ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ (ГСССД)

Разрешаю на депонирование И.о. генерального директора ФГУГТ ‘ХТДНДАРТИ11ФОРМ" xS-—    В.Е.    Галкин

“ С2 ^п uachSU 2011 г.

УДК 534.2

ТАБЛИЦЫ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ

ПРЕДЕЛЬНЫЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. СКОРОСТЬ ЗВУКА В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР -50...400 *С И ДАВЛЕНИЙ 0,1...600 МПа

ГСССД 259-2011

Москва - 2011

РАЗРАБОТАНЫ ФГУП XT АНД АРТИ ПФОРМ” с участием специалистов Государственного образовательным учреждением высшего профессионального образования «Курский государственный университет» (КГУ).

Авторы: докт. физ.-мат. наук Ю.А. Неручев, канд. физ.-мат. наук В.В. Зотов, канд. физ.-мат. наук Ю.Ф. Мелихов, канд. физ.-мат. наук Г.А. Мельников, канд. физ.-мат. наук В. Н. Всрвейко, канд. физ.-мат. наук В. В. Мелентъев, канд. физ.-мат. наук М.В. Вервейко, канд. физ.-мат. наук М.Ф. Болотников, канд. физ.-мат. наук О С. Рышкова

РЕКОМЕНДОВАНА К АТТЕСТАЦИИ Российским научно-техническим центром информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия (ФГУП “ СТАНДАРТ И НФОРМ”)

ОДОБРЕНА экспертной комиссией в составе:

д-ра техн. наук В. В. Рощупкина, д-ра физ.-мат. наук Д. Л. Богданова, д-ра физ.-мат. наук, В. М. Полунина, канд. техн. наук П. В. Попова

АТТЕСТОВАНА Российским научно-техническим центром информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия (ФГУП «СТАН-Д APT И НФОР М”) 02 июня 2011 г. (протокол № 7д.)

2

		233	86.6	260	122.5	287	121.7	313	113.9
				261	115.7	288	115.5	314	108.4
				262	108.9	289	109.5	315	102.0
				263	101.5	290	102.9	316	95.9
				264	93.1	291	95.5	317	89.8
				265	85.3	292	89.4	318	83.4
				266	76.5	293	82.5	319	77.7
						294	75.0	320	67.8

II

				м/с
/, °с	//-декан	°С	//-декан	/, °С	н- ундекан	и °с	//- ундекан
20	1254.9	300	268.7	20	1280.2	300	329.5
30	1215.2	305	249.6	30	1240.3	305	312.4
40	1176.7	310	229.7	40	1207.8	310	295.0
50	1139.4	315	209.2	50	1164.2	315	277.4
60	1100.2	320	188.0	60	1128.1	320	259.3
70	1064.7	321	183.6	70	1092.1	325	241.0
80	1025.8	322	179.2	80	1055.7	330	222.1
90	990.3	323	174.7	90	1019.9	335	202.6
100	953.3	324	170.3	100	986.5	340	182.4
ПО	918.1	325	165.7	110	950.8	345	160.9
120	884.0	326	161.5	120	916.9	346	156.5
130	849.3	327	156.5	130	882.8	347	152.0
140	814.9	328	151.8	140	850.6	348	147.5
150	781.3	329	147.1	150	816.2	349	142.9
160	747.2	330	142.4	160	782.1	350	138.1
170	712.9	331	137.7	170	749.8	351	133.6
180	679.2	332	132.8	180	716.3	352	128.6
190	646.1	333	127.4	190	684.2	353	123.3
200	612.8	334	122.5	200	652.0	354	118.3
210	579.7	335	117.3	210	620.6	355	113.6
220	546.3	336	112.5	220	588.0	356	108.3
230	512.7	337	106.9	230	557.0	357	103.0
240	479.6	338	101.3	240	525.0	358	97.5
250	446.0	339	96.0	250	493.2	359	92.0
260	411.8	340	90.2	260	461.1	360	86.0
270	377.4	341	84.3	270	428.8	361	80.4
280	342.3	342	78.3	280	396.1	362	74.1
290	306.2	343	71.9	290	363.3	363	67.6

12

			и.	м/с
/, °с	//-додекан	°С	//-додекан	/, °С	//-додекан	°С	//-додекан
20	1296.0	170	775.3	325	294.2	368	134.0
30	1258.0	180	744.0	330	277.5	369	129.7
40	1220.8	190	713.1	335	260.4	370	124.7
50	1182.3	200	681.6	340	242.9	371	120.1
60	1145.9	210	651.1	345	225.0	372	115.5
70	1110.8	220	620.9	350	206.4	373	110.7
80	1075.1	230	590.1	355	187.2	374	105.8
90	1038.9	240	559.8	360	167.7	375	100.8
100	1004.2	250	529.4	361	163.6	376	95.3
110	971.0	260	499.2	362	159.5	377	90.4
120	937.2	270	468.5	363	155.4	378	85.4
130	905.5	280	437.8	364	151.3	379	79.9
140	871.1	290	406.5	365	146.9	380	74.1
150	840.2	300	374.8	366	143.0	381	68.0
160	807.3	310	343.2	367	138.5

