izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-2-9-15izmertech-1754Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИGENERAL PROBLEMS OF METROLOGY AND MEASUREMENT TECHNIQUESМетодика построения уравнения состояния и термодинамических таблиц для хладагента нового поколенияMethodology for constructing the equation of state and thermodynamic tables for a new generation refrigeranthttps://orcid.org/0000-0001-7488-4193КолобаевВ. А.KolobaevV. A.

Виктор Александрович Колобаев

Москва

Viktor A. Kolobaev

Moscow

kolobaev@vniims.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0428-9625РыковС. В.RykovS. V.

Сергей Владимирович Рыков

 Санкт-Петербург

Sergey V. Rykov

St. Petersburg

togg1@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7718-9660КудрявцеваИ. В.KudryavtsevaI. V.

Ирина Владимировна Кудрявцева

Санкт-Петербург

Irina V. Kudryavtseva

neva0175@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8919-9797УстюжанинЕ. Е.UstyuzhaninE. E.

Евгений Евгеньевич Устюжанин

Москва

Evgeniy E. Ustyuzhanin

 Moscow

evgust@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-8435-4356ПоповП. В.PopovP. V.

Петр Васильевич Попов

Москва

 

Peter V. Popov

Moscow

p.popov@vniims.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4694-6590РыковВ. А.RykovV. A.

Владимир Алексеевич Рыков

Санкт-Петербург

 

Vladimir A. Rykov

St. Petersburg

rykov-vladimir@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9873-1009СвердловА. В.SverdlovA. V.

Александр Викторович Свердлов

Санкт-Петербург

 

Aleksandr V. Sverdlov

St. Petersburg

asverdlov@mail.ruКозловА. Д.KozlovA. D.

Александр Дмитриевич Козлов

 Москва

Alexander D. Kozlov

St. Petersburg

kozlov@vniims.ruВсероссийский научно-исследовательский институт метрологической службыРоссияRussian Research Institute for Metrological ServiceRussian FederationНациональный исследовательский университет ИТМОРоссияITMO UniversityRussian FederationНациональный исследовательский университет ИТМОRussian FederationНациональный исследовательский университет «МЭИ»РоссияNational Research University “MPE”Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт метрологической службыРоссияRussian Research Institute for Metrological Service,Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт метрологической службыРоссияITMO UniversityRussian Federation20212106202302915Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1754

Разработано единое фундаментальное уравнение состояния 2,3,3,3-тетрафторпропена (R1234yf) – озонобезопасного хладагента четвёртого поколения и предложен метод построения уравнения. Данное уравнение в области газа переходит в уравнение состояния вириального вида, а в окрестности критической точки удовлетворяет требованиям современной масштабной теории критических явлений и переходит в масштабное уравнение Вайдома. На основе единого фундаментального уравнения состояния в соответствии с ГОСТ Р 8.614-2018 «ГСИ. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения» разработаны стандартные справочные данные ГСССД 380-2020 о плотности, энтальпии, изобарной теплоёмкости, изохорной теплоёмкости, энтропии и скорости звука R1234yf в диапазонах температур 230–420 К и давлений 0,1–20 МПа. Выполнено сопоставление расчётных значений равновесных свойств с наиболее надёжными экспериментальными данными, полученными в известных лабораториях мира, и табличными данными, полученными на основе известных фундаментальных уравнений состояния R1234yf. Оценены неопределённости табулированных данных для давления насыщенного пара, плотности, энтальпии, изобарной теплоёмкости, изохорной теплоёмкости, энтропии и скорости звука 2,3,3,3-тетрафторпропена – стандартные относительные неопределённости по типам А, В, суммарная стандартная относительная и расширенная неопределённости. Полученные в работе результаты показывают, что предложенное единое фундаментальное уравнение состояния адекватно описывает равновесные свойства R1234yf в заявленном выше диапазоне параметров состояния.

A unified fundamental equation of state 2,3,3,3-tetrafl uoropropene (R1234yf) has been developed, a fourth-generation ozone safe refrigerant, and a method for constructing the equation has been proposed. In the gas region, this equation transforms into the virial equation of state, and in the vicinity of the critical point it satisfies the requirements of the modern large-scale theory of critical phenomena and transforms into the Widom scale equation. On the basis of a single fundamental equation of state in accordance with GOST R 8.614-2018, standard reference data (GSSSD 380-2020) on the density, enthalpy, isobaric heat capacity, isochoric heat capacity, entropy and sound velocity of R1234yf in the temperature range from 230 K to 420 K and pressures from 0.1 MPa to 20 MPa. A comparison of the calculated values of equilibrium properties with the most reliable experimental data obtained in the famous of the world, and tabular data obtained on the basis of the known fundamental equations of state R1234yf. Uncertainties of tabulated data for saturated vapor pressure, density, enthalpy, isobaric heat capacity, isochoric heat capacity, entropy and speed of sound of 2,3,3,3-tetrafl uoropropene are estimated – standard relative uncertainties by type A, B, total standard relative and expanded uncertainties. The results obtained in the work show that the proposed unified fundamental equation of state adequately describes the equilibrium properties of R1234yf in the range of state parameters stated above.

