3 Газовые смеси

3.31 Смесь газов состоит из водорода и воздуха. Массовая доля водорода равна mH2. Определить газовую постоянную смеси и ее удельный объем при нормальных условиях.

Номер варианта mH2, %
1 6,08

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ


3.32 Генераторный газ имеет следующий объемный состав: H2=8,3%; CH4=3,6%; CO=25,4%; CO2=6,7%; N2=56%.

Определить массовые доли, кажущуюся молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и парциальные давления при температуре газа 18 ºC и давлении 0,12 МПа.


3.33 Смесь состоящая из m1, кг азота и m2, кг водорода, имея начальные параметры: давление р1=5 МПа и температуру t1=27 ºC, расширяется при постоянном давлении до объема V2=ρV1, затем смесь расширяется в политропном процессе с показателем политропы n, V3=δV2.

Определить газовую постоянную смеси, ее начальный объем V1, плотность при нормальных условиях, параметры смеси в состояниях 2 и 3, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, количества теплоты и работы расширения процессов 1-2 и 2-3. Изобразить процессы в pυ- и Ts — диаграммах, нанести также изотерму и адиабату расширения, проходящие через точку 2.

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.

Таблица 1

Вариант m1, кг m2, кг ρ=V2/V1 n δ=V3/V2
1 3 17 4,0 1,25 11

Примечание: Теплоемкость газов N2 и H2 принять зависящими от температуры, их численные значения выбрать из таблицы в приложении.

Варианты задачи: 2, 3, 6, 8, 9, 0.


3.34 В газовой смеси содержится аммиак (NH3) и азот (N2), парциальные объемы компонентов одинаковы. Чему равна газовая постоянная смеси (R, Дж/(кг·К))?


3.35 В сосуде находится смесь воздуха и углекислоты. Объем сосуда V, м³, количество воздуха М1, кг, углекислоты М2, кг, температура смеси tсм, ºС.

Найдите парциальные давления компонентов pi, газовую постоянную смеси Rсм, давление смеси р.

Таблица 1

Вариант V, м3 М1, кг М2, кг tсм, ºС
1 0,4 5 3 27

Варианты задачи: 4, 6, 7, 13, 15.


3.36 Смесь идеальных газов задана объемными долями: rCO2 = 0,3, rN2 = 0,25,    rO2 = 0,45. Общая масса смеси М = 20 кг. Параметры смеси в начальном состоянии: р1 = 0,1 МПа t1 = 40 ºС. В результате адиабатного сжатия объем смеси уменьшается до значения V2 = 7 м³. Определить объем смеси в начальном состоянии, давление и температуру смеси в конечном состоянии, работу сжатия и изменение внутренней энергии смеси. Считать, что теплоемкость газов не зависит от температуры и определяется по табл. 1 приложения. Определить парциальные давления газов, входящих в смесь, в конечном состоянии. Изобразить процесс в — и Ts – диаграммах.

Методические указания.pdf


3.37 Смесь идеальных газов заданного массового состава (см. задачу №2) расширяется при постоянной температуре t = 127 ºC так, что отношение конечного объема к начальному равно ε. Определить газовую постоянную, конечные параметры смеси p2 и V2, работу расширения, количество теплоты и изменение удельной энтропии в процессе. Для смеси заданы масса G и начальное абсолютное давление p1. Процесс изобразить в pV- и  Ts- диаграммах.

Таблица 1 — Числовые данные к задачам 2.1. Термодинамика

Предпоследняя цифра учебного шифра 1
ε G, кг р1, МПа Массовый состав смеси,
СО2 H2O N2 О2
6 20 0,6 18 1 65 16

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ


3.38 (Вариант 00) Для газовой смеси, имеющей определенный объем каждого компонента определить:

— объемный состав смеси;

— массовый состав смеси;

— удельные газовые постоянные компонентов и смеси;

— кажущуюся молекулярную массу смеси;

— массы и парциальные давления компонентов, при давлении смеси (рсм, МПа), объеме смеси (м³) и температуре (tсм);

— плотность и удельный объем компонентов и смеси при заданных и нормальных физических условиях;

— средние теплоемкости смеси (массовую и объемную) при p=const и V=const;

— затрату теплоты на нагревание (охлаждение) смеси до t2 при p=const и при V=const.

Исходные данные взять из таблиц 1 и 2. Значения теплоемкостей в зависимости от температуры представлены в приложении Б.

Таблица 1

Объем
компонента, м3
Температура, ºС Давление смеси, рсм, МПа
N2 H2 CO2 H2O t1 t2
7 10 8 15 150 600 0,20

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: УГНТУ


3.39 Газовая смесь, имеющая следующий массовый состав: СО2=14%; О2=6%; N2=75%; H2O=5%, нагревается при постоянном давлении от t1=600 ºC до t2=2000 ºC.

Определить количество теплоты, подведенной к 1 кг газовой смеси. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.


3.40 Емкость разделена перегородкой на две полости. С одной стороны перегородки азот при pN2, tN2, VN2, а с другой стороны кислород при pO2, tO2, VO2.

Определить массовый состав смеси, газовую постоянную смеси и температуру смеси после удаления перегородки.

Таблица 1 — Данные к задаче

Вариант 1
р1, МПа t1, ºС V1, м3 р2, МПа t2, ºС V2, м3
1,5 27 0,8 0,3 10 0,1

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Методические указания.pdf