АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Параметры состояния

Читайте также:
  1. I. Анализ состояния туристской отрасли Республики Бурятия
  2. III. Для углубленной оценки санитарного состояния почвы и способности ее к самоочищению исследуют показатели биологической активности почвы.
  3. III. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ МЕЖДУ ЗДОРОВЬЕМ И БОЛЕЗНЬЮ
  4. V. Категория состояния
  5. Акты гражданского состояния.
  6. Анализ инвест. проектов. Параметры инвест. проектов. Оценка инвест. проектов
  7. Анализ качественного состояния основных фондов
  8. Анализ наличия, состояния ОС.
  9. Анализ состояния и эффективности использования основных фондов.
  10. Анализ состояния производственной санитарии и гигиены труда на производстве
  11. Анализ состояния расчетов по кредиторской задолженности, возникшей в бюджетной и во внебюджетной деятельности, причины её образования, роста или снижения.
  12. Анализ структуры технического состояния основных фондов

 

Параметр состояния термодинамической системы - это такой ее показатель, изменение которого приводит к изменению состояния системы. При отсутствии силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) состояние однородной системы может быть однозначно определено тремя параметрами. К ним относятся: абсолютное давление, абсолютная температура и полный или удельный объем. Эти три параметра состояния называются термическими параметрами состояния.

Давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела по нормали к последней. В соответствии с молекулярно-кинетической теорией давление газа определяется соотношением

 

p = (2/3) n (mc2)/2, (1.1)

где n — число молекул в единице объема;

m — масса молекулы; с2 - средняя квадратическая скорость поступательного движения молекул.

В Международной системе единиц (СИ) давление выражается в паскалях (1Па =1Н/м2). Поскольку эта единица мала, удобнее использовать 1кПа = 1000Па и 1МПа = 106Па. Давление также можно измерять высотой столба жидкости (ртути, воды, спирта и др.), уравновешивающего давление газа (воздуха).

Для измерения атмосферного давления используются барометры. Измерение давления в различных устройствах производится с помощью манометров и вакуумметров.

Жидкостные и пружинные манометры измеряют избыточное давление, представляющее собой разность между полным или абсолютным давлением р измеряемой среды и атмосферным давлением ратм, т.е.

ризб - Ратм .

 

Приборы для измерения давлений ниже атмосферного называются вакуумметрами; их показания дают значение разрежения (или вакуума):

рвак = ратм _ р,

т. е. избыток атмосферного давления над абсолютным. Следует отметить, что параметром состояния является абсолютное давление. Именно оно входит в термодинамические уравнения.

Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о температуре вытекает из следующего утверждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет.

С точки зрения молекулярно-кинетических представлений температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение связано с величиной средней кинетической энергии молекул вещества:

mw2/2 = 3kBT/2, (1.2)

где kB — постоянная Больцмана, равная 1,380662·10-23 Дж/К. Температура T, определенная таким образом, называется абсолютной.

В системе СИ единицей температуры является Кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (°С). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид:

 

Т = t + 273,15.

Применяются шкалы Реомюра (R), стоградусная или Цельсия (С) и Фаренгейта (F).

Основные точки шкалы в табл. 1.1

 

 

Таблица 1.1

ТЕМПЕРАТУРА Шкала, град
R C F
Точка плавления льда      
Точка кипения воды при 760 мм.рт.ст.      
1° соответствует делению шкалы на равные части      

 

Формулы перевода градусов разных шкал:

t°С=5(t°F-32 °)/9=5 t°R/4;

t°F=32°+9 t°С/5=32°+9 t°R/4:

t°R=4 t°С/9=4(t°F-32 °)/9.

 

Термодинамическая или абсолютная шкала - °K или T0абс. Отсчёт по этой шкале ведётся от абсолютного нуля:

T0абс. = t°С+273°.

В промышленных и лабораторных условиях температуру измеряют с помощью жидкостных термометров, пирометров, термопар и других приборов.

 

Удельный объем v — это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объем V, то по определению

 

v= V/М (1.3).

