки....................................................................................................................................1

3    Общие положения........................................................................................................................................1

4    Термодинамические свойства..........................................................................................

5    Вязкость..............................................................................................................................

6    Теплопроводность.............................................................................................................

7    Статическая диэлектрическая проницаемость...............................................................

8    Расчет вязкости, теплопроводности и статической диэлектрической проницаемости

при давлениях, отличных от р₀.........................................................................................

9    Стандартные справочные значения теплофизических свойств воды...........................

Библиография.......................................................................................................................

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

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

Дата введения — 2020—03—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные, содержащие значения плотности р, изобарной теплоемкости с_р. скорости звука w. коэффициента динамической вязкости р и коэффициента теплопроводности X. а также статической диэлектрической проницаемости £ 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 р. изобарной теплоемкости с_р, скорости звука w, коэффициента динамической вязкости р и коэффициента теплопроводности X, а также статической диэлектрической проницаемости £ 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).

Издание официальное

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

ПТ Р) = f₀ (Г. р₀) + А/(7| р₀) (р-Ро).

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

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

w=f_w[{f,<Tp)} )■

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 д. удельного объема v и изотермической производной удельного объема по давлению

vp»(dv/ap) Т^:

(    з    4

9о ■ д(Ро.Т) = ^RTR ^С1 ^{+ С}2^{Т + с}3*^|п* ⁺ Х^а,«^{л +} Х*>,Р^т

V    1-1    м

от /10    10    Л

Vo « v(po.r) = ^U_{5 +} £з,«". ₊    :

Ро \    j.6    »-5    /

Vpo ^mVp(P0'^T)=^t[ X^a/«ⁿ' ⁺    •

Po V/-11    /-11

где R = 461.51805 Джкг^-1К^-1, T_R = 10 К. а безразмерные коэффициенты а,. Ь_г с, и показатели степеней л₍ и т, приведены в таблице 1. Величины т. а и |1 представлены в виде

где Т — температура. К: Т_а - 593 К. а Т_ь = 232 К.

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.

Таблица1 — Коэффициенты и показатели степеней уравнений (1) — (3)

Уравнения i п, /п, ь, с, (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 —

Окончание таблицы 1

Уравнения 1 п, т, «1 ь, с, 6 4 2 6.74458446Е+3 -1.53195665Е-2 — 7 5 3 -2.225216Q4E+5 3.11337859Е-2 — 8 7 4 1.00231247Е+8 -4,23546241 Е-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 1.0627293ЕИ -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 — -4.8510Ю1Е-5 — Примечание — Запись уЕ ♦ л необходимо интерпретировать как у 10t/\

Таблица 2 — Термодинамические свойства жидкой воды при р0

Свойства Соотношения Удельная изобарная теплоемкость [получено из уравнения (1)] срО = -Г^ = -Я ^ dT2 3 4 Сз + 'Хл- to + 1)a.<t','+2 + И + *2 /-1 Z-1 vT= (0у/0Т)р [получено из уравнения (2)] dv0 YmMA'”'*1) VT0 = ~TZr = — 2.niaia ~ dr Po{f* Ы5 ) * vTT я (d2v/9T*)p [получено из уравнения (2)] d\ R Xnzto+1)ai«,'+2+Xmzto/+1)b/Pm'>2| l/=6 /=5 ) * Ур т = >)2v/<)p<)T [получено из уравнения (3)) Vo- ifr = 4f Iw'*1- I'"AH"'*’] °' Ad V/.h /.и ) Скорость звука ‘v'o=[-‘'o/(v'po + Mo/Cpo)]12 •Производные урГОнужнытолькодля расчета термодинамических свойств придавлениях, 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=Cpo-^rro(p-^j) Удельный объем V = VQ + VP0(P-P0)_

Окончание таблицы 3

Свойства Соотношения Плотность р = Mv vr = (dv/dT)n VT =vT0+vpT0{P~ Ро) vp = (dvldp)r vp = vpO + vppo(p-Po)' где Vpp0 = 3.2410-'°RTrIP* Скорость звука ( , -.TV2 Примечание — Размерность св — 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 К <Т< 373,15 К; р,<р< 0.3 МПа.    (5)

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

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

^П( рЧ = — (а,0 + a₂i>^1,5 + а₃0³ + a₄i>³⁵ + а₅д⁴ + вед⁷⁵),    (6)

где i> = (1 - 77Т_с), Т_с= 647,096 К, р_с= 22,064 МПа;

а, = -7.85951783. а₂ = 1.84408259. а₃ = -11.7866497. а₄ = 22.6807411. а₅ = -15.9618719. а₆= 1.80122502.

Давление плавления р_т рассчитывают по уравнению (7). см. (1J

з

к = 1₊£а,(1-еЧ,    (7)

/-1

где гг = pjp'. О = T/Т при Т = Т,= 273,16 К ир' = р,= 611.657 Па;

Т₍ и р₍ - это значения температуры и давления в тройной точке.

Коэффициенты а, и показатели степеней b, имеют следующий вид: а, = 0.119539337-10⁷    ft,    =    0.300000 10¹

а₂ = 0.808183159 10⁵    ft₂    =    0.257500 10²

а₃ = 0.333826860 10⁴    ft₃    =    0.103750 1 0³.

Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95 %) расчетных значений термодинамических свойств: плотности 5р = Др/р, скорости звука 8w = Aw/w и изобарной теплоемкости Ъс_р = Д<ус_р определяют в соответствии с оценками, приведенными в (1]:

р = Pq. 0 <, t < 86 °С р*Ро. 0 < f < 100 р = Pq. 86 £ f £ 100 °С

0.005 %. p=p_Q,0Zt< 77 °С 0.1%. p*Pq, OSfiSlOOX 0.1%. p= Pq, 77 St £100 ^cC

5c_p = 0.1 %— для всей области.

7 Статическая диэлектрическая проницаемость

7.1 Уравнение для расчета при р₀

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

(Ю)

Т

300K'

Коэффициенты е, и показатели степеней f_t приведены в таблице 6.

T а б л и ц а 6 — Коэффициенты е, и Г, для уравнения (10)

i в, 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 К S Т 5 373.15 К.

Расширенные неопределенности (с доверительной вероятностью 95 %) расчетных значений диэлектрической проницаемости бе определяют в соответствии с оценкой, приведенной в [1J: 5с = 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 (р. X) свойств, а также диэлектрической проницаемости воды приведены в таблицах 7 и 8.

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

Г. Ро- Р'. , W. М". X'. 'С МПа КГ М"3 кДж-кг1-К-1 м-сг1 мкПа-с мВт мг’ К-1 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 7.3851 Е-03 992.175 4.1796 1528.7 652,7 628,5 73.18

Окончание таблицы 7

t. Рс■ Р'. ср W'. И'. X'. •с МПа кг м-3 кДж кг1 К"1 м с-1 мкПа с м8т м-1 К*1 f 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 р-КГ КГ3 кДж кг’-К"1 W. м-с-1 М. мкПа с X. мВт м-’-К"1 « 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 Г = 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 "С 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 I 977,764 | 4,1901 | 1554,7 | 403,5 | 659,8 | 63,86