ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗ Пересчет данных состава газовых смесей

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2019

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 «Эталоны и поверочные схемы», подкомитетом ПК 206.5 «Эталоны и поверочные схемы в области измерения физико-химического состава и свойств веществ»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 октября 2019 г. № 1062-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 (vAvw 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

УДК 681.2.089:006.354    ОКС    17.020

Ключевые слова: молярная доля, объемная доля, массовая доля, массовая концентрация, газовая смесь, пересчет, коэффициент сжимаемости

БЗ 12—2019/70

Редактор Л В Коретникова Технический редактор И Е Черепкова Корректор И А Королева Компьютерная верстка ЕО Асташина

Сдано в набор 01.11 2019 Подписано в печать 22 11.2019    Формат 60«84 V_e.    Гарнитура Ариал

Уел печ л 1.40 Уч-иад л. 1.26 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. www.gosti nfo ru i nfo@gos»in fo ru

Содержание
1 Область применения…………………………………………………………………………………………..	……………………..1
	……………………..1
3 Термины, определения и обозначения………………………………………………………………….
4 Методы пересчета……………………………………………………………………………………………….	……………………..2
	…………..4
6 Оценка неопределенности пересчета значений величин……………………………………….	……………………..5
Приложение А (справочное) Коэффициенты сжимаемости веществ…………………………

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗ Пересчет данных состава газовых смесей

State system for ensuring the uniformity of measurements Gas analysis Conversion of gas mixture composition data

Дата введения — 2020—09—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на газовые смеси (далее — смеси) и устанавливает методику взаимного пересчета значений молярной доли, объемной доли, массовой доли и массовой концентрации компонентов.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ 34100.3/ISO/IEC Guide 98-3 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

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    Термины, определения и обозначения

3.1    В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    газовая смесь: Смесь чистых веществ, не вступающих друг с другом в химическую реакцию, находящаяся в газообразном состоянии.

3.1.2    компонент: Чистое вещество в составе смеси.

3.1.3    параметры состояния: Физические величины (давление и температура), характеризующие равновесное состояние газовой смеси.

3.1.4    молярная доля: Отношение количества вещества компонента к количеству вещества смеси.

3.1.5    объемная доля: Отношение объема компонента к объему многокомпонентной смеси.

Примечание — Значение объемной доли зависит от давления и температуры смеси

Издание официальное

3.1.6    массовая доля: Отношение массы компонента к массе смеси.

3.1.7    массовая концентрация: Отношение массы компонента к объему смеси.

Примечание — Значение массовой концентрации зависит от давления и температуры смеси

3.1.8    коэффициент сжимаемости: Отношение объема произвольного количества компонента или смеси при определенных значениях давления и температуры к объему того же количества компонента или смеси при тех же самых значениях давления и температуры, вычисленному по уравнению закона идеального газа.

3.1.9    коэффициент смешения: Отношение объема произвольного количества смеси при определенных значениях давления и температуры к сумме объемов всех компонентов сгиеси до смешения при тех же самых значениях давления и температуры.

3.1.10    вириальные коэффициенты: Коэффициенты, полученные путем разложения в ряд коэффициента сжимаемости в виде степеней параметра состояния.

3.2 В настоящем стандарте использованы следующие обозначения:

Р — давление, Па;

Г—температура, К;

х, — молярная доля ьго компонента;

<р, — объемная доля /-го компонента;

Wj — массовая доля ьто компонента;

Pi — массовая концентрация /-го компонента, кг/м³;

Z, — коэффициент сжимаемости /-го компонента;

Z_s — коэффициент сжимаемости смеси;

R— универсальная газовая постоянная (R = 8,3144598 Дж/(моль К)), Дж/(моль • К);

f_s — коэффициент смешения смеси;

М, — молярная масса /-го компонента, кг/моль;

M_N — молярная масса газа-разбавителя, кг/моль;

M_s — молярная масса шеей, кг/моль;

го — фактор ацентричности;

8(7) — второй молярно-объемный коэффициент. м³/моль;

7_крмт — критическая температура. К;

Г, — приведенная температура. К;

Р_крит — критическое давление, Па.

