3.67 (Вариант 02) Расчет газовых смесей
Условия задания.
В цилиндрическом сосуде с диаметром d и высотой h находится смесь, состоящая из четырех компонентов. Начальные параметры (масса mi, температура ti) компонентов смеси до смешения представлены в табл. 2. Газовая смесь в цилиндре может сжиматься или расширяться до конечных параметров (tСМК или рСМК):
а) изохорно; б) изобарно; в) изотермически; г) адиабатно; д) политропно с показателем политропы n (табл. 3).
Требуется: а) определить параметры газовой смеси: температуру tСМН, давление рСМН, газовую постоянную RСМН, среднюю молекулярную массу μСМН, объемные (ri) и массовые (gi) доли компонентов смеси, парциальные давления pi и объемы Vi компонентов смеси, истинную массовую (ср) и объемную (с′р) теплоемкости смеси при p=const; энтропию смеси SСМ, среднюю массовую (cpm) и объемную (c′pm) теплоемкость в процессе сжатия или расширения;
б) определить недостающие начальные и конечные параметры и составляющие I и II законов термодинамики: подведенное или отведенное тепло (Q), полезную или затраченную работу (L), изменение внутренней энергии ΔU, изменение энтальпии ΔI и энтропии ΔS в процессе сжатия или расширения газовой смеси;
в) изобразить соответствующие процессы сжатия или расширения в p-V и T-S — диаграммах.
Варианты заданий выбрать из табл. 2 и 3.
Таблица 2
Компоненты смеси |
mi, кг | ti, ºС | d, м | h, м |
СО2 | 20 | 820 | 3,0 | 1,5 |
СО | 32 | 360 | ||
N2 | 5 | 800 | ||
H2O | 15 | 1000 |
Таблица 3
Процесс | Показатель политропы n |
Конченое давление смеси, МПа |
Конечная температура смеси, tСМК, ºС |
|
Сжатие | Расширение | |||
Изохорный | — | ∝ | 1,5·рСМН | 1200 |