 

В системе СИ единица удельного объема 1 м3/кг. Между удельным объемом вещества и его плотность существует очевидное соотношение:

v = 1/ρ

Для сравнения величин, характеризующих системы в одинаковых со­стояниях, вводится понятие «нормальные физические условия»:

р = 760 мм рт.ст.= 101,325 кПа; T = 273,15 K.

В разных отраслях техники и разных странах вводят свои, несколько отличные от приведенных «нормальные условия», например, «технические» (р=735,6 мм рт. ст.= 98 кПа, t=15°C) или нормальные условия для оценки производительности компрессоров (р=101,325 кПа, t=20oС) и т. д.

 

ЗАДАЧИ

1.1. Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, равно 765 мм рт.ст. при температуре t = 20 °С. Выразить это давление в паскалях.

1.2. Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает р=0,13 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В = 680 мм рт.ст. при t = 25 °С.

Рекомендации: Поскольку показание барометра получено при температуре ртути t = 25 °С, то необходимо привести его к 0 °С по формуле:

B0 = B · (1 - 0,000172 · t)

1.3. Какая высота водяного столба соответствует 10 Па?

1.4. Какая высота ртутного столба соответствует 100 кПа?

1.5. Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины, если показание присоединенного к нему ртутного вакуумметра равно 705 мм рт.ст., а показание ртутного барометра, приведенное к 0 °С В0 = 747 мм рт.ст. Температура воздуха в месте установки приборов t = 20 °С. Ответ дать в кПа.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА -1. Показания манометра на газопроводе составляют р кгс/см2. Определить абсолютное давление газа в газопроводе в Па.

 

Вариант                              
Давление р, кгс/см2                       0,8 0,6 0,4 0,3
 
Вариант                              
Давление р, кгс/см2 0,1 0,09 0,06 0,05 0,04                    

1.6. Присоединенный к газоходу парового котла тягомер показывает разрежение, равное 780 Па. Определить абсолютное давление дымовых газов, если показание барометра В = 760 мм рт.ст. при t = 0 °С.

1.7. Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 412 Па. Атмосферное давление по ртутному барометру В = 100925 Па при t = 15 °С. Определить абсолютное давление дымовых газов.

1.8. Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293 кг/м3. Определить удельный объем воздуха при этих условиях.

1.9. В сосуде объемом 0,9 м3 находится 1,5 кг окиси углерода. Опреде­лить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях.

1.10. Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм при t=0 °С. Определить это давление в барах и н/м2.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА -2. Масса V м3 метана при определенных условиях составляет М кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих условиях.

Последняя цифра варианта                    
Объем V, м3                    
 
Первая цифра варианта                    
Масса М, кг 0,7 1,2 5,6 4,2 0,5 3,8 1,5 0,9 6,6 5,2

 

1.11. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 2,45 бар, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В=700 мм при t=20 °С.

1.12. Какой высоте водяного столба соответствует давление 1 кГ/м2?

1.13. Первой температурной шкалой была шкала, изобретенная Габриэлем Фаренгейтом в 1724 г. На ней были указаны три опорные точки: температура смеси воды, льда и поваренной соли (0F), температура тающего льда (32F) и температура тела человека (96F). Температура кипения воды при этом составляла 212F. Шкала Фаренгейта существует и поныне, например, в США пользуются только этой шкалой.

В 1730 году французский естествоиспытатель Рене Реомюр предложил свою шкалу. Опорная точка на этой шкале - температура таяния льда. Температура кипения воды по этой шкале составила 80R. В нашей стране термометрами Реомюра пользовались до 1869г.

В конечном итоге верх взяла шкала Андерса Цельсия, шведского профессора астрономии, предложенная им в 1742 г. Он остановился на двух опорных точках - температуре таяния льда (100) и температуре кипения воды (0). Вскоре известный ботаник Карл Линней поменял местами опорные точки, и термометр Цельсия приобрел привычный для нас вид.