13

//-гексадекан
°С	и, м/с	/, °С	и, м/с	°С	и, м/с	1, °С	и, м/с	/, °С	и, м/с
20	1356.6	150	917.6	280	552.9	394	245.1	420	166.8
30	1318.2	160	889.4	290	526.3	396	239.4	422	160.2
40	1283.9	170	858.7	300	500.2	398	233.6	424	153.5
50	1248.6	180	830.9	310	474.3	400	227.9	426	146.6
60	1209.6	190	801.4	320	447.5	402	222.1	428	139.7
70	1175.2	200	774.2	330	420.6	404	216.2	430	132.5
80	1142,0	210	745.6	340	393.8	406	210.3	432	125.3
90	1106,0	220	715.7	350	367.1	408	204.3	434	117.8
100	1074.2	230	688.8	360	339.4	410	198.3	436	110.3
ПО	1043.9	240	661.3	370	312.6	412	192.2	438	102.5
120	1009.4	250	633.8	380	285.2	414	186	440	94.6
130	979.9	260	606.7	390	256.4	416	179.7
140	950.2	270	579.6	392	250.8	418	173.3

15

ДЕПОНИРОВАННАЯ РУКОПИСЬ

УДК 534.2

Таблицы стандартных справочных данных ГСССД 259-2011. Предельные и ароматические углеводороды. Скорость звука в диапазоне температур -50.. 400 С и давлений 0.1. .600 МПа / Неручев Ю.А., Зотов В.В., Мелихов Ю.Ф., Мельников Г.А., Вервейко В.Н., Мелентьев В.В., Вервейко М.В., Болотников М.Ф., Рышкова О.С.; Росс, научи.-технич. центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия.: М., 2011.-91 с.: Ил. - 5; Табл. - 70; Библиогр. назв. 29 - Рус. 18 назв. Деп. в ФГУП “СТАН-Д APT И НФОР М" 02.06.2011 г., №857 - 2011кк.

Представлены достоверные экспериментальные значения скорости звука в предельных и ароматических углеводородах в широком интервале параметров состояния в жидкой и паровой фазах на линии насыщения и в однофазной области в зависимости от давления.

Авторы:_Ю.А.    Неручев

_В. В. Зотов

_Ю.Ф.    Мелихов

_Г.А. Мельников

_В.Н. Вервейко

_ В. В. Мелентьев _М.В.    Вервейко.

М.Ф. Болотников _ О.С. Рышкова

4

Оглавление

1.    Пояснительная записка........................................................... 6

2.    Стандартные справочные данные о скорости звука в жидкой и паро

вой фазах предельных и ароматических углеводородов на линии насыщения.......................................................................... 8

2.1.    Стандартные справочные данные о скорости звука в предельных

углеводородах и их галогенозамещенных на линии насыщения.......    10

2.2.    Стандартные справочные данные о скорости звука в ароматических

углеводородах и их галогенозамещенных на линии насыщения.......    22

2.3.    Стандартные справочные данные о скорости звука в ряду предельных и ароматических углеводородов вблизи критической точки......    28

3.    Стандартные справочные данные о скорости звука в ряду предель

ных ароматических углеводородов в однофазной области в зависимости от давлен ия................................................................ 34

3.1. Стандартные справочные данные о скорости звука в предельных углеводородах и их галогенозамещенных в зависимости от давления.... 35

3.2. Стандартные справочные данные о скорости звука в ароматических

углеводородах и их галогенозамещенных в зависимости от давления. 52

4.    Приложение.......................................................................... 66

4.1.    Методика измерения скорости УЗ и оценка    погрешности............... 66

4.2.    Характеристические свойства предельных линейных и ароматических углеводородов............................................................... 68

4.3.    Сравнение результатов измерений скорости звука в жидкой фазе пре

дельных линейных углеводородов на линии насыщения и под давлением с литературными данными............................................ 72

4.4.    Экспериментальные значения скорости звука в жидкой фазе галогенозамещённых предельных углеводородов    на    линии    насыщения......    81

4.5. Значения коэффициентов полиномов для расчёта скорости звука в ряду жидких предельных линейных углеводородов (на линии насыщения, включающей критическую область) и их моногалогено-замещённых (на линии насыщения в интервале температур

5

1. Пояснительная записка

Надежные данные о теплофизических свойствах жидкостей крайне необходимы для различных отраслей современной науки и техники. Поэтому в последние годы в разных странах заметно активизировалась работа по созданию баз данных теплофизических свойств технологически важных веществ (TRC, Scientific & Technical information Network, NIST WEBBOOK, ИВТАН-ТЕРМО, ОРГАНИКА и др.).

