3 Газовые смеси

3.61 Смесь газов от сжигания 1 кг мазута имеет состав по объему: VCO2=1,85 м³, VO2=0,75 м³, VN2=12,78 м³.

Определить объемные и массовые доли газов в смеси, если давление смеси 0,1 МПа.


3.62 (Вариант 23) По известному объемному составу сухих продуктов сгорания топлива и их основным параметрам — давлению рсм и температуре tсм определите:

— Массовый состав продуктов сгорания топлива.

— Молекулярную массу и газовую постоянную смеси.

— Плотность и удельный объем смеси при заданных и нормальных условиях.

— Парциальные давления компонентов смеси.

Таблица 1 – Исходные данные

Объемные доли компонентов для смеси, % рсм, МПа tсм, ºС
CO CH4 H2
10 19 71 0,07 25


3.63 Определить значение газовой постоянной, кажущейся молярной массы и плотности при н.у., а также при температуре 400 ºС и давлении р=0,1013 МПа. Смесь газов задана следующим массовым составом: 30% Н2; 10% СО2; 60% N2.

Ответ: R=1,434 кДж/(кг·К), μсм=5,798 кг/кмоль, ρн=0,259 кг/м³, ρ=0,106 кг/м³.


3.64 Под колоколом цилиндрического газгольдера постоянного давления находится доменный газ (состав в объемных долях: 12% СО2; 29% СО; 1% Н2; 0,3% СН4; 57,7% N2) при температуре 20 ºС и давлении 0,106 МПа; колокол расположен на высоте 2 м; диаметр колокола 5 м. Определить начальную массу газа и скорость опускания колокола, если при равномерном потреблении газа его расход составляет 12 м³/ч.

Ответ: m=50,9 кг, υ=1,02 см/мин.


3.65 Смесь идеальных газов состоит из  32 кг СО2, 40 кг N2 и 8 кг О2. В начальном состоянии параметры смеси р1=0,6 МПа и t1=370 ºC. В результате адиабатного расширения давление смеси уменьшается до р2=0,1 МПа. Определить объем смеси в начальном и конечном состояниях, температуру и плотность смеси в конечном состоянии, работу расширения 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 рυ- и Ts — диаграммах.

Методические указания.pdf


3.66 В цилиндр газового двигателя поступает смесь, состоящая из 20 массовых долей воздуха и одной доли коксового газа. Определить плотность и удельный объем смеси при нормальных условиях. (Молекулярная масса коксового газа – 11,5; газовая постоянная – 721,0).

Методические указания.pdf

ВУЗ: СГУГиТ


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


3.68 Задан массовый состав смеси, состоящей из следующих компонентов: водорода — Н2, метана — СН4, этилена — С2Н4, диоксида углерода — СО2, азота — N2. Давление смеси p, температура t. Определить газовую постоянную, молярную массу, плотность, удельный объем смеси и парциальные давления компонентов.

Таблица 1.1 – Исходные данные

Вариант 20
H2, % СH4, % С2Н4, % СО2, % N2, % р, бар t, ºС
14 30 30 2 24 3,4 37


3.69 Определить молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и удельный объем при нормальных физических условиях, а также объемный состав смеси, если задан ее массовый состав: 7% N2, 8% H2, 51% CH4, 5% O2, 19% CO и 10% CO2.


3.70 Определить газовую постоянную, среднюю (кажущуюся) молекулярную массу и объемный состав смеси идеальных газов, если задан ее массовый состав. Определить также парциальное давления компонентов, если давление смеси 100 кПа.

Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №1

Предпоследняя цифра шифра mCO2, % mO2, % mN2, %
1 18 12 70

Методические указания.pdf

ВУЗ: ОмГУПС