Исходя из сказанного, вывести формулы пересчета температур по Реомюру и Фаренгейту в температуру по Цельсию и наоборот.

1.14. Определить нормальную температуру человеческого тела по шкале Фаренгейта.

1.15. Знаменитый американский писатель-фантаст Рэй Брэдбери написал роман «451о по Фаренгейту». Как поясняется в романе, данная величина представляет температуру воспламенения бумаги. Определить температуру воспламенения бумаги в градусах Цельсия.

1.16. В лекциях Чаплина В.М. по отоплению и вентиляции для 3-го курса Императорского Московского Технического Училища (1903 г.) приводятся следующие значения нормальных температур внутри помещений.

 

Выразить данные температуры в градусах Цельсия.

 

2. Уравнение состояния идеального газа

Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, которая называется уравнением состояния. Опыт показывает, что удельный объем, температура и давление простейших систем, которыми являются газы, пары или жидкости, связаны термическим уравнением состояния вида:

 

f (Р, v, T) = 0.

Поскольку параметры взаимозависимы, то любой из них может быть однозначно выражен через два других:

Р = f 1 (v, T );

v = f 2(p, T );

T = f 3 (p, v).

Для идеального газа уравнение состояния получается следующим образом. Известно, что p = nkBT.

Рассмотрим 1 моль газа. Учитывая, что в нем содержится число молекул, равное числу Авогадро Na, получаем:

 

n = NA /V и (p V) / T = NAkB = const

 

Произведение констант NAk обозначают буквой R0 и называют универсальной газовой постоянной. Ее численное значение равно:

 

Ro = 8,31434 + 0,00035 Дж/(моль·К).

Окончательно получаем:

 

(p V) / T = Ro, или pV = RoT. (2.1)

 

Полученное соотношение обычно называют уравнением Клапейрона или Менделеева-Клапейрона, в котором:

р - абсолютное давление газа, измеренное в Па, V -объем, м3,

R0 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К),

Т - абсолютная температура, К.

Если газ содержит v молей, то уравнение Клапейрона примет вид:

pV = vR0 T или pV = (M/μ) R0T, (2.2)

где М - масса газа, кг;

μ - его молярная масса, кг/моль.

 

В технической термодинамике предпочитают работать с удельными величинами, т.е. величинами, отнесенными к 1 кг газа. Поделив правую и левую части уравнения 2.2 на массу М, получим:

pV / M = R0T/ μ

 

Обозначим через R отношение

R = R0 / μ. (2.3)

Величина R получила название удельной газовой постоянной и измеряется в Дж/(кгК). В отличие от универсальной газовой постоянной R является постоянной только для данного вида газа и принимает различные значения для различных видов газов.

Окончательно получаем: pv = RT, (2.4)

где р- абсолютное давление газа, Па,

v - удельный объем, м3/кг,

R -удельная газовая постоянная, Дж/(кг-К),

Т - абсолютная температура, К.

 

Внимание! В уравнения 2.2, 2.4 можно подставлять только абсолютные значения давления и температуры. Все используемые величины должны быть переведены в систему СИ.

В таблице Менделеева (приложение 6) атомные массы приведены в граммах на моль. При подстановке в уравнения 2.2 - 2.4 молярная масса должна быть переведена в килограммы на моль.

 

ЗАДАЧИ

 

ОБЩАЯ ЗАДАЧА -1. Определить плотность и удельный объем газа при давлении Р и температуре t.

 

Последняя цифра варианта                    
Газ O2   H2 C2H6 N2 CH4   C3H8 CO He
Давление Р, бар                    
 
Первая цифра варианта                    
Температура, t, °С                    

2.1 Дымовые газы, образовавшиеся в топке парового котла, охлаждаются с 1200 до 250 °C. Во сколько раз уменьшается их объем, если давление в начале и конце газоходов одинаково?

2.2. В герметически закрытом цилиндре поршень может двигаться без трения. По одну сторону поршня помещается 1 кг СО2, а по другую сторону - то же количество C3H8. Определить отношение объемов справа и слева при равновесии.