Скорость звука является одним из наиболее информативных параметров вещества, с помощью которого совместно с данными о плотности, давлении насыщенного пара, теплоемкости и др., можно получить достоверную информацию об упругих, теплофизических, структурных, релаксационных и других физико-химических свойствах вещества. Именно этим объясняется возросший интерес к экспериментальным данным по скорости звука в жидких и газообразных средах.

Несмотря на это, экспериментальные данные по скорости звука на линии насыщения в широкой области температур, включающей критическую точку, и в однофазной области при высоких давлениях, полученные российскими исследователями и признанные научным сообществом, до сих пор не систематизированы и не стандартизованы.

В предыдущей работе - Методика ГСССД МЭ 155-2009 «Методика измерения скорости звука и плотности в жидких и газообразных средах в широком диапазоне параметров состояния импульсно-фазовым методом» представлено подробное описание эффективных и точных импульсно-фазовых ультразвуковых методик измерения скорости УЗ в жидкой и паровой фазах вещества и его плотности в жидком состоянии в широком интервале параметров состояния (от- 100 до + 400 °С и от0.1 до 600 МПа)».

В настоящей работе представлены результаты экспериментальных измерений скорости звука в предельных и ароматических углеводородах и их гало-генозамещенных. Приведенные здесь экспериментальные данные по скорости звука были получены усилиями большого числа исследователей в течение последних сорока лет на основе единой методики, использующей разработанный в КГУ им пульс но-фазовый метод фиксированного расстояния. Данный метод позволяет использовать малые объемы вещества проводить измерения скорости УЗ, практически не возмущая исследуемую среду, и работать в широкой области параметров состояния, включающей область, примыкающую к критической точке, при сравнительно высокой точности результатов измерений. Приводимые значения скорости звука характеризуют широкий круг технически важных веществ и в настоящее время являются наиболее достоверными в сравнении с данными, имеющимися в научной и справочной литературе. Краткое

описание методики измерения скорости УЗ и оценка погрешности представленных результатов приведены в Приложении.

Предельные углеводороды (парафины) представляют собой наиболее простой ряд органических соединений, молекулы которых состоят из атомов углерода и водорода. Особое место в этом ряду занимают н-парафины (н-алканы), имеющие линейную цепочечную структуру молекул.

В жидком состоянии н-алканы обладают однотипным ближним порядком и часто служат моделью простейшей конденсированной системы.

Ароматический ряд соединений начинается с бензола. Молекулы бензола имеют циклическую структуру в виде правильного плоского шестиугольника, в вершинах которого находятся атомы углерода. Шесть атомов водорода удерживаются атомами углерода вблизи вершин шестиугольника ковалентными связями.

Особый интерес представляют предельные и ароматические углеводороды, в молекулах которых один или несколько водородных атомов замешены атомами галогена Замещение атома водорода на атомы фтора, хлора, брома, йода приводит к некоторому изменению молекулярной структуры. Расстояния между атомами в молекуле также несколько изменяются, однако форма остова молекулы остается прежней. Указанные вещества широко используются в высокоэффективных процессах производства новых органических соединений.

7

2. Стандартные справочные данные о скорости звука в жидкой н паровой фазах предельных и ароматических углеводородов на линии насыщения

Скорость звука в ряду предельных и ароматических углеводородов измерялась многими авторами, однако большинство измерений относится к неширокому интервалу температур, охватывающему узкую область положительных или отрицательных температур. Акустические свойства галогенозамещенных углеводородов ранее, за редким исключением, практически не изучались. Эго, по-видимому, связано с техническими трудностями, возникающими из-за их высокой химической активности и термической нестабильности.

Для исследований использовались жидкости марки ХЧ или ЧДА, предоставленные отечественными и зарубежными фирмами. Их чистота контролировалась измерениями плотности, показателя преломления и температуры кипения до и после проведения эксперимента.

Исследования температурной зависимости скорости звука вблизи критической точки представляют особый интерес. При приближении к критической точке резко возрастает температурный коэффициент скорости звука, а величины скорости звука и адиабатической сжимаемости принимают экстремальные значения. Термодинамическая теория Д. В. Гиббса и Л. Д. Ландау, успешно развиваемая И. И. Новиковым [1, 2], приводит к выводу о том, что в критической точке скорость звука принимает нулевое значение.

Используемый в лаборатории молекулярной акустики Курского гос-университета для измерений скорости звука импульсно-фазовый метод позволил достаточно близко подойти к критической точке. В результате удалось провести регистрацию скорости звука практически на всей кривой равновесия в жидкой и паровой фазах для большого числа веществ. Однако за 2-3 градуса до критической точки поглощение ультразвуковых волн было столь велико, что ультразвуковой импульс полностью поглощался средой уже на расстоянии 2-3 мм от излучателя.

