Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 8.811-2012 "Государственная система обеспечения единства измерений. Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1456-ст)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 8.811-2012
"Государственная система обеспечения единства измерений. Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1456-ст)

State system for ensuring the uniformity of measurements. Psychrometric tables. Constitution, content, calculating correlations

ОКС 17.020; 17.240

Дата введения - 1 марта 2014 г.
Взамен ГОСТ 8.524-85

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 Разработан Федеральным государственным бюджетным учреждением "Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова" (ФГБУ "ГГО") Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и Восточно-Сибирским филиалом Федерального государственного унитарного предприятия "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (Восточно-Сибирский филиал ФГУП "ВНИИФТРИ") Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

2 Внесен Управлением по метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 Утвержден и введен в действие Постановлением Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1456-ст

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1456-ст"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на психрометрические таблицы, предназначенные для определения значений одной или нескольких величин, характеризующих влажность воздуха и других газовых смесей, по значениям температуры воздуха (или другой газовой смеси) и температуры смоченного термометра, полученным в результате измерений влажности психрометрическим (испарительно-температурным) методом в диапазоне температур от минус 20 °С до плюс 90 °С, относительной влажности от 1 % до 100 %, пределом допускаемой погрешности определяемых величин, эквивалентным интервалу дискретизации температуры смоченного и сухого термометров.

Стандарт обязателен для применения при разработке программ и средств вычислительной техники, реализующих функции психрометрических таблиц, т.е. при вычислении величин, характеризующих влажность, по измеренным значениям температуры сухого и смоченного термометров психрометра.

Стандарт устанавливает состав, построение, содержание таблиц, основные расчетные соотношения и значения входящих в них параметров согласно [1], [2].

Стандарт соответствует Техническому регламенту Всемирной метеорологической организации (ВМО) N 49 согласно документу [3], рекомендациям ВМО N 8 в части, касающейся описаний зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры согласно документу [4], в том числе учитывающими использование международной температурной шкалы IST 90 согласно документу [5], и в части определений термодинамической температуры точки росы, вида психрометрической формулы, вычислений относительной влажности и дефицита насыщения водяного пара по отношению к воде, а также релизу IAPWS-09 в части оценки неопределенности значений давления насыщенного водяного пара в функции температуры.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин

ГОСТ 8.547-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений влажности газов

ГОСТ 112-78 Термометры метеорологические стеклянные. Технические условия

ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная. Параметры

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 18321-73 Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции

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 и определения

В настоящем стандарте использованы термины с определениями в соответствии с [1], [2], единицы физических величин - в соответствии с ГОСТ 8.417, а также:

эквивалентное давление - расчетная величина, позволяющая учитывать конкретное действительное значение психрометрического коэффициента при пользовании психрометрическими таблицами.

4 Построение и содержание психрометрических таблиц

4.1 Психрометрические таблицы представляют в виде номинальных (базовых) таблиц, которые в зависимости от требований потребителя и методики выполнения измерений влажности дополняют таблицами поправок.

4.2 Номинальные таблицы являются табулированной формой выражения номинальной статической характеристики измерительного преобразования средств измерения влажности, основанного на психрометрическом методе измерения влажности. Их рассчитывают для принятого номинального значения психрометрического коэффициента и номинального значения общего (суммарного) давления паровоздушной (парогазовой) смеси при различных сочетаниях значений температуры сухого и смоченного термометров.

4.3 Для области отрицательных значений температуры смоченного термометра номинальные таблицы рассчитывают также в предположении твердой фазы воды (льда) на резервуаре смоченного термометра и в предположении, что агрегатное состояние (фаза) на резервуаре смоченного термометра неизвестно.

4.4 При построении номинальных таблиц в зависимости от требований потребителя рассчитывают значения одной или нескольких величин, характеризующих влажность воздуха (газа), - парциальное давление водяного пара, относительную влажность, точку росы, дефицит влажности (дефицит насыщения), массовую долю или массовое отношение влаги, энтальпию и др.

4.5 При расчете таблиц интервалы дискретизации температуры сухого и смоченного термометров устанавливают равными, исходя из точности измерений этих величин и требуемой точности, определяемым по таблицам величин, характеризующих влажность.

