3 Газовые смеси

3.11 Определить газовую постоянную, плотность при нормальных условиях и объемный состав смеси, если: H2=8,4%; CH4=48,7%; C2H4=6,9%; CO=17%; O2=4,7%; N2=6,7%

Ответ: Rсм=717 Дж/(кг·К), rH2=0,484, rCH4=0,351, rC2H4=0,028, rCO=0,072, rCO2=0,02, rO2=0,017, rN2=0,028, ρн=0,518 кг/м³.


3.12 Найти газовую постоянную, удельный объем газовой смеси и парциальные давления ее составляющих, если объемный состав смеси следующий: CO2=12%; CO=1%; H2O=6%; O2=7%; N2=74%, а общее давление ее р=100 кПа.

Ответ: Rсм=281 Дж/(кг·К), υсм=0,76 м³/кг, рСО2=12 кПа, рСО=1 кПа, рН2О=6 кПа, рО2=7 кПа, рN2=74 кПа.


3.13 Массовый состав смеси следующий: CO2=18 %; O2=12 % и N2=70 %. До какого давления нужно сжать эту смесь, чтобы при t=180ºC 8 кг ее занимали объем, равный 4 м³.

Ответ: р=0,24 МПа.


3.14 Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа рСО2=120 кПа, а давление смеси рсм=300 кПа.

Ответ: mCO2=0,512, mN2=0,488.


3.15 Смесь, состоящая из М1 киломолей азота и М2 киломолей кислорода с начальными параметрами р1 = 1 МПа и Т1 = 1000 К, расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе.

Дать сводную таблицу результатов и анализ ее. Показать процессы в рυ и Ts — диаграммах. Данные необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1.

Указание. Показатель адиабаты, а следовательно, и теплоемкости cр и сυ  следует принять постоянным, не зависящим от температуры.

Таблица 1

Вариант М1, кмоль М2, кмоль р2, МПа n
00 0,1 0,9 0,43 1,2

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания.pdf

ВУЗ: КГУ


3.16 Смесь, состоящая из М1 киломолей азота и М2 киломолей кислорода с начальными параметрами р1=1 МПа и Т1=1000 К, расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения, теплоту, участвующую в процессе, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и анализ ее. Показать процессы в pυ и Ts — диаграммах. Данные необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 26.

Таблица 26

Вариант М1 М2 р2, МПа n
кмоль
00 0,1 0,9 0,43 1,2

Указание. Показатель адиабаты, а следовательно, и теплоемкости ср и сυ следует принять постоянным, не зависящим от температуры

Ответить на вопрос: как зависит работа расширения от показателя политропы n и почему?

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ


3.17 Расчет газовой смеси

Газовая смесь состоит из нескольких компонентов, содержание которых в смеси задано в процентах по объему (табл.1.1).

Определить:

1) кажущуюся молекулярную массу смеси;

2) газовую постоянную смеси;

3) средние мольную, объемную и массовую теплоемкости смеси при постоянном давлении в пределах температур от t1 до t2 (табл.1.2).

1. Что называется удельной газовой постоянной? Единица ее измерения в системе СИ. Чем она отличается от универсальной газовой постоянной?

2. Что представляют собой массовая, объемная и мольная теплоемкости. Каковы единицы их измерения в системе СИ. Какова связь между указанными теплоемкостями.

3. Какие факторы влияют на величину теплоемкости.

Таблицы 1 и 2 — Исходные данные

Вариант 00
Компоненты смеси по объему, % Температура смеси
CO2 O2 N2 СО — начальная t1, ºC — конечная t2, ºC
32 50 18 1342 2143

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методичка: Техническая термодинамика.pdf

Методичка: Техническая термодинамика и теплопередача.pdf

ВУЗ: ТОГУ


3.18 Найти газовую постоянную, удельный объем газовой смеси и парциальные давления ее составляющих, если объемный состав смеси следующий: CO2=12%; CO=1%; H2O=6%; O2=7%; N2=74%, а общее давление ее составляет 750 мм рт. ст.


3.19 Газовая смесь массой m, имеющая начальную плотность 0,9 м³/кг, в ходе политропного процесса сжимается от давления 0,1 МПа до давления рк. При этом её температура достигает значения Тк.

Определить:

— удельную газовую постоянную смеси;

— показатель политропы сжатия;

— подводимую теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии, а также работу, совершенную газом;

— изобразить процесс сжатия на обобщенных p-υ и T-s диаграммах.

Принимаемые допущения:

— температурной зависимостью теплоемкости пренебречь;

— смесь считать идеальным двухатомным газом;

— контроль вычислений энергетических характеристик процесса выполнить по первому закону термодинамики.

Данные для расчета выбрать из таблицы 1.

Таблица 1

Вариант m, кг рк, кПа Состав смеси tk, ºC
доли Н2 N2 O2
00 0,3 465 массовые 0,06 0,1 0,84 115

Варианты задачи: 01, 11, 12, 13, 16, 21, 22, 24, 33, 34, 36, 37, 41, 44, 50, 56, 61, 64, 74, 84, 86, 87, 88.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ПГТУ


3.20 Состав газовой смеси, представляющей собой продукты сгорания топлива, задан (табл.1) объемными долями компонентов в процентах.

Определить:

1 Молекулярную массу и газовую постоянную смеси.

2 Удельный объем и плотность смеси при нормальных условиях.

3 Среднюю мольную, массовую и объемную теплоемкости смеси при постоянном давлении в интервале температур от 0 до t1,ºC и от 0 до t2,ºC.

4 Энтальпию 1  смеси при температуре t1 и t2,ºC.

5 Теплоту, отданную 1 кг смеси при изобарном охлаждении ее от t1 до t2,ºC.

Состав газовой смеси взять из табл.1 по последней цифре шифра, начальную  и конечную  температуру смеси — по предпоследней.

Таблица 1

Вариант 68
CO2, % H2O, % N2, % O2, % t1,ºC t2,ºC
12,4 9,6 72,2 5,8 800 300