2.3. Для автогенной сварки привезен баллон кислорода вместимостью 100 л. Найти массу этого кислорода, если его давление равно Р=11 МПа при температуре t=17°C. Давление барометрическое равно В= 0,1 МПа.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА -2. Определить массу газа в сосуде с объемом V при температуре t. Давление газа по манометру равно Рм. Барометрическое давление В.

 

Последняя цифра варианта                    
Газ C3H8 He C2H6 O2 CO2 CH4 CO N2 H2S H2
Объем V, м3     3,1   3,5   1,6   7,3  
Давление по манометру Рм, бар 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6
 
Первая цифра варианта                    
Температура t, оС                    
Барометрическое давление B, мм.рт.ст                    

2.4. 0,3695 кг газообразного органического вещества, формула которого СПНП, при температуре 127 °C и давление Рабс=720 мм рт.ст. имеют объем 0,164 м3. Определить химическую формулу и молярную массу этого вещества.

2.5. Воздуходувка должна нагнетать в печь V=500 нм3/мин воздуха. Атмосферный воздух имеет температуру t=30 °C и давление Р=100,9 кПа. На какое количество засасываемого воздуха (м3/мин) должна быть рассчитана воздуходувка, чтобы она могла обеспечить печь?

2.6. 546 м3 идеального газа нагреваются при постоянном давлении от 546 до 547 К. Определить приращение объема.

2.7. Какое количество воздуха в кг было израсходовано на пуск дизеля, если известно, что емкость пускового баллона V6=100 л, температура воздуха в баллоне перед пуском и после пуска равна t=20 °C. Давление воздуха в баллоне до пуска Ризб=2,3 МПа, после пуска Ризб =1,9 МПа.

2.8. По трубопроводу протекает 10 м3/с кислорода при температуре t =127°C и давлении 93,2 бар. Определить массовый расход газа в секунду.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА -3. Расход природного газа в газопроводе составляет V нм3/ч. Температура газа t (оС), давление ризб (ат). Определить массовый расход газа (кг/ч) и фактический объемный расход газа при рабочих условиях (м3/ч).

 

Последняя цифра варианта                    
Объемный расход V, тыс. нм3                    
Температура t, оС                    
 
Первая цифра варианта                    
Давление р, ати     0,5 20 0 ,03         0,1

2.9. В цилиндре с подвижным поршнем находится кислород при t1=80°С и разрежении (вакууме), равном Рв=427 гПа (гекто - 102 Па). При постоянной температуре кислород сжимается до избыточного давления Ризб=1,2 МПа. Барометрическое давление равно В=993 гПа. Во сколько раз уменьшится объем кислорода?

2.10. Определить массу азота, содержащегося в баллоне емкостью 60 л, если давление азота по манометру равно 10,8 бар, а показание ртутного барометра В = 745 мм рт.ст. при температуре t = 25 °С.

2.11. В цилиндре диаметром 60 см содержится 0,41 м3 аргона при дав­лении 2,5 бар и температуре t=35 °С. До какой температуры должен нагреваться аргон при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 40 см?

2.12. Сжатый гелий в баллоне имеет температуру t = 15 °С и давление Р = 4,8 МПа. Во время пожара температура воздуха в баллоне поднялась до 450°С. Взорвется ли баллон, если известно, что при этой температуре он может выдержать давление не более 9,8 МПа.

2.13. Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50 л равна 80 кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом при температуре t = 20 °С до давления 100 бар.

 

3. Смеси идеальных газов

 

Газовой смесью называется смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Основным законом, определяющим поведение газовой смеси, является закон Дальтона: полное давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений всех входящих в нее компонентов:

 

Р = Σinp (3.1)

 

Парциальное давление pi — давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.