4.6 Диапазон измерения температуры паровоздушной (парогазовой) смеси и ее относительной влажности устанавливают, исходя из требований потребителя, но в пределах, указанных во вводной части.

4.7 Номинальные значения психрометрического коэффициента и общего давления устанавливают, исходя из наибольшей вероятности их реализации.

4.8 Номинальные значения психрометрического коэффициента и общего давления, а также фазовое состояние воды на резервуаре смоченного термометра, для которых рассчитывают номинальные таблицы, указывают в сопроводительной части таблиц (например, в заголовке или в пояснительном тексте).

4.9 Примеры построения и содержания номинальных психрометрических таблиц при типографском издании и при нанесении на щитки психрометров приведены в приложениях А, Б.

4.10 Если методика выполнения измерений психрометрами не предусматривает учета отличия психрометрического коэффициента и общего давления от их номинальных значений, принятых при расчете базовой таблицы (например при эксплуатации психрометров с таблицей на щитке), то ее не снабжают таблицей поправок.

4.11 Если методика выполнения измерений психрометрами предусматривает учет лишь отличия действительного значения общего давления от номинального значения, то таблицы снабжают соответствующей таблицей поправок по форме, приведенной в приложении В. При этом за давление принимают действительное значение общего давления.

4.12 Если методика выполнения измерений психрометрами предусматривает учет отличия действительного значения общего давления и нормированного значения психрометрического коэффициента психрометра конкретного типа от принятых при расчете таблицы номинальных значений этих величин, то ее снабжают соответствующей таблицей совокупных поправок по форме приведенной в приложении Г.

4.13 Если методика выполнения измерений психрометрами предусматривает учет отличия действительных значений общего давления и психрометрического коэффициента (например, конкретного экземпляра психрометра известного типа, используемого для прецизионных измерений) от номинальных значений этих величин, принятых при расчете базовой психрометрической таблицы, то, в дополнение к таблице поправок по 4.11, ее снабжают таблицей промежуточной величины - эквивалентного давления, приведенной в приложении Д.

Совокупную поправку находят из таблицы приложения В, принимая в качестве давления эквивалентное давление из таблицы приложения Д, соответствующее известным действительным значениям общего давления и психрометрического коэффициента.

Варианты, изложенные в 4.10-4.12, по отношению к 4.13 являются частными случаями.

4.14 Психрометрические таблицы снабжают описанием, в котором приводят сведения об их точности, составе сухой части анализируемой парогазовой смеси (например, воздуха), а также правилами применения их с числовыми примерами. Эти сведения излагают во вводной части и приложениях при издании таблиц в виде книжного блока или в соответствующих разделах нормативно-технической и эксплуатационной документации на психрометр, если психрометрические таблицы входят в ее состав или нанесены на щитки приборов. Помимо указанных сведений, в зависимости от требований, психрометрические таблицы дополняют таблицами давления насыщенного водяного пара для однокомпонентной и для многокомпонентной системы (например, для смеси с воздухом при нормальных условиях), а также таблицами повышающих коэффициентов для определения давления насыщенного водяного пара, находящегося в газовой смеси заданного состава (в соответствии с приложениями Е и Ж).

4.15 Соответствие психрометрических таблиц требованиям настоящего стандарта устанавливают органы государственной метрологической службы. При издании этих таблиц в виде книжного блока их сопровождают подзаголовком, удостоверяющим это соответствие. Во всех других случаях, указанных в 4.14, его удостоверяют в соответствующих разделах нормативно-технической и эксплуатационной документации на психрометр.

4.16 При разработке психрометрических таблиц следует руководствоваться требованиями, излагаемыми в основополагающих стандартах ГСС, ГСИ, ЕСПД, ЕСКД и других, устанавливающих порядок разработки и утверждения нормативно-технических документов.

