第:(0123456789卷）
国际热物理学杂志 （2023） 44：40 https://doi.org/10.1007/s10765-022-03149-z
1 3
乙醇粘度从三相点到 620 K，压力高达 102 MPa 的参考相关性
索菲亚·索蒂里亚杜·恩通蒂·埃莱夫塞里亚 ·达奈·维利亚杜·康斯坦丁诺斯·安东尼亚迪斯·马克·阿塞尔·玛西娅·胡贝尔（Marcia L.Huber）
收稿日期： 2022-12-15 / 录用日期： 2022-12-28 / 网络出版日期： 2023-01-12 © 作者 2023
抽象
我们根据严格评估的实验数据，提出了以温度和密度表示的乙醇粘度的广泛相关性。该相关性设计用于从三相点 （159 K） 到 620 K 的现有状态方程，压力高达 102 MPa。与实验数据的比较表明，在高达102 MPa的压力下，液相和超临界相的相关性估计不确定性为4.2%（在95%置信水平下），气相的相关性估计不确定度为2%。此外，为了计算0.1 MPa的粘度值，提出了一个额外的相关性，从三相点到沸点有效，估计不确定度为2.3%（在95%置信水平下）。
关键字
乙醇 ·传输特性 ·粘性
1
介绍
乙醇（IUPAC名称），又称乙醇，分子式为CHOH。乙醇是一种重要的化学品，用途广泛;它被用作溶剂，用于合成其他有机化学品，用作汽车汽油的添加剂，用作可再生运输燃料，以及作为许多酒精饮料和蒸馏酒的令人陶醉的成分。它还用作预防皮肤感染的外用剂，用于药物制剂（例如乳液、古龙水等）、化妆品和香水中。
2013年，Assael等[1]提出了乙醇导热系数的新参考相关性，首次涵盖了从
*
马克·阿塞尔（Marc J.Assael）
assael@auth.gr
1
亚里士多德大学化学工程系热物理性质和环境过程实验室， 546 36 塞萨洛尼基， 希腊
2
美国国家标准与技术研究院应用化学品和材料部，地址：325 Broadway， Boulder， CO 80305， USA
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三相点达到 600 K 和高达 245 MPa。这是在Schroeder等人[2]开发出精确的乙醇状态方程之后实现的。这种相关性目前在REFPROP 10.0中采用[3]。
REFPROP 10.0 [3] 中采用的当前乙醇粘度相关性是由 Kiselev 等人 [4] 于 2005 年开发的，它基于应用于正烷醇的缔合流体的热力学、界面和传输特性的广义 SAFT-DFT/DMT 模型。其在液相中沿饱和边界的估计不确定度约为 3%，在高达 100 MPa 的压力下增加到 10%，在气相中估计为 10%。
在最近的一系列论文中，开发了常见流体粘度的参考相关性[1,5–14]，涵盖了广泛的温度和压力条件，包括气相、液相和超临界相。本文将上述论文中采用的方法扩展到开发乙醇粘度的新参考相关性。
我们使用的分析基于现有的最佳实验粘度数据。分析的先决条件是对实验数据进行严格评估。在这里，我们定义了两类实验数据：用于相关性开发的主要数据和仅用于比较目的的次要数据。根据国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry）的运输特性小组委员会（现称为国际运输特性协会）采纳的建议，原始数据由一套完善的标准确定[15]。这些标准已被成功地用于建立流体在各种条件下的粘度和热导率的标准参考值，不确定度在1%的范围内。然而，在许多情况下，这种狭隘的定义限制了数据表示的范围，这是不可接受的。因此，在主要数据集中，还有必要包括涵盖各种条件的结果，尽管不确定性较高，前提是它们与其他较低不确定性数据或理论一致。在所有情况下，最终推荐数据所声称的不确定性必须反映主要信息中估计的不确定性。
2
相关性
粘度η可以表示为[1,5–14]，即四个独立贡献的总和
其中 ρ 是密度，T 是绝对温度，第一项 η（Τ） = η（0，Τ） 是对稀气体极限粘度的贡献，其中仅发生两体分子相互作用。密度线性项 η（Τ） ρ，称为初始密度依赖项，可以使用雨水-友理论 [16\u201218] 单独建立中等密度气体的传输特性。临界增强项 Δη（ρ，Τ） 源于流体在其临界点附近发生的长程密度波动，这有助于
(1)
η（ρ， T） = η（T） + η（T） ρ + Δ（ρ， T） + Δ（ρ， T），
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临界点粘度的发散。如Vesovic等[19]和Hendl等[20]所示，这个粘度术语仅在非常接近临界点的区域才有意义。对于CO，Vesovic等[19]表明，增强仅在以0.986<T<1.019和0.642为界的小区域对粘度的贡献大于1%<ρ<1.283（其中Tand ρ表示降低的温度和密度）。由于接近临界点的数据不可用，因此在方程 1 中将 Δη（ρ，Τ） 设置为零，不再进一步讨论。最后，项 Δη（ρ，T） 是残差项，表示所有其他效应在高密度下对流体粘度的贡献，包括多体碰撞、分子速度相关性和碰撞转移。
鉴定这四个对粘度的不同贡献，可以在某种程度上从理论上处理η（Τ）和η（Τ）。此外，还可以从实验中得出有关η（Τ）和η（Τ）的信息。相比之下，关于残差贡献Δη（ρ，Τ）的理论指导很少，其评估通常完全基于拟合实验数据获得的经验方程。