4 Методы пересчета

4.1 Пересчет между значениями величин

Пересчет значения одной величины в значение другой величины осуществляется при определенных параметрах состояния рассматриваемой смеси.

При известном содержании только определяемого /-го компонента в смеси пересчет значений искомых величин осуществляют путем умножения значений исходных величин на коэффициенты пересчета. указанные в таблице 1.

Таблица 1 — Коэффициенты пересчета значений величин при известном содержании только определяемого компонента смеси

Значение исходной Значение искомой величины величины */ о, % pf */ 1 fs Z, м, a Mi ZS Ms Zs % Zs 1 Zs м, a Mi fsz, fs ■ Ms Zj fs Zj

Окончание таблицы 1

Значение исходной Значение искомой величины величины ч>, ”, P. wi Ms fs MS Z, 1 « Ms м, zsM, Zs Р i Zs fSZ, 1 оМ, и Mt a Ms

Примечание — а =

При известном содержании всех компонентов рассматриваемой смеси (количество компонентов

k = 1…..Л/) коэффициенты пересчета значений величин из таблицы 1 преобразуются в коэффициенты

пересчета, указанные в таблице 2.

Таблица 2 — Коэффициенты пересчета значений величин при известном содержании всех компонентов смеси

Значение исходной величины Значение искомой величины % Pi */ 1 ъ M, и M, N i*kZk кш 1 N Y.*k мк кш 1 N fsl*kZk M P, 1 1 м, a M, zriy к. lz* ZrI%Mk k-l fsz, wi 1 Z> 1 a н w Mr 1% *=1м* #r=1 k=1

Примечание — При выполнении расчетов используют формулы:

N Ms = 2>* w*; *=1 *S .yf*. М$_т^Ч>к мк zs M Zk 7 W , = Y.xk’Zk— ‘S fc-1 Z$ у wk Zk ‘s ms t1

4.2 Пересчет значения величины при различных параметрах состояния

Пересчет значения объемной доли при исходных параметрах состояния (Р, 7) к значению объемной доли при заданных параметрах состояния (Р_мд> Т^_Л) осуществляют по формуле

где ф_; (Р. 7) — значение объемной доли при исходных значениях давления и температуры; ф, (Р_зад. T_w) — значение объемной доли при заданных значениях давления и температуры. Пересчет значения массовой концентрации при исходных параметрах состояния (Р. 7) к значению массовой концентрации при заданных параметрах состояния (Р_мд, 7^) осуществляют по формуле

6 Оценка неопределенности пересчета значений величин

В случае выполнения пересчета мехеду значениями величин согласно 4.1 в бюджете неопределенности по ГОСТ 34100.3 следует учитывать следующие составляющие, связанные с выполнением данного пересчета:

u(M_s) — стандартная неопределенность молярной массы смеси;

u(Z) — стандартная неопределенность коэффициента сжимаемости компонента;

u(Z$) — стандартная неопределенность коэффициента сжимаемости смеси;

u(fg) — стандартная неопределенность аппроксимации единицей коэффициента смешения;

и(М) — стандартная неопределенность молярных масс компонентов;

u(R) — стандартная неопределенность универсальной газовой постоянной.

Для приближенной оценки данных составляющих руководствуются следующими формулами:

(12)

(13)

(14)

где и(х₍) — стандартная неопределенность молярной доли компонента.

В приближенной оценке не учитывают, считая незначимыми, неопределенности u(f_s), u(M_t) и u(R).

