3 Газовые смеси
3.41 Газовая смесь, состоящая из М1 киломолей водорода, М2 киломолей азота и М3 киломолей углекислого газа с начальными параметрами р1=9 МПа и Т1=900 К, расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу, начальный объем и конечные параметры, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе.
Привести сводную таблицу результатов и дать ее анализ. Показать процессы в p,υ-, T,s- и i,s- диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, взять из табл.1.
Указания. Показатель адиабаты, а следовательно, и теплоемкость cp и cυ следует принять постоянными, не зависящими от температуры. Как изменится показатель адиабаты, если учесть, что теплоемкость изменяется нелинейно.
Таблица 1
| Вариант 79 | ||||
| М1, кмоль | М2, кмоль | М3, кмоль | р2, МПа | n |
| 4 | 1 | 0 | 0,43 | 0,6 |
3.42 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 контрольной работы №1
| Предпоследняя цифра шифра 1 | ||||||
| ε | G, кг | р1, МПа | CO2 | H2O | N2 | O2 |
| 6 | 20 | 0,6 | 18 | 1 | 65 | 16 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
3.43 Смеси идеальных газов
Смесь трех газов находится при нормальных физических условиях. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1 по вариантам. Рассчитать мольный (n1, n2, n3), объемный (r1, r2, r3) и массовый (g1, g2, g3) составы смеси, массы (M1, M2, M3) и парциальные объемы (V1, V2, V3), компонентов смеси, а также массу (M), объем (V), газовую постоянную (R) и молярную массу (μ) смеси, т.е. заполнить таблицу 2.
Таблица 1
| № вар. | Смесь газов | Исходные данные |
| 3 | CO (μ1=28 кг/кмоль) N2 (μ1=28 кг/кмоль) CO2 (μ1=44 кг/кмоль) |
М1=84 кг М2=57,2 кг М3=4,03 кг |
Варианты задачи: 5.
3.44 Смесь газов, для которой известен объемный состав, находится при давлении p1 и температуре t1. Определить: 1. Кажущуюся молярную массу смеси и ее газовую постоянную; 2. Плотность и удельный объем смеси при заданных и при нормальных условиях; 3. Парциальные давления компонентов смеси; 4. Средние массовые и объемные теплоемкости смеси при постоянном давлении (теплоемкость считать независящей от температуры); 5. Количество теплоты, подводимое к 1 кг смеси при изобарном нагреве от t1 до t2. Исходные данные в табл.2
Таблица 2
| Вариант 25 | ||||||
| р1, кПа | O2, % | H2, % | CO2, % | H2O, % | t2, ºC | t1, ºC |
| 200 | 10 | 80 | 5 | 5 | 800 | 100 |
3.45 Смесь, состоящая из N1 киломолей азота и N2 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.
Представить сводную таблицу результатов и ее анализ. Показать процессы в pυ- и Ts — диаграммах. Данные необходимые для решения задачи, выбрать из табл.1, 2.
Ответить на вопрос: как зависит работа расширения от показателя политропы n и почему?
Таблица 1 – Мольное содержание газов
| Последняя цифра зачетной книжки | N1, кмоль | N2, кмоль |
| 1 | 0,2 | 0,8 |
Таблица 2 – Параметры газа
| Предпоследняя цифра зачетной книжки | р2, МПа | n |
| 2 | 0,35 | 1,5 |
3.46 Найти объемный состав смеси идеальных газов, заданный массовыми долями (см. задачу №2). Определить также парциальные давления компонентов смеси, если абсолютное давление смеси p.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра 1 | ||||
| Массовый состав смеси, % | р, МПа | |||
| CO2 | H2O | N2 | O2 | |
| 18 | 1 | 65 | 16 | 0,1 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
Все задачи из: Термодинамика и теплопередача МИИТ 2013
3.47 Смесь идеальных газов заданного массового состава занимает объем V при постоянном абсолютном давлении р и температуре t. Требуется определить газовую постоянную смеси, среднюю молекулярную массу, массу смеси, а также среднюю мольную, объемную и массовую теплоемкости смеси (при p = const) для интервала температур 0 — t.
Таблица 1 — Числовые данные к задачам 2.1. Термодинамика
| Предпоследняя
цифра учебного шифра |
Массовый состав смеси, % | V, м3 | р, МПа | t, ºC | |||
| CO2 | H2O | N2 | O2 | ||||
| 1 | 18 | 1 | 65 | 16 | 2 | 1,0 | 200 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: ТОГУ
Все задачи из: Гидравлика и теплотехника ТОГУ Хабаровск 2020
3.48 Смесь газов с начальными параметрами р1 и Т1 расширяется до конечного объема V2=α·V1. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем «n». Определить газовую постоянную смеси, ее массу или начальный объем, конечные параметры, работу расширения, теплоту процесса, изменение внутренней энергии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и проанализировать ее. Показать процесс на pυ- и Ts- диаграммах.
Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.1.
Таблица 1
| Вариант 0 | ||||
| Состав газовой смеси | Показатель политропы n |
Степень расширения α |
Начальные параметры | |
| р1, МПа | Т1, К | |||
| 2 кг О2 + 8 кг N2 | 1,25 | 20 | 5,0 | 2000 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Методические указания 2015 года.pdf
Методические указания 2017 года.pdf
Методические указания 2018 года.pdf
ВУЗ: САФУ
3.49 Анализ продуктов сгорания показал следующий объёмный состав, %: СО2 12,2; О2 7,1; СО 0,4; N2 80,3. Определить массовый состав входящих в смесь газов, газовую постоянную, удельный объём, плотность смеси при абсолютном давлении p и температуре t. Определить также парциальные давления компонентов смеси.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам
| Последняя цифра номера зачетной книжки | р, МПа | t, ºС |
| 0 | 1,0 | 1 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ИрГУПС
3.50 Определить объемный состав смеси идеальных газов, заданной в массовых долях (см. задачу 4), парциальные давления ее компонентов при абсолютном давление смеси р, а также средние изобарные мольную и объемную теплоемкости смеси в интервале температур от 0 ºС до t.
Таблица 1
| Вариант 0 | |||||
| mCO2, % | mH2O, % | mN2, % | mO2, % | р, МПа | t, ºС |
| 18 | 10 | 46 | 26 | 1 | 5 |