据我们所知，表1总结了文献中报道的乙醇粘度的所有可用实验测量值。表1显示了原作者报告的实验技术、纯度、不确定度、测量次数以及所研究的温度和压力范围。在总共显示的 275 个测量组中，有 14 个是在高于大气压的压力下进行的，而其余 261 个是在 0.1 MPa（或接近饱和压力）下进行的，并且大部分是在室温左右的有限温度范围内进行的。
在这种特殊情况下，由于在0.1 MPa下进行的大量测量，主要数据被分为两个子类别：（a）高于大气压的主要数据，以及（b）0.1 MPa的主要数据。
在第一个数据集中，我们包括了所有在大气压以上进行的测量，唯一的例外是 （a） Yusa et al. [253] 在 1977 年在落缸粘度计中进行的超高压测量，以及 （b） 1926 年 Bridgman [282] 和 1914 年 Faust [286] 在毛细管粘度计中进行的测量，因为它们与其余测量值的偏差超过 20%。因此，在大气压以上时的主要数据集由 11 组组成。
对于表1中所示的0.1 MPa测量值的主要数据集，采用以下标准进行选择。正如引言中已经提到的，乙醇广泛用于二元和三元混合物的体积和粘度特性的实验研究、相平衡研究，甚至声学研究。在此类研究中，虽然也测量了纯乙醇的粘度，但重点是混合物的性质、溶液和浓度变化的影响。因此，在最近的文献中，有大量的论文包括对室温下乙醇粘度的单一测量，而对不确定性的评估不充分。因此，我们没有在主要数据集中包括在室温或室温附近进行单次粘度测量的物品。此外，由于水是唯一已知粘度低至0.17%（在95%置信水平下）的液体[15]，所有测量结果中，作者
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桌子
1
乙醇的粘度测量
研究者/参考
出版年份
采用的技术
a
纯度
b
(%)
不确定度 （%）
不。数据
温度范围 （K）
压力范围 （MPa）
主要数据—高于大气压Mendo-Sanchez等[21]
2020
Cap
99.90
1.6
95
293 到 333
2.0 至 50 Zhu et al. [22]
2020
Cap
99.99
0.5
28
308 到 338
15.0 至 45 Ono et al. [23]
2017
Cap
99.95
1.8 至 3.1*
9
523 到 618
20.0至40 Ono等[24]
2016
Cap
HPLC
1.1
12
350 到 476
10.0 至 40 Pimentel-Rodas 等 [25]
2016
Cap
99.90
0.7
27
298 到 334
0.6 至 30 Zéberg-Mikkelsen 等 [26]
2005
FCyl
99.80
2.0
23
293 到 353
20.0 至 100 阿塞尔和波利马蒂杜 [27]
1994
VW
99.50
0.5
27
298 到 328
0.1 到 28 Papaioannou 和 Panayiotou [28]
1994
FCyl
99.50
1 至 2.5
12
298
0.1 至 52 Papaioannou等[29]
1993
FCyl
99.50
2.5
11
298
0.1 至 72 田中等 [30]
1987
FCyl
99.50
2.0
16
298, 323
0.1 至 78 戈卢别夫 [31]
+
1953
RCyl
na
na
114
273 到 534
0.1 至 102 原始数据—0.1 MPaBhagat 和 Maken [32]
2021
RBall（RBall）
99.80
0.3
3
298 到 318
0.1
蔡等[33]
2020
RBall（RBall）
99.90
0.5
6
298 到 323
0.1
Jangir等[34]
2020
Cap
99.00
0.5
3
303 到 313
0.1
Wei等[35]
2020
RBall（RBall）
99.90
0.3
7
288 到 318
0.1
杨和方。[36]
2019
RBall（RBall）
99.50
2.0
5
293 到 333
0.1
阿拉姆等[37]
2018
RBall（RBall）
99.90
0.5
11
293 到 343
0.1
卞等[38]
2017
RBall（RBall）
99.71
1.5
9
293 到 333
0.1
李等[39]
2017
Cap
99.80
0.3
3
298 到 308
0.1
Liu等[40]
2017
Cap
99.80
1.0
4
293 到 323
0.1
Shan等[41]
2017
FBall
99.70
1.0
2
293, 298
0.1
邢等[42]
2017
Cap
99.80
0.6
7
288 到 318
0.1
赖和杜 [43]
2016
RBall（RBall）
99.90
0.5
2
298, 318
0.1
1 3
国际热物理学杂志 （2023） 44：40
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40
桌子
1
（续）
研究者/参考
出版年份
采用的技术
a
纯度
b
(%)
不确定度 （%）
不。数据
温度范围 （K）
压力范围 （MPa）
Mrad等[44]
2016
Cap
99.80
1.0
3
283 到 313
0.1
Sas等[45]
2016
RBall（RBall）
99.90
0.5
3
298 到 318