5 Расчетные соотношения

5.1 Зависимость парциального давления водяного пара е в гектопаскалях, находящегося в газовой смеси, от измеряемых величин выражают в общем случае формулой

,

(1)

где - давление насыщенного водяного пара в многокомпонентной системе, находящегося в термодинамическом равновесии с конденсированной фазой воды при плоской поверхности раздела фаз, имеющей температуру , гПа;

Р - общее давление парогазовой смеси, гПа;

t - температура парогазовой смеси (температура сухого термометра), °С;

- температура поверхности раздела фаз, т.е. испаряющей поверхности (температура смоченного термометра), °С;

А - психрометрический коэффициент для парогазовой смеси с известным стандартом ее сухой части (например, воздуха стандартного состава) в предположении, что вода на резервуаре смоченного термометра в жидком состоянии, °С^-1;

а - коэффициент, учитывающий зависимость от температуры удельной теплоты фазового превращения конденсированной фазы воды в пар и других величии, входящих в выражение для психрометрического коэффициента, °С^-1; сведения о значениях а для воды и льда приведены в приложении Ж;

k - коэффициент, учитывающий агрегатное состояние конденсированной фазы воды на резервуаре смоченного термометра. Для воды в жидком состоянии - k_w = 1 Для воды в твердом состоянии (лед) - k_i равен отношению удельной теплоты фазового превращения жидкой воды в пар при 0 °С к удельной теплоте фазового превращения льда в пар при той же температуре (см. приложение Ж).

5.2 Давление Е_c() насыщенного водяного пара в многокомпонентной системе (т.е. в парогазовой смеси, например в воздухе стандартного состава) рассчитывают по формуле

,

(2)

где - давление насыщенного водяного пара в однокомпонентной системе, находящегося в термодинамическом равновесии с конденсированной фазой воды (в жидком или твердом состоянии) при плоской поверхности раздела фаз, имеющей температуру , гПа;

- повышающая функция влажного воздуха/газа, зависящая от его общего давления, температуры поверхности раздела фаз, агрегатного состояния конденсированной воды и рода сухой части парогазовой смеси. Значения функции f приведены в приложении Ж; для однокомпонентной системы f = 1.

5.3 Давление насыщенного водяного пара Е_w() в гектопаскалях в однокомпонентной
системе, находящейся в термодинамическом равновесии с жидкой фазой воды при плоской поверхности раздела фаз, имеющей температуру , рассчитывают по формуле интерполяции экспериментально полученных значений E_w для различных значений .

До получения таких данных с указанием оценок погрешности и включения их в ГСССД РФ, в качестве ССД о теплофизических свойствах воды и водяного пара, для метеорологических приложений используют только формулу для Е_w(), приведенную в приложении И.

Для всех других случаев наряду с формулой приложения И допускается применять (с обязательным информированием об этом во всех конструкторских, программных, эксплуатационных и иных документах) до введения новой международной температурной шкалы ITS формулу для Е_w90() приложения К настоящего стандарта.

5.4 Давление насыщенного водяного пара Е_i() в гектопаскалях в однокомпонентной системе, находящегося в термодинамическом равновесии с твердой фазой воды (льдом) при плоской поверхности раздела фаз, имеющей температуру , рассчитывают по формуле интерполяции экспериментально полученных значений E_i для различных значений .

До получения таких данных с указанием оценок погрешности и включения их в ГСССД РФ, в качестве ССД о теплофизических свойствах воды и водяного пара для метеорологических приложений используют только формулу для Е_i(), приведенную в приложении И.

Для всех других случаев наряду с формулой приложения И допускается применять (с обязательным информированием об этом во всех конструкторских, программных, эксплуатационных и иных документах) до введения новой международной температурной шкалы ITS формулу для Е_i90() приложения К настоящего стандарта.

5.5 При расчете значений парциального давления для номинальных психрометрических таблиц, когда вода на резервуаре в жидком состоянии, применяют формулу

,

(3)

где w - индекс, соответствующий значению величин, относящихся к жидкой фазе воды;

- номинальное значение психрометрического коэффициента, °С^-1 (см. приложение Л);

- номинальное значение общего давления, гПа.

Если вода на резервуаре в твердом состоянии (лед), то применяют формулу

,

(4)

где i - индекс, соответствующий значению величин, относящихся к твердой фазе воды.

Если агрегатное состояние воды на резервуаре смоченного термометра неизвестно (см. 4.3), то вычисление е выполняют по формуле

,

(5)

где , - значения е, полученные по формулам (3) и (4).

Значения k_i и a_w приведены в приложении Ж.