Результаты, полученные для насыщенной жидкости и для пара (насыщенного и перегретого с    Для    Т>    У'кр),    являются    уникальными.    Данные

по скорости звука для критической области, приведенные в таблицах NIST для н-алканов, не являются экспериментальными значениями. Они рассчитаны с помощью эмпирического многопараметрического уравнения состояния. Тем не менее, они находятся в хорошем согласии с экспериментальными значениями, приведенными в справочных таблицах..

Систематические измерения скорости звука на линии насыщения в указанных выше веществах проводили Неручев Ю. А., Зотов В. В., Мельни-

8

ков Г. А., Шахов А. В., Болотников М. Ф., Рышкова О. С. Перечень публикаций указанных авторов приведен в [3].

Полученные указанными авторами значения скорости ультразвука на линии насыщения в жидкой и паровой фазах для бездисперсной области частот приведены в представленных ниже таблицах. Величины скорости УЗ, приведенные в таблицах, являются значениями, интерполированными к целочисленным температурам по трем экспериментальным точкам с помощью интерполяционной формулы Лагранжа:

+ u(tj i)    «2-*i)(h-*b)

Суммарная погрешность измерений скорости звука на линии насыщения при температурах, далеких от критической, в жидкой фазе составляла 0.1 %, в паровой фазе -0.3 %; и возрастала до 1 % вблизи критической точки.

Сравнение с данными других авторов, оценка погрешности представленных величин скорости УЗ и характеристики исследованных веществ [4, 5] приведены в Приложении.

9

Таблица 1. Стандартные справочные данные о скорости звука в предельных углеводородах на линии насыщения (С5 - С>, жидкая фаза)

//. м/с /, °с //- /, °С //- 1. °С //- Л °С //- 1. °С //- пентан гексан гептан октан нонан -80 1534.1 -80 1585.7 - 80 1623.3 -80 — - 80 — -60 1430.7 -60 1483.6 -60 1520.4 -60 — -60 — -40 1327.4 -40 1382.5 -40 1422.5 -40 1452.2 -40 1487.8 -20 1226.5 -20 1284.7 -20 1329.2 -20 1364.1 -20 1397.8 0 1128.2 0 1190.5 0 1239.8 0 1278.0 0 1310.6 20 1031.7 20 1099.2 20 1153.3 20 1193.3 20 1226.9 40 935.9 40 1010.2 40 1068.9 40 1111.4 40 1148.4 60 839.8 60 921.1 60 984.8 60 1030.5 60 1068.7 80 743.6 80 833.8 80 903.3 80 951.3 80 993.4 100 647.1 100 746.9 100 821.2 100 874.1 100 918.3 ПО 598.8 ПО 704.1 ПО 781.7 ПО 836.1 ПО 881.2 120 550.4 120 659.5 120 740.9 120 798.3 120 845.1 130 500.8 130 616.0 130 700.8 130 760.9 130 808.7 140 450.7 140 573.2 140 660.0 140 723.2 140 773.4 150 398.7 150 529.4 150 619.9 150 685.4 150 738.0 160 344.2 160 484.8 160 580.2 160 647.2 160 702.9 170 287.4 170 439.3 170 540.0 170 610.5 170 666.2 175 257.2 180 393.0 180 499.6 180 572.9 180 631.1 180 225.3 190 345.4 190 458.6 190 535.9 190 596.1 181 218.7 200 295.6 200 416.6 200 498.2 200 560.9 182 212.0 210 242.5 210 373.8 210 460.5 210 525.6 183 205.1 215 214.1 220 330.0 220 422.0 220 490.4 184 198.2 220 183.7 230 284.5 230 382.7 230 455.1 185 191.1 221 177.3 240 236.3 240 342.4 240 419.0 186 184.0 222 170.9 245 210.5 250 301.2 250 382.3 187 176.6 223 164.3 250 183.5 260 258.0 260 344.6 188 169.3 224 157.7 251 177.9 270 211.9 270 309.1 189 161.6 225 150.9 252 172.1 275 187.5 280 267.1 190 153.8 226 143.9 253 166.4 280 161.6 290 225.3 191 145.7 227 136.7 254 160.6 281 156.1 295 203.3 192 137.3 228 129.3 255 154.6 282 150.7 300 180.7 193 128.7 229 121.6 256 148.5 283 145.1 305 156.3 194 119.6 230 112.7 257 142.3 284 139.4 310 130.4 195 109.8 231 104.3 258 135.8 285 133.6 311 124.8 196 99.6 232 95.4 259 129.3 286 127.7 312 119.4

10