Способы задания смеси. Состав газовой смеси может быть задан абсолютными (размерными) и относительными (безразмерными) величи­нами (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Способы задания состава газовой смеси

Способы задания газовой смеси
В абсолютных величинах В относительных величинах
  Массовые части Мi (кг) ΣinМiсм   Массовые доли gi gi =Мiсм, Σingi =1  
  Объёмные части V i3), ΣinV i = Vсм   Объёмные доли ri, ri =V i/Vсм Σin ri=1  
  Мольные части N i (моль) Σin N i = Nсм     Мольные доли ni, ni = N i / Nсм= ri, Σin ri=1

 

Массовой долей называется отношение массы отдельного компонента М i, к массе смеси Мсм:

gi = mi /mcm (3.2)

 

Очевидно, что M = Σin Mi и Σin gi = 1.

Массовые доли часто задаются в процентах. Например, для сухого воздуха gN2 = 77%; gO2 = 23%.

Объемная доля представляет собой отношение приведенного объема газа Vj, к полному объему смеси V:

 

r = V j /Vcм (3.3)

 

Приведенным называется объем, который занимал бы компонент газа, если бы его давление и температура равнялись давлению и температуре смеси.

Для вычисления приведенного объема запишем два уравнения со­стояния i-го компонента:

piV = MiRiT; (3.4)

pVi = MiRiT (3.5)

 

Первое уравнение относится к состоянию компонента газа в смеси, когда он имеет парциальное давление pi и занимает полный объем смеси, а второе уравнение — к приведенному состоянию, когда давление и температура компонента равны, как и для смеси, р и Т. Из уравнений следует, что:

Vi = Vpi/p. (3.6)

Просуммировав соотношение (3.6) для всех компонентов смеси, получим с учетом закона Дальтона

Σin vi = v,

Откуда Σin r i = 1.

Объемные доли также часто задаются в процентах. Для воздуха г02=21%, гN2 = 79%.

Мольные доли для задания состава газовой смеси, как правило, не используются, поскольку для газов они совпадают с объемными долями. Назовем мольной долей отношение количества молей Ni рассматриваемого компонента к общему количеству молей смеси N.

Пусть газовая смесь состоит из Ni молей первого компонента, N2 молей второго компонента и т. д. Число молей смеси n = Σni, а мольная доля компонента будет равна:

 

ni = Ni/N (3.7)

 

В соответствии с законом Авогадро объемы моля любого газа при одинаковых р и Т, в частности при температуре и давлении смеси, в идеально газовом состоянии одинаковы. Поэтому приведенный объем любого компонента может быть вычислен как произведение объема моля Vμ на число молей этого компонента, т. е.

Vi = Vμ Ni

а объем смеси — по формуле:

V = Vμ N.

Тогда Vi/V = ri = Ni/N,

и, следовательно, задание смесей идеальных газов мольными долями равно заданию ее объемными долями.

 

Кажущаяся молекулярная масса смеси.

 

При задании состава смеси массовыми долями:

 

μсмСм /NСм= МСм /ΣNi= МСм /Σ(Nii)=1/ Σ(gii)

 

При задании состава смеси объемными долями:

μсмСм /NСм= ΣМi /NСм= Σ(Ni μi)/ NСм=Σ(riμi) (3.9)

Газовая постоянная смеси газов определяется аналогично удельной газовой постоянной химически однородного газа (формула 2.4):

Rсм = R0 / μсм (3.10)

 

Соотношение между объемными и массовыми долями.

 

gii / Мсм =(Ni μi)/ (Nсм μсм)= (ri μi)/ μсм=(ri μi)/ Σ(riμi) (3.11)

 

ri = Vi / Vсм = Ni / Nсм =(Мi / μi) / Σ(Мi / μi) =(gi / μi) / Σ(gi μi) (3.12)

Вышеприведенные результаты суммированы в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Формулы для расчета газовых смесей

Задание состава Перевод из одного состава в другой Плотность и удельный объем смеси Кажущаяся молярная масса смеси Удельная газовая постоянная смеси Парциальное давление
Массовыми долями g1, g2,… gn ri = (gi/μi)/Σ(gii)     Vсм = Σ(gi/ρi) ρсм= 1/Σ(gi/ρi)   μсм =1/ Σ(gi/μi) Rсм = Σgi Ri рi = giсм / μi
Объемными долями r1, r2,… rn gi = (ri·μ i) / Σ(ri·μi)   Vсм= 1/Σ(riρi) ρсм= 1/Σ(riρi) μсм = Σ(ri·μi) Rсм = R0 / Σ(ri·μi) рi =r iр

 

Все уравнения и зависимости, полученные для идеальных газов, справедливы и для их смесей, если в них подставлять газовую постоян­ную, молекулярную массу и теплоемкость смеси.