5.6 Точку росы t_d и точку льда (инея) t_i в парогазовой смеси определяют соответственно из соотношений

,

(6)

где и

,

(7)

где

5.7 Относительную влажность парогазовой смеси в процентах определяют по формуле

,

(8)

где е - давление водяного пара в воздухе/газе, рассчитанное по формуле (3) или (4) или (5);

- давление насыщенного водяного пара в воздухе/газе при тех же общем давлении Р и температуре определяют из соотношений (2) и указанных в 5.3, принимая  = t (в том числе и при отрицательных значениях t).

5.8 Дефицит парциального давления водяного пара (дефицит насыщения) вычисляют по формуле

.

(9)

5.9 Поправку е к парциальному давлению водяного пара для случаев, указанных в 4.11 и 4.13, когда вода на резервуаре смоченного термометра в жидком состоянии, рассчитывают по формуле

,

(10)

где Р - действительное значение общего давления парогазовой смеси для 4.11 и эквивалентное для 4.13, и по формуле

,

(11)

когда вода на резервуаре смоченного термометра - в твердом состоянии (лед).

Когда агрегатное состояние воды на резервуаре смоченного термометра неизвестно, поправку е рассчитывают по формуле

.

(12)

5.10 Поправку е к парциальному давлению водяного пара для 4.11 рассчитывают по формуле

,

(13)

где - нормированное значение психрометрического коэффициента для психрометра конкретного типа, °С^-1 (см. приложение Л),

- действительное значение общего давления смеси, гПа и по формуле

,

(14)

когда вода на поверхности резервуара смоченного термометра - в твердом состоянии (лед).

5.11 Эквивалентное давление Р_э для случаев, указанных в 4.13, рассчитывают по формуле

,

(15)

где - действительное (фактическое) значение психрометрического коэффициента, °С^-1 (см. приложение Л).

5.12 Интервалы дискретизации (шага) величин при расчете поправок по вышеприведенным формулам устанавливают, используя наименьшие значения, полученные по нижеследующим формулам для принятых областей задания входящих в них величин

,

(16)

,

(17)

,

(18)

,

(19)

где , , , , - соответственно, интервалы дискретизации температуры смоченного термометра (задают), психрометрической разности и давления (по 4.12 и 4.13), действительных значений психрометрического коэффициента и общего давления смеси (по 4.13);

- приращение давления насыщенного водяного пара при изменении температуры от до  + , равное Е( + ) - E().

Примеры установления интервалов дискретизации приведены в приложении Л.

5.13 Значения величин, получаемые при расчетах номинальных таблиц и таблиц поправок, округляют, устанавливая число значащих цифр таким, чтобы эквивалентная погрешность округления не превышала половины интервала дискретизации температуры смоченного термометра.

5.14 Для определения поправок при отличии действительного значения психрометрического коэффициента и общего давления смеси от их номинальных значений, принятых при расчете номинальных таблиц, допускается применять другие расчетные соотношения и способы (например номограммы), если эти соотношения и способы обеспечивают не меньшую точность при обработке результатов измерений по сравнению с установленными в стандарте.

5.15 При вычислении величин, характеризующих влажность, на программируемых микрокалькуляторах или с применением микропроцессоров, встроенных в средства измерения влажности, допускается использовать другие формулы, если оценена и сообщена в пользовательской документации их погрешность по отношению к формулам, установленным в стандарте.

Примеры таких формул приведены в приложении М.

ГАРАНТ:

Нумерация приложений приводится в соответствии с источником

Библиография

[1] Рекомендации по межгосударственной стандартизации	Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения
РМГ 29-99
[2] Рекомендации по межгосударственной стандартизации	Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения влажности веществ. Термины и определения
РМГ 75-2004
[3]	Technical Regulation. - Volume I. - General Meteorological Standards and Recommended Practices. - WMO. Geneva. - Switzerland. - N 49. - Basic Documents N 2. - 1988
[4]	Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. - WMO. - N 8. - 2008
[5]	Sonntag D. Important new Values of the Physical Constants of 1986, Vapour Pressure Formulations based on the IST-90, and Psychrometer Formulae. - Zeitschrift Meteorologie. - 1990. - Volume 40.-3 5. - p.p. 340-344