Приложение А (справочное)

Коэффициенты сжимаемости веществ

Таблица А. 1 — Коэффициенты сжимаемости веществ

Вещество Формула Мг Г,МОЛЬ Ты<* к w< Па U) Z, Аргон Аг 39,9481 87,28 150,86 48,98 10* 0 0.9993 Арсин AsH3 77.9455 210.67 373 65,5 105 0.0105 0,9896 Трихлорид бора ВС13 117.1680 285.65 451.95 38.71 ю5 0.1505 0.9642 Тетрафторэтилен 100,0148 197.51 306,45 39,44 ю5 0,227 0.9895 Гексафторэтан СЛ 138.0116 194,95 292,8 29,8 10* 0,249 0.9880 Ацетилен с2н2 26.0372 189.35 308.3 61,38 105 0.191 0.9927 1.1-Дифторэтилен W* 64.0340 187.5 302.8 44.6 105 0.136 0.9913 Винилхлорид С2Н3С1 62.4966 259.25 432 56,7 105 0.1 0.9799 1 -Хлор-1.1 -Дифторэтан c2h3cif2 100,4934 263,95 410,29 40,41 ю5 0,231 0.9730 Винилфторид c2h3f 46.0435 200,95 327,8 52,4 105 0,143 0,9904 1,1,1-Трифторэтан c2h3f3 84.0403 225.81 345.88 37.64 10* 0,261 0.9833 Этилен С2Н4 28.0531 169,47 282.34 50.41 ю5 0.086 0.9939 1.1-Дифторэтан c2h4f2 66,0499 249.13 386.44 45.2 105 0,275 0.9796 Оксид этилена с2н4о 44,0525 283.6 469,15 71.9 105 0,197 0.9617 Хлорзтан C2H5CI 64,5126 285,42 460.35 52.7 105 0.19 0.9708 Фторзтан c2h5f 48.0595 235.45 375.31 50,28 ю5 0.22 0.9840 Этан с?н« 30.0691 184.55 305.32 48.72 ю5 0.1 0,9919 Диметиловый эфир с2н6о 46,0685 248.31 400,1 53,7 105 0.2 0.9806 Диметиламин с2н^ 45,0839 280,03 437,2 53,4 105 0.3 0.9630 1-Хлор-1.1.2.2-Тетрафторзтан c2hcif4 136,4743 261,41 400 37,6 105 0.274 0.9725 Гексафторпропилен <Ув 150.0222 243.55 368 29 105 0.205 0.9742 Октафторпропан с/в 188,0190 236.4 345.05 26.8 105 0.327 0.9759 Пропадиен с3н4 40.0637 238,65 394 52,5 105 0,104 0.9815 Метила цетил ен с3н4 40.0637 249,94 402,4 56,3 105 0.212 0.9785 Циклопропан сзнв 42.0797 240.37 397.91 54,95 105 0.127 0.9819 Пропилен ел 42.0797 225.46 364.9 46 105 0.141 0.9847 Пропан С3Н8 44,0956 231,11 369,83 42,48 ю5 0,152 0.9827 Триметиламин C3H$N 59.1104 276.02 433.25 40.73 105 0.209 0.9680 Гептафторпропан c3hf7 170.0286 256.79 374.83 29.12 105 0.355 0.9700 Октафтор-2-бутен СЛ 200,0296 270.36 392 23,3 105 0,292 0.9580 Октафторциклобутан ел 200,0296 267,17 388.37 27,78 105 0,356 0.9643 н-Бутан с4н,о 58,1222 272,65 425.12 37.96 10* 0.2 0.9682 2-метил пропан С4Н10 58.1222 261.43 407.8 36.4 105 0.184 0.9718 1.2-Бутадиен с4н6 54.0903 284 452 43,6 105 0.166 0.9603 1.3-Бутадиен С4Н6 54,0903 268,74 425,37 43,3 105 0,193 0,9709 Этила цетил ен СЛ 54,0903 281,22 443.2 49,5 105 0,247 0.9661 1-Бутен с4н8 56.1062 266.9 419.59 40.2 105 0.187 0.9716 Цис-2-бутен С4Н8 56.1062 276.87 435.58 42.06 105 0.203 0.9666

