3 Газовые смеси

3.51 В резервуаре емкостью 10 м³ под давлением 1,6 бар находится газовая смесь, состоящая из 8 кг азота, 6 кг кислорода и некоторого количества углекислоты; температура смеси 27ºС. Определить количество углекислоты, парциальные давления компонентов, объемный состав смеси, среднюю молярную массу и газовую постоянную.

3.52 Смесь, состоящая из СО₂ и СО, задана массовыми  долями (g_СО2 и g_CO). Имея начальные параметры – давление р₁=0,5 МПа и температуру t₁=27  ºС, смесь расширяется при постоянном давлении до объема V₂=ρV₁.

Определить газовую постоянную смеси, ее начальный объем V₁, параметры смеси в состоянии 2, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2, если масса смеси m.

Таблица 1 – Исходные данные

Указание. Теплоемкости газов CO₂ и CO принять зависящими от температуры. Их численные значения выбрать из приложения 2.

3.53 Задан объемный состав газовой смеси: r_CH4, r_CO2, r_CO. Определить массовый и мольный составы смеси, кажущуюся молекулярную массу, газовую постоянную, удельный объем и плотность смеси при давлении смеси p и температуре смеси t. Определить также массовую, объемную и мольную теплоемкость смеси. При этом считать теплоемкость не зависящей от температуры, а мольные теплоемкости компонентов соответственно равны:

(μс_р)_СН4=37,7 кДж/(кмоль·К);

(μс_р)_СО2=37,7 кДж/(кмоль·К);

(μс_р)_СО=29,3 кДж/(кмоль·К);

Массовая с и объемная с′ теплоемкости связаны с мольной соответственно соотношениями:

с=(μс_р)/μ, кДж/кг;

с′=(μс_р)/22,4, кДж/м³.

Данные для расчета принять по табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Данные к задаче №1

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

Методические указания.pdf

ВУЗ: СибАДИ

3.54 Определение основных параметров газовой смеси в состояниях 1 и 2

1 кг газовой смеси заданного состава в % от объёма смеси совершает термодинамические процессы от состояния от 1 до состояния 2 с показателями n₁=0; n₂; n₃=1; n₄; n₅=k; n₆. Объём газовой смеси во всех процессах изменяется в ε=V₂/V₁ раз. Данная смесь обладает свойствами идеального газа. Начальное давление газовой смеси р₁, МПа; начальная температура t₁, ºС.

Определить основные параметры газовой смеси в состоянии 1 и в состоянии 2, а также изменение внутренней энергии (Δu), энтальпии (Δi), энтропии (Δs), удельную работу, удельную теплоту процессов. Конечные результаты представить в таблицу (таблица 3). Дать изображение процессов в p-V и T-S диаграммах.

Таблица 1

Таблица 2

Варианты задачи: 34, 43, 52, 53, 64, 65.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УГНТУ

3.56 Объемный состав горючего газа: φСО = 10 %; φH₂ = 45 %; φСН₄ = 35 %;  φС₂Н₄ = 4 %; φСО₂ = 3 %; φN₂ = 3 %.

Определите молярную массу, плотность, удельный объем при нормальных условиях, удельную газовую постоянную R, парциальное давление метана в процентах и массовые доли содержания компонентов.

Ответ: М_см = 12,61 кг/кмоль; ρ_см.н = 0,563 кг/м³; υ_см.н = 1,776 м³/кг; R_см = 0,659 кДж/(кг·К); р_СН4 = 35,0%; ω_СО = 0,222; ω_Н2 = 0,072; ω_С2Н4 = 0,089; ω_СН4 = 0,445; ω_N2   = 0,067; ω_СО2 = 0,105.

3.57 Определить газовую постоянную, кажущуюся молекулярную массу, плотность и удельный объем при нормальных условиях для смеси идеальных газов, объемное содержание которых задано.

Найти также средние массовые теплоемкости этой смеси при постоянном давлении р₁ в интервале температур от t₁ до t₂ и определить количество теплоты для изобарного нагревания m кг газовой смеси от t₁ до t₂, если задан общий начальный объем этой смеси V_см.

Данные для расчета приведены в табл. 1.

Методические указания.pdf

ВУЗ: КНИТУ

3.59 Анализ продуктов сгорания показал следующий объемный состав: СО₂ – 12,3%, О₂ – 7,2%, N₂ – 80,5%. Определить среднюю (кажущуюся) молекулярную массу и массовый состав продуктов сгорания, а также удельный объем и плотность смеси при температуре t и давлении 100 кПа.

Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №1

Методические указания.pdf

ВУЗ: ОмГУПС

3.60 Смесь идеальных газов задана объемными долями: r_CO2 = 0,6, r_N2 = 0,3, r_O2 = 0,1. Общая масса смеси М = 20 кг. В начальном состоянии объем смеси V₁ = 15 м³ и температура t₁ = 47 ºС. В результате адиабатного сжатия давление смеси увеличивается до р₂ = 0,9 МПа. Определить давление смеси в начальном состоянии, температуру и объем 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 pυ— и Ts – диаграммах.

Методические указания.pdf