стандартные справочные данные2333-тетрафторпропентермодинамические свойствафундаментальное уравнение состояниянеопределённостьэнергия Гельмгольцаstandard reference data2333-tetrafl uoropropenethermodynamic propertiesfundamental equation of stateuncertaintyHelmholtz energyReferencesMontreal protocol on substances that deplete the ozone layer. 2010 report of the refrigeration, air conditioning and heat pumps technical options committee, 2010 assessment, pp. 4–14.Montreal protocol on substances that deplete the ozone layer. 2010 report of the refrigeration, air conditioning and heat pumps technical options committee, 2010 assessment, pp. 4–14.Kano Y., Kayukawa Y., Fujii K., Sato H., Int. J. Thermophys., 2010, vol. 31, pp. 2051–2058. https://doi.org/10.1007/s10765-010-0885-7Kano Y., Kayukawa Y., Fujii K., Sato H., Int. J. Thermophys., 2010, vol. 31, pp. 2051–2058. https://doi.org/10.1007/s10765-010-0885-7Di Nicola G., Polonara F., Santori G., J. Chem. Eng. Data, 2010, vol. 55, pp. 201–204. https://doi.org/10.1021/je900306vDi Nicola G., Polonara F., Santori G., J. Chem. Eng. Data, 2010, vol. 55, pp. 201–204. https://doi.org/10.1021/je900306vDi Nicola C., Di Nicola G., Pacetti M., Polonara F., Santori G., J. Chem. Eng. Data, 2010, vol. 55, pp. 3302–3306. https://doi.org/10.1021/je100102qDi Nicola C., Di Nicola G., Pacetti M., Polonara F., Santori G., J. Chem. Eng. Data, 2010, vol. 55, pp. 3302–3306. https://doi.org/10.1021/je100102qTanaka K., Higashi Y., Akasaka R., J. Chem. Eng. Data, 2010, vol. 55, pp. 901–903. https://doi.org/10.1021/je900515aTanaka K., Higashi Y., Akasaka R., J. Chem. Eng. Data, 2010, vol. 55, pp. 901–903. https://doi.org/10.1021/je900515aQiu G., Meng X., Wu J., J. Chem. Thermodynamics, 2013, vol. 60, pp. 150–158. https://doi.org/10.1016/j.jct.2013.01.006Qiu G., Meng X., Wu J., J. Chem. Thermodynamics, 2013, vol. 60, pp. 150–158. https://doi.org/10.1016/j.jct.2013.01.006Fedele L., Bobbo S., Groppo F., Brown J. S., Zilio C., J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, pp. 2608–2612. https://doi.org/10.1021/je2000952Fedele L., Bobbo S., Groppo F., Brown J. S., Zilio C., J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, pp. 2608–2612. https://doi.org/10.1021/je2000952Gao N., Jiang Y., Wu J., He Y., Fluid Phase Equilibria, 2014, vol. 376, pp. 64–68. https://doi.org/10.1016/j.fl uid.2014.05.029Gao N., Jiang Y., Wu J., He Y., Fluid Phase Equilibria, 2014, vol. 376, pp. 64–68. https://doi.org/10.1016/j.fl uid.2014.05.029Richter M., McLinden M. O.; Lemmon E. W., J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, pp. 3254–3264. https://doi.org/10.1021/je200369mRichter M., McLinden M. O.; Lemmon E. W., J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, pp. 3254–3264. https://doi.org/10.1021/je200369mYang Z., Kou L., Mao W., Lu J., Zhang W., Lu J., J. Chem. Eng. Data, 2014, vol. 59. pp. 157–160. https://doi.org/10.1021/je400970yYang Z., Kou L., Mao W., Lu J., Zhang W., Lu J., J. Chem. Eng. Data, 2014, vol. 59. pp. 157–160. https://doi.org/10.1021/je400970yZhong Q., Dong X., Zhao Y., Wang J., Zhang H., Li H., Guo H., Shen J., Gong M., J. Chem. Thermodynamics, 2018, vol. 125, pp. 86–92. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.05.022Zhong Q., Dong X., Zhao Y., Wang J., Zhang H., Li H., Guo H., Shen J., Gong M., J. Chem. Thermodynamics, 2018, vol. 125, pp. 86–92. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.05.022Yin J., Zhao G., Ma S., Int. J. Refrig., 2019, vol. 107, pp. 183–190. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.08.008Yin J., Zhao G., Ma S., Int. J. Refrig., 2019, vol. 107, pp. 183–190. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.08.008Lukawski M. Z., Ishmael M. P. E., Tester J. W., J. Chem. Eng. Data, 2018, vol. 63, pp. 463–469. https://doi.org/10.1021/acs.jced.7b00946Lukawski M. Z., Ishmael M. P. E., Tester J. W., J. Chem. Eng. Data, 2018, vol. 63, pp. 463–469. https://doi.org/10.1021/acs.jced.7b00946Lago S., Giuliano Albo P. A., Brignolo S., J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, pp. 161– 163. https://doi.org/10.1021/je100896nLago S., Giuliano Albo P. A., Brignolo S., J. Chem. Eng. Data, 2011, vol. 56, pp. 161– 163. https://doi.org/10.1021/je100896nTanaka K., Higashi Y., Int. J. Refrig., 2010, vol. 33, pp. 474–479. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.10.003Tanaka K., Higashi Y., Int. J. Refrig., 2010, vol. 33, pp. 474–479. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.10.003Fedele L., Brown J. S., Colla L., Ferron A., Bobbo S., Zilio C., J. Chem. Eng. Data, 2012, vol. 57, pp. 482–489. https://doi.org/10.1021/je201030gFedele L., Brown J. S., Colla L., Ferron A., Bobbo S., Zilio C., J. Chem. Eng. Data, 2012, vol. 57, pp. 482–489. https://doi.org/10.1021/je201030gAkasaka R., Tanaka K., Higashi Y., Int. J. Refrig., 2010. vol. 33, pp. 52–60. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.09.004Akasaka R., Tanaka K., Higashi Y., Int. J. Refrig., 2010. vol. 33, pp. 52–60. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.09.004Kudryavtseva I. V., Rykov V. A., Rykov S. V., Ustyuzhanin E. E., J. Phys. Conf. Ser., 2018, vol. 946, p. 012118. https://doi.org/10.1088/1742-6596/946/1/012118Kudryavtseva I. V., Rykov V. A., Rykov S. V., Ustyuzhanin E. E., J. Phys. Conf. Ser., 2018, vol. 946, p. 012118. https://doi.org/10.1088/1742-6596/946/1/012118Rykov S. V., Rykov V. A., Kudryavtseva I. V., Ustyuzhanin E. E., Sverdlov A. V., Mathematica Montisnigri, 2020, vol. 47, pp. 124–136. https://doi.org/10.20948/mathmontis-2020-47-11Rykov S. V., Rykov V. A., Kudryavtseva I. V., Ustyuzhanin E. E., Sverdlov A. V., Mathematica Montisnigri, 2020, vol. 47, pp. 124–136. https://doi.org/10.20948/mathmontis-2020-47-11Kozlov A. D., Lysenkov V. F., Popov P. V., Rykov V. A., J. Eng. Phys. Thermophys., 1992, vol. 62, no 6, pp. 611–617. https://doi.org/10.1007/BF00851887Kozlov A. D., Lysenkov V. F., Popov P. V., Rykov V. A., J. Eng. Phys. Thermophys., 1992, vol. 62, no 6, pp. 611–617. https://doi.org/10.1007/BF00851887Benedek G. B., In polarisation matie et payonnement, livre de Jubile en l’honneur du proff esor A. Kastler, Presses Universitaires de Paris, Paris, 1968, p. 71.Benedek G. B., In polarisation matie et payonnement, livre de Jubile en l’honneur du proff esor A. Kastler (Presses Universitaires de Paris, Paris). 1968, p. 71.Rykov V. A., Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Sverdlov A. V., J. Phys. Conf. Ser., 2017, vol. 891, p. 012334. https://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012334Rykov V. A., Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Sverdlov A. V., J. Phys. Conf. Ser., 2017, vol. 891, p. 012334. https://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012334Widom B., J. Chem. Phys., 1965, vol. 43, pp. 255–262. https://doi.org/10.1063/1.1696618Widom B., J. Chem. Phys., 1965, vol. 43, pp. 255–262. https://doi.org/10.1063/1.1696618Ма Ш. Современная теория критических явлений: Пер. с англ. А. Н. Ермилова, А. М. Курбатова. М.: Мир. 1980. 298 с.Ma Sh. Modern Theory of Critical Phenomena, New York, Roudedge, 1980. 298 p.Рыков С. В., Кудрявцева И. В., Рыков В. А., Свердлов А. В. // Вестник Международной академии холода. 2020. № 2. С. 79–85. https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-2-79-85Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Rykov V. A., Sverdlov A. V., Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda, 2020, no. 2. pр. 79–85 (in Russian). https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-2-79-85Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Rykov V. A. J. Phys. Conf. Ser., 2019, vol. 1385, p. 012014. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1385/1/012014Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Rykov V. A. J. Phys. Conf. Ser., 2019, vol. 1385, p. 012014. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1385/1/012014Mares R., Profous O., Sifner O. Int. J. Thermophys., 1999, vol. 20, pp. 933–942. https://doi.org/10.1023/A:1022647605881Mares R., Profous O., Sifner O. Int. J. Thermophys., 1999, vol. 20, pp. 933–942. https://doi.org/10.1023/A:1022647605881

The authors declare that there are no conflicts of interest present.