Окончание таблицы А 7

Вещество Формула M. г/моль w< Па (0 z, Транс-2-бутен с4нв 56,1062 274,03 428,63 41,02 105 0,218 0,9679 Циклобутан С4Н8 56,1062 285,66 459,93 49.8 105 0,185 0,9634 2-метилпропен с4н8 56,1062 266,25 417.9 39,99 10® 0,189 0,9719 2,2-димвтиллропан с5н12 72,1487 282,65 433,8 31,96 10® 0,196 0,9602 Бромхлордифторметан CBrCIF2 165,3629 269,14 426,15 42,54 105 0,187 0,9721 Бромтрифторметан CBfF3 148,9098 215,26 340,15 39,7 105 0.17 0,9856 Дихл орд ифторметан cci2f2 120,9104 243,36 384,95 41,25 10® 0,18 0,9794 Хлортрифтормвтан CCIF3 104,4573 296,97 471,2 44,08 10s 0,189 0,9622 Тетрафторметан cf4 88,0042 145,09 227,5 37,4 10® 0,179 0,9961 Хлорметан ch3ci 50,4860 248,93 416,25 66,8 10® 0,153 0,9840 Фгорметан CH3F 34,0329 194,82 317,42 58,75 10® 0,198 0,9921 Метан сн4 16,0425 111,66 190,56 45,99 10® 0,012 0,9981 Метил меркаптан CH4S 48.1100 279,11 469,95 72.3 10® 0,158 0,9682 Метиламин ch5n 31,0573 266,82 430,05 74,6 10® 0,281 0,9679 Дихлорфторметан CHCIjF 102,9200 282,05 451,58 51,84 10® 0,205 0,9717 Хлордифторметан chcif2 86,4669 232,32 369,3 49.71 10® 0,219 0,9846 Трифторметан CHF3 70,0138 191,09 299,01 48,16 10® 0,264 0,9920 Хлор Cl2 70,9030 239,12 417,15 77,11 10® 0,069 0,9871 Оксид углерода CO 28,0100 81.7 132,92 34,99 10® 0.0663 0,9997 Диоксид углерода co2 44,0094 194,7 304,19 73,82 10® 0,2276 0,9945 Карбонилсульфид COS 60,0775 223 378,8 63,49 10® 0,097 0,9880 Дейтерий °2 2,0141 23,65 38.35 16,64 10® -0,1449 1,0006 Фтор F2 37,9968 84,95 144.12 51.72 10® 0,053 0,9996 Водород H2 2,0160 20,39 33,18 13,13 10® -0,215 1,0007 Сероводород H2S 34,0835 212,8 373,53 89,63 10® 0,0942 0,9912 Хлористый водород HCI 36,4595 188,15 324,65 83,1 10® 0,1315 0,9942 Гелий He 4,0026 4,22 5.2 2,28 10® -0,39 1,0008 Криптон Kr 83,7982 119,8 209,35 55,02 10® 0 0,9978 Азот «г 28,0137 77,34 126,2 34,6 10® 0,0377 0,9998 Оксид диазота n2o 44,0131 184,67 309,57 72.45 10® 0,1408 0.9942 Неон Ne 20,1798 27,09 44,4 26,53 10® -0,0395 1,0005 Трифторид азота NF3 71,0021 144,09 234 44,61 10® 0,12 0,9963 Аммиак NH3 17,0308 239,72 405,65 112,8 10® 0,2526 0,9778 Оксид азота NO 30,0063 121,38 180,15 64,8 10® 0,5829 0,9997 Кислород °2 31,9988 90,19 154,58 50,43 10® 0,0222 0,9993 Фосфин PH3 33.9977 185,41 324,75 65,4 10® 0,0452 0,9929 Гексафторид серы s^e 146,0579 209,25 318,69 37,6 10® 0,2151 0,9875 Тетрафторид кремния SiF4 104,0786 187,15 259 37,2 10® 0,3858 0,9938 Силан SiH4 32,1169 161 269,7 48,4 10® 0,0938 0,9945 Диоксид серы so2 64,0663 263,13 430,75 78,84 10® 0,2453 0,9835 Ксенон Xe 131,2936 165,03 289,74 58,4 10® 0 0,9944