Теплоёмкость смеси газов в зависимости от способа задания смеви:

ссм =g1с1+ g2 с2+…+ gnсnni=1 giсi;

С см= r1С1+ r2 С2+…+ rnСnni=1 rgiСi;

μ ссм = μ r1с1+ μ r2 с2+…+ μ rnсnni=1 μ riсi,

где g1, g2,… gn –весовые доли компонентов смеси;

r1, r2,… rn –объёмные доли компонентов смеси.

 

 

Основные зависимости для газовых смесей приведены в таблице 3.3

Таблица 3.3

Способ задания В весовых долях g1, g2,… gn В объёмных долях r1, r2,… rn
Удельный объём и вес vсм =Σ(gi i) γсм =1/ vсм vсм =1/Σ(ri /vi) γсм = Σ(ri·γi)  
Средний или кажущийся молекулярный вес μ см =1/Σ(gi / μ i)   μ см =Σ(ri ·μ i)  
Выражение весовых долей через объёмные и объёмные через весовые ri = (gii) / Σ(gii) gi = (ri ·μ i) / Σ(ri·μi)
Газовая постоянная Rсм =Σ(gi ·R i) Или Rсм =848Σ(gi ·μi)     R см =1/ Σ(gi /R i) Или R см =848 /Σ(gi ·μi)  
Парциальное давление рi = gi(R i / R см рi= ri Р

 

 

Задачи

3.1. Анализ продуктов сгорания топлива показал следующий их состав: rC02 = 12,2; ro2 = 7,1; rсo =0,4; rN2 = 80,3. Определить массовый состав входящих в смесь газов.

3.2. Определить газовую постоянную, массовый состав газовой смеси и парциальные давления её составляющих, если объемный состав смеси следующий: СО =1,0 %; СО2 = 12,0 %; Н2О = 6,0 %; О2 = 7,0 %; N2 = 74,0 %, а общее давление её Р= 750 мм рт.ст.

3.3. Определить удельную газовую постоянную, плотность при нор­мальных условиях и объемный состав смеси, если массовый ее состав следующий: Н2 = 8,4 %; СН4 = 48,7 %; С2Н4 = 6,9 %; СО =17,0 %; СО2 = 7,6 %; О2 = 4,7 %; N2 = 6,7 %.

3.4. В 1 м3 сухого воздуха содержится примерно 0,21 м3 кислорода и 0,79 м3 азота. Определить массовый состав воздуха, кажущуюся молярную массу, его газовую постоянную и парциальные давления кислорода и азота, если давление воздуха составляет 780 мм.рт.ст.

3.5. Смесь газов состоит из водорода и оксида углерода. Массовая доля водорода равна 0,67 %. Найти газовую постоянную смеси и ее удельный объем при нормальных условиях.

3.6. Газ коксовых печей имеет следующий объемный состав: Н2 = 57,0 %; СН4 = 23,0 %; СО = 6,0 %; СО2 = 2,0 %; N = 12,0 %. Определить кажущуюся молярную массу, массовые доли, удельную газовую постоянную, плотность и парциальные давления при t = 15 °C и давлении Р = 1,0 бар.

3.7. Генераторный газ имеет следующий объемный состав: Н2 = 7,0 %; СН4 = 2,0 %; СО = 27,6 %; СО2 = 4,8 %; N2 = 58,6 %. Определить мас­совые доли, кажущуюся молярную массу, удельную газовую постоян­ную, плотность и парциальные давления при t = 15 °C и давлении Р = 0,1 МПа.