0.1
Cano-Gomez等[46]
2015
RBall（RBall）
99.80
1.0
8
293 到 328
0.1
Chen等[47]
2015
RBall（RBall）
99.80
0.5
5
293 到 313
0.1
Lu等[48]
2015
RBall（RBall）
99.80
0.5
7
293 到 323
0.1
Salinas等[49]
2015
RBall（RBall）
99.90
0.2
4
278 到 338
0.1
卡斯特罗等[50]
2014
Cap
99.80
0.5
7
278 到 338
0.1
Faria等[51]
2013
Cap
99.80
2.0 *
4
283 到 313
0.1
Quijada-Maldonado等[52]
2013
Cap
99.50
0.3
7
298 到 328
0.1
徐等[53]
2013
RBall（RBall）
99.80
0.2
5
293 到 313
0.1
Cano-Gomez等[54]
2012
RBall（RBall）
99.80
0.4
8
293 到 328
0.1
Chen等[55]
2012
RBall（RBall）
99.90
0.8
5
293 到 323
0.1
Garcia-Mardones等[56]
2012
Cap
99.50
1.0
4
293 到 323
0.1
Han等[57]
2012
Cap
99.70
1.0
5
293 到 333
0.1
Quijada-Maldondo等[58]
2012
Cap
99.50
0.34
4
298 到 343
0.1
邵等[59]
2012
RBall（RBall）
99.70
0.5
4
298 到 313
0.1
哈桑等[60]
2011
Cap
99.50
0.3
4
298 到 313
0.1
霍加和托雷斯 [61]
2011
RCyl
99.90
0.2
4
293 到 308
0.1
侯等[62]
2010
Cap
99.50
0.6 *
8
278 到 313
0.1
杨等[63]
2010
Cap
99.80
0.6
8
278 到 313
0.1
Feitosa等[64]
2009
RCyl
98.50
0.35
2
293, 298
0.1
Wang等[65]
2009
Cap
99.80
0.3
6
303 到 328
0.1
阎等[66]
2009
Cap
99.50
0.3
4
298 到 328
0.1
国际热物理学杂志 （2023） 44：40
1 3
40
第 6 页，共 42 页
桌子
1
[66] （续）
研究者/参考
出版年份
采用的技术
a
纯度
b
(%)
不确定度 （%）
不。数据
温度范围 （K）
压力范围 （MPa）
阿里等[67]
2008
Cap
99.80
0.3
2
298, 303
0.1
拉赫曼和安萨里 [68]
2008
Cap
99.00
1.0
12
268 到 323
0.1
扎法拉尼-莫阿塔尔和托希迪法尔 [69]
2008
Cap
99.50
0.5
4
288 到 328
0.1
扎法拉尼-莫塔尔和马格丹-切金卡拉 [70]
2008
Cap
99.80
0.5
4
298 到 328
0.1
扎法拉尼-莫塔尔和霍什西马 [71]
2008
Cap
99.80
0.5
3
298 到 318
0.1
杨等[72]
2008
Cap
99.50
0.3
6
293 到 333
0.1
太阳和马 [73]
2007
Cap
99.90
0.3
7
293 到 343
0.1
戈麦斯等[74]
2006
Cap
99.80
1.0
3
288 到 328
0.1
噶当等[75]
2006
Cap
99.00
0.3
2
298, 308
0.1
佘和涂 [76]
2006
Cap
99.90
0.6
4
288 到 318
0.1
陈和涂 [77]
2005
Cap
99.80
0.6
3
288 到 308
0.1
Dyojaputra & Ismadji [78]
2005
RBall（RBall）
99.00
0.4
3
293 到 313
0.1
Dyojaputra & Ismadji [79]
2005
RBall（RBall）
99.50
0.4
3
298 到 318
0.1
濑和涂 [80]
2005
Cap
99.80
0.8
3
298 到 318
0.1
Wang等[81]
2005
RBall（RBall）
99.80
0.6
3
298 到 318
0.1
Wankhede等[82]
2005
Cap
98.00
0.2
3
298 到 308
0.1
叶和屠 [83]
2005
Cap
99.90
0.5
3
298 到 308
0.1
Rodriguez等[84]
2004
RBall（RBall）
99.90
0.2
4
293 到 313
0.1
彭和涂 [85]
2002
Cap
99.60
0.7
3
288 到 308
0.1
屠呦呦等[86]
2001
Cap
99.60
0.8
3
298 到 318
0.1
屠呦呦等[87]
2001
Cap
99.60
0.7
3
293 到 313
0.1
涂等[88]
2000
Cap
99.50
0.7
3
293 到 313
0.1
阿里和纳因 [89]
1999
Cap
Anal
0.3
5
298 到 318
0.1