3.8. Газовая смесь состоит из кислорода и азота. Объемный состав смеси: rO2=0,2; rN2=0,8. Смесь заключена в баллоне емкостью 400 л, при давлении Рабс = 0,8 МПа и температуре t=27 °C. Найти массу этой смеси.

3.9. Объемный состав сухих продуктов сгорания топлива следующий: СО2 = 12,3 %; О2 = 7,2 %; N2 = 80,5 %. Найти кажущуюся молярную массу и газовую постоянную, а также плотность и удельный объем продуктов сгорания при В = 100 кПа и t = 800 °C.

3.10. Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углеки­слого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа Рео2 =1,2 бар, а давление смеси равно pCM =3,0 бар.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА - 1. Какое давление нужно создать, чтобы газовая смесь массой m кг при температуре t занимала объем, равный V?

 

Последняя цифра варианта                    
Состав газа, об.%:                    
Н2                    
О2                    
СО2             -      
N2                    
Объем V, м3                    
 
Первая цифра варианта                    
Масса m, кг                    
Температура t, оС,                    

ОБЩАЯ ЗАДАЧА – 2.. В резервуаре емкостью V м3 находится коксовый газ при давлении р1 и температуре t1. После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до р2, а температура упала до t2. Определить массу израсходованного коксового газа.

 

Последняя цифра варианта                    
Объемный состав газа: Н2 СН4 СО СО2 N2 0,46 0,32 0,15 - 0,07   0,52 0,23 0,09 0,05 0,11   0,60 0,24 0,11 0,04 0,01   0,41 0,35 0,18 0,01 0,05   0,48 0,26 0,14 0,09 0,03   0,53 0,27 0,12 0,05 0,03   0,56 0,22 0,08 0,10 0,04   0,47 0,31 0,16 0,02 0,04   0,55 0,24 0,12 0,05 0,04   0,39 0,35 0,14 0,07 0,05
Объем резервуара V, м3                    
 
Первая цифра варианта                    
Давление, бар, р1   1,5   2,5   3,5   4,5    
р2 0,5 0,7 1,2 1,5   1,4 2,4 0,8   4,1
Температура, оС, t1                    
t2                    

3.11.. Найти газовую постоянную смеси газов, состоящей по весу из 6,67 % водорода и 93,33 % оксида углерода.

3.12. Генераторный газ состоит из следующих объемных частей: Н2 =18,0 %; СО = 24,0 %; СО2 = 6,0 %; N = 52,0 %. Определить удельную газовую постоянную смеси и массовый состав входящих в смесь газов.

3.13. Газовая смесь имеет следующий массовый состав: СО2 = 12,0 %; О2 = 8,0 %; N2 = 80,0 %. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность её составляла р = 1,6 кг/м3.

ОБЩАЯ ЗАДАЧА – 3. Из дымовой трубы выбрасываются уходящие газы со скоростью w м/с. Диаметр устья трубы Этр м. Температура газов t,- оС. Давление в потоке газов на выходе Рг кПа. Определить массовый расход дымовых газов.

 

Последняя цифра варианта                    
Состав газа, об. %: СО2 О2 Н2О N2                    
Диаметр DTP, м 1,2 1,5 1,8 1,7 2,0 1,4 1,1 1,3 1,6 1,9
Скорость w, м/с                    
 
Первая цифра варианта                    
Рг, кПа                    
tг, оС,                    

 

ОБЩАЯ ЗАДАЧА – 4. Расход водородсодержащего газа (ВСГ), выходящего с комплекса гидрокрекинга составляет V нм3/ч. Температура ВСГ: t оС, давление: P. Определить массовый расход ВСГ и объемный расход при рабочих условиях.

Последняя цифра варианта                    
Состав газа, масс.%: Н2 СО N2                    
Объемный расход V, тыс.нм3                    
 
Первая цифра варианта                    
Давление Р, ати                    
Температура t, оС,                    

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.038 сек.)